Бараг өдөр бүр бид бүгд шаталтын үйл явцын нэг буюу өөр илрэлтэй тулгардаг. Манай нийтлэлд бид энэ үйл явц нь шинжлэх ухааны үүднээс ямар онцлог шинж чанартай болохыг илүү нарийвчлан хэлэхийг хүсч байна.

Энэ нь галын үйл явцын гол бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Гал нь шаталт үүссэнээс эхэлдэг бөгөөд түүний хөгжлийн эрч хүч нь ихэвчлэн галын туулсан зам, өөрөөр хэлбэл шаталтын хурд, гал унтраах нь шаталт зогссоноор дуусдаг.

Шаталтыг ихэвчлэн түлш ба исэлдүүлэгч хоёрын хоорондох экзотермик урвал гэж ойлгодог бөгөөд энэ нь дөл, гэрэлтэх, утаа үүсэх гэсэн гурван хүчин зүйлийн дор хаяж нэгийг дагалддаг. Шаталтын процессын нарийн төвөгтэй байдлаас шалтгаалан энэ тодорхойлолт нь бүрэн гүйцэд биш юм. Энэ нь үндсэн экзотермик урвал хурдан явагдах, түүний бие даасан шинж чанар, шатамхай хольцоор дамжих процесс өөрөө тархах чадвар зэрэг шаталтын чухал шинж чанаруудыг харгалзан үздэггүй.

Удаан экзотермик исэлдэлтийн урвал (төмрийн зэврэлт, ялзрал) ба шаталтын хоорондох ялгаа нь сүүлийнх нь маш хурдан явагддаг тул дулаан ялгарахаас илүү хурдан үүсдэг. Энэ нь урвалын бүсэд температурыг хэдэн зуун, бүр хэдэн мянган градусаар нэмэгдүүлж, харагдахуйц гэрэлтэж, дөл үүсэхэд хүргэдэг. Үнэн чанартаа, галын шаталт ийм байдлаар үүсдэг бол дулаан ялгардаг боловч дөл байхгүй бол энэ процессыг хоёр процесст бүрэн буюу бүрэн бус шаталтын аэрозол гэж нэрлэдэг. Зарим бодисыг шатаах үед дөл нь харагдахгүй, мөн ийм бодисууд нь устөрөгчийг агуулдаггүй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Хэт хурдан урвал (тэсрэх өөрчлөлт) нь шаталтын үзэл баримтлалд ороогүй болно.

Шаталтын зайлшгүй нөхцөл бол шатамхай бодис, исэлдүүлэгч (галд түүний үүрэг нь агаар дахь хүчилтөрөгчөөр тоглодог) болон гал асаах эх үүсвэр байх явдал юм. Шууд шаталт үүсэхийн тулд шатамхай хольцын найрлага, шатамхай материалын геометр ба температур, даралт гэх мэт чухал нөхцөлүүд байх ёстой. Шаталтын дараа дөл өөрөө эсвэл урвалын бүс нь гал асаах эх үүсвэр болдог.

Жишээлбэл, метан нь 500-700 К температурт метилийн спирт, шоргоолжны хүчилд дулаан ялгарснаар хүчилтөрөгчөөр исэлдэж болно. Гэсэн хэдий ч урвалыг үргэлжлүүлэхийн тулд гаднах халаалтаас болж дулааныг нөхөх шаардлагатай. Энэ бол шаталт биш юм. Урвалын хольцыг 1000 К-ээс дээш температурт халаахад метаны исэлдэлтийн хурд маш их нэмэгдэж, ялгарсан дулаан нь цаашдын урвалыг үргэлжлүүлэхэд хангалттай болж, гаднаас дулаан хангамжийн хэрэгцээ алга болж, шаталт эхэлдэг. Тиймээс шаталтын урвал нь нэгэнт тохиолдвол өөрийгөө дэмжих чадвартай байдаг. Энэ нь шаталтын процессын гол ялгах шинж чанар юм. Өөр нэг холбоотой шинж чанар нь химийн урвалын бүс болох дөл нь урвалын хольцын шинж чанар, найрлага, түүнчлэн үйл явцын нөхцлөөр тодорхойлогддог хурдаар шатамхай орчин эсвэл шатамхай материалаар аяндаа тархах чадвар юм. Энэ бол гал түймрийн хөгжлийн гол механизм юм.

