21. Методы определения концентрационных пределов распространения пламени.

Концентрационные пределы распространения пламени (воспламенения) – нижний (НКПР), верхний (ВКПР). НКПР, ВКПР – минимальное (максимальное) содержание горючего вещества в однородной смеси с окислительной средой, при котором возможно распространение пламени

по смеси на любое расстояние от источника зажигания.

Сущность метода экспериментального определения концентрационных пределов распространения пламени заключается в зажигания газо-воздушной смеси заданной концентрации в объеме реакционного сосуда и установления факта наличия или отсутствия распространения пламени. Изменяя конценрацию горючего в смеси, устанавливают её минимальное и максимальное значение, при которых происходит распространение пламени.

НКПРП – это минимальная конценрация горючего вещества в смеси, при котором возможно воспламенение и горение смеси.

ВКПРП называется максимальная конценрация горючего вещества в смеси при которой смесь может воспламеняться и гореть.

При концентрации вещества ниже нижнего предела и выше верхнего предела пламени смесь не горючая.

Например, для метана CH4 концентрационные пределы распространения пламени составляют НКПР – 5 об. %, а ВКПР – 15 об. % (см. табл. Х приложения), для аммиака NH3 НКПР – 15 об. %, а ВКПР – 28 об. %. Скорость распространения пламени и его температура минимальны в предельных смесях, т.е. при концентрациях горючего, равных НКПР и ВКПР.

КПРП могут быть вычислены по эмпирической зависимости:

Yг = 100/an+b

a и b – экспериментальные коэффициенты

n – количество молей кислорода в стехиометрическом уравнении реакции

a и b имеют след. значения:

для НКПРП:

a = 8,684

b = 4,679

для ВКПРП:

если n ≤ 7,5 то a = 1,550 b = 0,560

если n > 7,5 то a = 0,768 b = 6,554

22. Скорость химической реакции. Зависимость Аррениуса. Энергия активации.

Закон действующих масс выражает зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ. При P и T-const или при V и T-const скорость хим. р-ции в однородной среде пропорциональна произведению [ ] реагир-их в-в.

Скорость химической реакции – это изменение количества реагирующего вещества или продукта реакции за единицу времени в единице объема (для гомогенной реакции) или на единице поверхности раздела фаз (для гетерогенной реакции).

Зависимость скорости реакции от T Скорость гомогенной так и гетерогенной при Р-const зависит от температуры и концентрации реагирующих веществ.  С ростом температуры – скорость химической р-ции очень быстро возрастает. Константа скорости реакции- K- характериз. собой ск-ть хим. реакции при данной T.  След-но чтобы определить ск-ть ракции горения от Т достаточно опред. К- эта зав-ть устан-ся законом Аррениуса lnk = lnk0 – E/RT

Выражение Аррениуса. Const скорости р-ции – k – характерез. соб-ной скорости хим.р-ции при данной тем-ры, => чтобы опред-ть завис-ть скорости р-ции горения от тем-ры достаточно определ. k – эта зависимость устанав-ся з-ом Аррениуса: lnk = lnk0 – E/RT lnk~(1/T) k = k0exp(E/RT) = k0e-(E/RT), где k0 – предэкспонента; Для бимолекулярной реакций К0=полному числу двойных соударений ^ E – эн-ия активации; R – универсальн. газовая пост.;  T – абсолютная тем-ра. Чем выше Е актив-ции, тем  зав-ть ск-ти хим. реакции от Т. Чем  Е актив. тем  зав-ть.

Энергия активации

Скорость химической реакции зависит от энергии ее активации. Эта энергия необходима для эффективного соударения молекул (частиц), приводящего к их взаимодействию.

Энергия активации (Еа) - энергия, необходимая для достижения системой переходного состояния, называемого активированным (или переходным) комплексом, который превращается в продукты реакции уже самопроизвольно .

Энергия активации Еа равна разности энергий переходного и исходного состояний:

Еа = Еперех.сост. - Еисх.сост.

Чем меньше энергия активации реакции, тем выше ее скорость. Эта зависимость выражается уравнением Аррениуса, которое связывает константу скорости реакции k сЕа:

где A – предэкспоненциальныи множитель (размерность совпадает с размерностью к), Еа -энергия активации, обычно принимающая положит. значения, Т-абс. температура, k-постоянная Больцмана. Принято приводить Еа в расчете не на одну молекулу. а на число частиц NA = 6,02*1023 (постоянная Авогадро) и выражать в кДж/моль; в этих случаях в уравнении Аррениуса величину k заменяют газовой постоянной R. График зависимости 1nк от 1/kT (аррениусов график) – прямая линия, отрицательный наклон которой определяется энергией активации Еа и характеризует положит. температурную зависимость к.