3. Расчет стандартной изобарной теплоемкости реакции горения при заданной температуре

Знание теплоемкостей исходных веществ и продуктов реакций горения позволяет составить тепловой баланс пожара.

Изобарную теплоемкость можно выразить как температурный коэффициент мольной энтальпии в условиях постоянства давления (частная производная мольной энтальпии по температуре в системе), т.е.

С_р= , (1.7)

а также как произведение изобарного температурного коэффициента мольной энтропии (частная производная мольной энтропии по температуре ) на температуру:

С_р= (1.8)

Из соотношений (1.11.8) следует, что для расчета каждого из рассматриваемых свойств при произвольной температуре необходимо знать температурную зависимость теплоемкости каждого компонента - участника реакции.

Стандартная изобарная теплоемкость вещества имеет сложную зависимость от температуры. Ее принято выражать степенным рядом, справедливым в определенном интервале температур, который указывается в справочниках. Для удобства расчетов реакций, включающих вещества разной природы, применяют общую формулу степенного ряда температурной зависимости теплоемкости, например, следующего вида

С = a_i + b_iT + c_iT² + c T^2 , (1.9)

где С  мольная изобарная теплоемкость чистого вещества i при Т; a_i,  b_i,  c_i,  c  эмпирические коэффициенты температурной зависимости теплоемкости чистого вещества i (берутся в справочной литературе см. приложение П. 3).

Отсюда изобарная теплоёмкость реакции при заданной температуре может быть рассчитана по уравнению

_rС = a_i +b_iT + c_iT² + c T^2 (1.10)

где разности величин эмпирических коэффициентов продуктов и исходных веществ реакцииа и b, c, c^/ соответственно, рассчитываются с учетом стехиометрических коэффициентов реакции ν_i .

3. Расчет изменения стандартной энтальпии реакции горения в зависимости от температуры

Величина энтальпии реакции зависит от температурных условий, что необходимо принимать во внимание при пожарно-технических расчетах.

Для расчета изменения стандартной энтальпии в ходе химического превращения используют уравнение Кирхгофа, которое записывается следующим образом

_rС_P(Т), (1.11)

где  частная производная теплового эффекта реакции по

температуре при постоянном давлении;  частная производная энтальпии iго компонента;  знак суммы по всем компонентам от 1 до iго компонента; _i  стехиометрический коэффициента iго компонента реакции; С  изобарная теплоемкость чистого вещества i при температуре Т; _rС_P   мольная изобарная теплоемкость реакции при температуре Т.

Разделив переменные и проведя интегрирование, получим:

_rН = _rН + = _rН + =

= _rН + a(Т 298) + (Т²  298²) + (Т³  298³)  с^’ . (1.12)

Уравнение (I.12) можно назвать уравнением температурной зависимости теплового эффекта реакции или уравнением температурной зависимости энтальпии.

Если вычисленное по уравнению (I.12) значение теплового эффекта реакции положительно, то реакция является эндотермической (реакция идет с поглощением тепла). Если тепловой эффект реакции отрицателен, то она относится к экзотермическим (реакция идет с выделением тепла). Стоит отметить, что все реакции горения, вызывающие пожар, являются экзотермическими, т.е. идут с выделением большого количества тепла.