Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Термодинамика неравновесных процессов. Учебное пособие
.pdf
ПРИЛОЖЕНИЕ
Домашнее задание
Определение стационарных состояний
Найти стационарные состояния заданной системы хими-
ческих реакций, определить их устойчивость и рассчитать
значения управляющего параметра, при которых происходит неравновесный фазовый переход в системе.
Пример выполнения домашнего задания
Задана система химических реакций
k
O
k
1
2
k
2
2
3
O+O O ;
CO+O CO ;
CO +O CO+2O,
2
в которой переменной величиной является концентрация
атомарного кислорода
Cx, а концентрации остальных
компонентов постоянны:
;; .CaCbC d
OCOCO
22
Также постоянны константы скоростей химических ре-
акций: k
, k2, k3 = const.
1
Этапы выполнения домашнего задания
1. Составление кинетического уравнения системы хими-
ческих реакций:
d
x
d
t
2
2().
kx kb kd x F x
123
2. Анализ кинетического уравнения системы химиче-
ских реакций:
91
F(x)
–2,5
00,5–0,5–1–1,5–2
k2b > k3d
–2
0
24 6
k2b < k3d
F(x)
–2 2 4–4
k
b = k3d
2
0
3. Определение стационарных состояний:
ст ст
0; .
xx
12
kd kb
32
2
k
1
4. Вывод уравнения потенциала для системы химиче-
ских реакций:
Уравнение потенциала
2
k
1
32
32
Vx x
kb kd
;.
, где
23
92
5. Построение графика зависимости потенциала от кон-
центрации атомарного кислорода при разных значениях
(описание построения таких графиков приведено в разд. 2.4):
E> 0
E< 0
E= 0
–2
–3–4
V(x)
V(x)
–1 1 2–2
0
246810–4
0
V(x)
–2 2 4–4
0
6. Таким образом,
kb kd
23
– при
2
kb kd
23
– при
2
– при
kb kd
23
2
ст
0
x – устойчивое,
1
ст
0
x – неустойчивое,
1
ст
0
x – неустойчивое.
1
93
ст
x – неустойчивое;
2
ст
x – устойчивое;
2
7. Определение значений управляющих параметров,
при которых происходит неравновесный (кинетический)
фазовый переход в системе.
Управляющим параметром в системе является отноше-
C
b
ние
при
CO
dC
CO
2
k
b
3
.
dk
2
. Неравновесный фазовый переход происходит
8. Построение бифуркационной диаграммы. Соотноше-
ние концентраций CO и CO
определяет точки бифуркакции
2
и возможность изменения характера процесса.
ст
X
k
b
3
!
dk
2
k
3
k
2
k
b
3
dk
2
b
d
94
Учебное издание
Бокштейн Борис Самуилович
Петелин Александр Львович
Похвиснев Юрий Валентинович
Новикова Елена Александровна
ТЕРМОДИНАМИКА
НЕРАВНОВЕСНЫХ ПРОЦЕССОВ
Учебное пособие
Корректор В.В. Демидова
Технический редактор Т.В. Суханова
Верстальщик Ю.Б. Пашкова
Подписано в печать 15.08.23 Уч.-изд. л. 6
Формат 60 90 1/16
Издательский Дом НИТУ МИСИС,
119049, Москва, Ленинский пр-кт, д. 2А
Тел. 8 (495) 638-44-06
Отпечатано в типографии
Издательского Дома НИТУ МИСИС,
119049, Москва, Ленинский пр-кт, д. 4А
Тел. 8 (495) 638-44-16, 8 (495) 638-44-43
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]