5. Химическая кинетика. Термомеханические уравнения

Хим. реакция – превращение одного или нескольких веществ в отличные от них по хим. составу продукты реакции.

В ядерной реакции 1 атом в другой превращается, а в химической теже атомы тока рекомбинируют

Суммарный эффект реакции можно записать:

топливо + окислитель  продукты реакции

Данное выражение описывает только начало и конец процесса, а не его протекание.

Большинство реакций горения протекает через образование промежуточных продуктов реакции, которые бывают 2х типов:

1. Стабильные (СО, Н2, С2Н2 и т.д.)

2. Нестабильные (Н, ОН, О, СН)-радикалы

Промежуточные реакции, в которых топливо и окислитель превращаются в продукты реакции бывают 2х типов:

1. бимолекулярные реакции А+В  C(слева 2)

2. тримолекулярные (в акте реагирования 3 ккомпонента)

Н+Н+М +M

термомеханические уравнения

аА+вВ

_{ур-я от 1-го до 5 (начиная с н2о)}

Особенностью термохимических уравнений является то что при работе с ними формулы веществ и результат можно перетаскивать справа влево и назад.

Допускается почленное сложение и вычитание веществ.

С+2Н2=СН₄

Вычтем ур-я 5 и 1 из 4

СН₄+СО₂- О₂-С- О₂-2Н₂- О₂=О(-890+394+571.6=-76кДж)

Умножим на (-1) и СН₄ вправо

Умножим обе части

С+2Н₂= СН₄ +76 кДж

Существуют два основных закона на которых основываются все термохимические расчёты:

1.Закон Лавуазье-Лапласа: тепловой эффект прямой реакции ≈ тепловому эффекту обратной реакции только с обратным знаком.

2.Закон Гесса: тепловой эффект реакции зависит только от конечного и начального состояния веществ и не зависит от промежуточной стадии процесса.

Пример закона Гесса:

СН₄+2О₂=СО₂+2Н₂О+Х кДж

СН₄=С+2+2Н₂ -74.85 кДж

С+О₂=СО₂ -393.51 кДж

2Н₂+О₂+2Н₂О -2*241.82 кДж

СН₄+2О₂=СО₂+2Н₂О (-393.51-2*241.88+74.85=-802.3 кДж)

6. Скорость хим реакций.

Скорость хим реакций -это изменение концентрации реагентов веществ в единицу времени.

При рассмотрении вопроса о скорости хим. реакции необходимо различать реакции протекающие в гомогенной системе и в гетерогенной системе.

Гомогенная – система состоящая из веществ находящихся в одинаковом фазовом состоянии. Если реакция протекает в гомогенной системе то она может идти во всем объеме, если реакции протекает между веществами образую гетерогенную систему то она может идти на поверхности раздела фаз.

2 Вида горения газов в гомогенной системе:

1. горение при полном перемешивании

2. горение предварительно неперемеш.(диффузионное горение)

Скорость гомогенной реакции- количество вещества, вступающего в реакцию, за единицу времени, в единицу объема систем.

С корость гетерогенной реакции-количество вещества, вступившего в реакцию или образовавшегося в результате реакции за единицу времени на единице площади поверхности раздела фаз

Горение- совокупность физ и хим процессов. Время процесса горения определяется временем хим реаг. И временем сопутствующих физ процессов,

приводящих к созданию однородной горючей смеси

Если τ_хим>> τ_физ считается что горение происходит в кинетич области. Время процесса горения определяется τ_хим

τ_хим<< τ_физто тормозной фактор-процесс доставки окислителя в зону раздела фаз, процесс происходит в диффузионной области.

При горении твердого или жидкого топлива подвод кислорода к поверхности реагирования осуществляется за счет молекулярной диффузии, скорость которой определяется законом Фика.

Для осуществления процесса химического реагирования необходимо чтобы реагирующие частицы сблизились настолько чтобы атомы одной из них испытывали действие электрического поля другой =>_{скорость} реакции пропорциональна числу соударений, которые претерпевают молекулы реагирующего вещества

Полученное соотношение выражает закон действующих масс для хим. реакции:

При постоянной температуре _{скорость} химической реакции прямо пропорциональна произведению концентрации реагирующих веществ.