Шаталтын ердийн загвар нь органик бодис эсвэл нүүрстөрөгчийг агаар мандлын хүчилтөрөгчтэй исэлдэх урвал дээр суурилдаг. Шатаах үед физик, химийн олон процессууд дагалддаг. Физик бол дулааныг системд шилжүүлэх тухай юм. Исэлдэх, багасгах урвал нь шаталтын шинж чанарын химийн бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Иймээс шаталтын тухай ойлголтоос эхлээд анхны нэгдлүүдийн задрал, диссоциаци, бүтээгдэхүүний иончлол зэрэг олон төрлийн химийн өөрчлөлтүүд үүсдэг.

Шатамхай бодис эсвэл материалыг исэлдүүлэгч бодистой хослуулах нь шатамхай орчинг бүрдүүлдэг. Галын эх үүсвэрийн нөлөөн дор шатамхай бодис задралын үр дүнд хий-уур-агаарын урвалын холимог үүсдэг. Бүрэлдэхүүнээрээ (түлш ба исэлдүүлэгч бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн харьцаа) химийн урвалын тэгшитгэлтэй тохирч байгаа шатамхай хольцыг стехиометрийн найрлага гэж нэрлэдэг. Тэд галын хувьд хамгийн аюултай нь: тэд илүү амархан гал авалцаж, илүү хүчтэй шатаж, бодисын бүрэн шаталтыг баталгаажуулдаг бөгөөд үүний үр дүнд хамгийн их дулааныг ялгаруулдаг.

Цагаан будаа. 1. Тархалтын галын хэлбэрүүд

а – тийрэлтэт урсгалыг шатаах, б – асгарсан шингэнийг шатаах, в – ойн хог хаягдлыг шатаах.

Шатамхай материалын хэмжээ ба исэлдүүлэгчийн эзэлхүүний харьцаанд үндэслэн туранхай ба баялаг хольцыг ялгадаг: муу хольц нь исэлдүүлэгч, баялаг хольц нь шатамхай материалыг их хэмжээгээр агуулдаг. Тодорхой шатамхай бодисын массын (эзэлхүүний) нэгжийг бүрэн шатаахад шаардагдах исэлдүүлэгчийн хамгийн бага хэмжээг химийн урвалын тэгшитгэлээр тодорхойлно. Хүчилтөрөгчийн оролцоотой шатаах үед ихэнх шатамхай бодисуудад шаардлагатай (тодорхой) агаарын урсгалын хурд 4-15 м 3 / кг байна. Бодис, материалыг шатаах нь зөвхөн агаарт тэдгээрийн уур эсвэл хийн бүтээгдэхүүний тодорхой агууламж, түүнчлэн хүчилтөрөгчийн агууламж тогтоосон хэмжээнээс багагүй үед л боломжтой байдаг.

