Закон Гесса 1840г. Тепловой эффект химической реакции равен теплоте образования исходных веществ минус теплота образования продуктов реакции.

Теоретически закон Гесса позволяет определить тепловые эффекты химических реакций, которые экспериментально определить очень сложно.

3 следствия:

1. Тепловой эффект образования химического соединения из исходных веществ не зависит от способа, которым это соединение было получено.

2. Тепловой эффект образования хим.соединения из исходных веществ равен тепловому эффекту с обратным знаком разложения этого соединения до исходных продуктов.

3. Разность между тепловыми эффектами превращения одного вещества в 2 различных продукта равна тепловому эффекту превращения одного продукта в другой.

Реакция синтеза аммиака:

Зная теплоту сгорания углерода , водорода и метана , можем по 3 следствию закона Гесса найти тепловой эффект реакции

Тепловой эффект химической реакции двух горючих веществ равна сумме теплоты сгорания этих веществ минус теплота сгорания продуктов реакций.

Уравнение Кирхгоффа:

Для V=const, T=const –изохорно-изотермических Qv реакций работа расширения отсутствует, т.к. dV=0.

Для P=const, T=const – изобарно-изотермических Qp хим. Реакций работа расширения есть (имеет место быть), т.к. в этих реакциях происходит изменение объема, в результате изменения числа молей веществ участвующих в реакции. Поэтому тепловые эффекты изохорных и изобарных химических реакций будут различны. Определим это различие:

Рассмотрим систему из газообразных исходных веществ продуктов реакций которые подчиняются законам идеального газа:

Продукты реакции

ϑ_И суммарное число молей исходных веществ.

ϑ_П – суммарное число молей продуктов реакции.

Тогда изменение числа молей в результате химической реакции равно:

Работа расширения при изобарных реакциях (dT=0, dP=0) за счет изменения числа молей в результате протекания реакции будет

Или

Для идеального газа уравнение Клапейрона Клаузиуса:

Работа расширения (1) при изобарных и изохорических химических реакциях будет равняться:

Для изобарных:

Тогда принимая во внимание (1) можем записать:

Физический смысл разность между тепловыми эффектами при изобарно-изотермических изохорно-изотермических химических реакциях равна работе расширения вызванной разницей между количеством молей исходных веществ и продуктов реакции.

Разность – зависит от температуры. Рассмотрим характер изменения и от температуры:

-изобарная теплоемкость

- энтальпия при стандартных условиях

Уравнение Кирхгоффа для изобарно – изотермических химических реакций.

Аналогично для изохорно-изотер.хим.реакций

-изохорная теплоемкость

Т.к. для всех горных работ , то для них тепловой эффект изобарно- и изохорно- изотермических химических реакция примерно одинаковы.

Все химические реакции протекают как в прямом так и в обратном направлении, но с различными скоростями при этом количество реагентов уменьшается, а количество продуктов реакции увеличивается в конце концов наступает динамическое равновесие и реакция не наступает – это состояние называется химическим равновесием.

Резюмируя количество реагентов и хим. Реакций можно управлять технологическим процессом.

Лекция №11

Методы нормализации режима рудничного воздуха.

1. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ- основаны на применении различных технических средств для понижения (воздухоохладительные установки) или повышения (калориферы) температуры воздуха, подаваемого в подземные выработки.

2. ГОРНОТЕХНИЧЕСКИЕ -основаны на применении соответствующих схем: вскрытия месторождений, вентиляции, систем разработки , параметров воздушной среды и др.

Воздухоохладительные установки делятся на 4 типа:

1. Установки для охлаждения и подачи в шахту воздуха смонтированные на поверхности.

2. Установки с размещением холодильного оборудования на поверхности, воздухоохладителей на глубоких горизонтах.

3. Установки с размещением холодильного оборудования и воздухоохладителей на глубоких горизонтах с отводом тепла на поверхность

4. Комбинированные установки.

Теплотехнические мероприятия –дорогостоящие и применяются только тогда, когда исчерпаны возможности горнотехнических мероприятий.

К горнотехническим мероприятиям относятся:

1. Изменение скорости и расхода рудничного воздуха. Этот метод целесообразно применять, если скорость воздушной струи не превышает 7-8 м/сек. При большей скорости снижение температуры воздуха компенсируется увеличением его температуры за счет повышения коэффициента теплообмена и тепловыделения с поверхности стенок выработок. Оптимальная скорость воздуха для выработок 4-5 м/сек, для очистных забоев 3-4 м/сек.

2. Выбор рациональной схемы проветривания (нисходящее или восходящее проветривание).

При нисходящем проветривании воздух поступает к рабочим местам по выработкам верхних горизонтов, где температура и влажность массива ниже, чем на глубоких горизонтах, этот метод эффективнее восходящего проветривания.

3. Изоляция свежей вентиляционной струи от местных источников тепла. Достигается нисходящим проветриванием при обычной схеме транспортирования горной массы.

4. Уменьшение интенсивности или полное устранение источников тепла и влаги. Достигают заменой электрического и дизельного привода горных машин на пневматический. Заменой конвейерного транспорта рельсовым с применением большегрузных вагонеток. Заменой деревянной крепи железобетонной или металлической, уменьшением запыленности воздуха и скоплений пыли.

5. Выбор рациональной системы разработки и технологии ведения работ. Достигают применением безлюдной выемки, закладки выработанного пространства с отверстиями и др.