Тиймээс, картон ба хөвөнгийн хувьд өөрөө унтрах нь 14 боть дээр аль хэдийн тохиолддог. % хүчилтөрөгч, полиэстр материалтай ноос - 16 боть. %. Бусад химийн процессуудын нэгэн адил шаталтын процесст хоёр үе шат шаардлагатай: урвалжуудын хооронд молекулын холбоо үүсгэх, түлшний молекулуудын исэлдүүлэгчтэй харилцан үйлчлэлцэх, урвалын бүтээгдэхүүн үүсгэх. Хэрэв анхны урвалжуудын хувиргалтын хурдыг диффузийн процессоор тодорхойлдог бол, i.e. дамжуулах хурд (шатамхай хий ба хүчилтөрөгчийн уур нь Фикийн тархалтын хуулийн дагуу концентрацийн градиентийн улмаас урвалын бүсэд шилждэг), дараа нь энэ шаталтын горимыг диффуз гэж нэрлэдэг. Зураг дээр. 1-д диффузын дөлийн янз бүрийн хэлбэрийг харуулав. Тархалтын горимд шаталтын бүс бүдгэрч, түүнд ихээхэн хэмжээний бүрэн бус шаталтын бүтээгдэхүүн үүсдэг. Хэрэв шаталтын хурд нь зөвхөн химийн урвалын хурдаас хамаарах бөгөөд энэ нь тархалтын хурдаас хамаагүй өндөр байвал шаталтын горимыг кинетик гэж нэрлэдэг. Энэ нь өндөр шаталтын хурд, бүрэн бүтэн байдал, үр дүнд нь дулаан ялгаруулах өндөр хурд, дөлний температураар тодорхойлогддог. Энэ горим нь түлш, исэлдүүлэгчийг урьдчилан хольсон хольцод тохиолддог. Тиймээс, химийн урвалын бүс дэх урвалжууд ижил (ихэвчлэн хий) үе шатанд байгаа бол түлш ба исэлдүүлэгч нь урвалын бүсэд өөр өөр үе шаттай байх үед ийм шаталтыг нэгэн төрлийн гэж нэрлэдэг. Зөвхөн хийн шаталт нь нэгэн төрлийн төдийгүй ихэнх хатуу биетүүдийн шаталт юм. Энэ нь урвалын бүсэд материал өөрөө шатдаггүй, харин тэдгээрийн уур, хийн задралын бүтээгдэхүүн шатдагтай холбон тайлбарлаж байна. Галын дөл байгаа нь нэгэн төрлийн шаталтын шинж тэмдэг юм.

Гетероген шаталтын жишээ бол өндөр температурт ч хатуу төлөвт үлддэг нүүрстөрөгч, нүүрстөрөгчийн модны үлдэгдэл, дэгдэмхий бус металлын шаталт юм. Энэ тохиолдолд химийн шаталтын урвал нь фаз (хатуу ба хийн) хоорондын зааг дээр явагдана. Шаталтын эцсийн бүтээгдэхүүн нь зөвхөн исэл төдийгүй фтор, хлорид, нитрид, сульфид, карбид гэх мэт байж болохыг анхаарна уу.

Шаталтын процессын шинж чанар нь олон янз байдаг. Тэдгээрийг дараах бүлгүүдэд хувааж болно: галын хэлбэр, хэмжээ, бүтэц; галын температур, түүний ялгаруулалт; дулаан ялгаруулалт ба илчлэгийн үнэ цэнэ; шаталтын хурд ба тогтвортой шаталтын концентрацийн хязгаар гэх мэт.

Шаталт нь шаталтын бүтээгдэхүүнийг дагалдан гэрэлтдэг гэдгийг хүн бүр мэддэг.

Хоёр системийг авч үзье:

хийн систем
хураангуй систем

Эхний тохиолдолд шаталт үүсэх үед бүх үйл явц дөлөөр явагдах бол хоёр дахь тохиолдолд урвалын нэг хэсэг нь материал өөрөө эсвэл түүний гадаргуу дээр явагдана. Дээр дурдсанчлан дөлгүйгээр шатах хий байдаг, гэхдээ хатуу биетийг авч үзвэл дөл харагдахгүйгээр шатах чадвартай бүлэг металлууд бас байдаг.

Дөлний хамгийн их утгатай, хүчтэй хувиргалт явагддаг хэсгийг дөлний фронт гэж нэрлэдэг.

Шатах хольцоор дөлний фронтын хөдөлгөөний гол механизм болох шаталтын бүсээс дулаан солилцооны үйл явц ба идэвхтэй хэсгүүдийн тархалт.

Галын тархалтын хурдыг ихэвчлэн дараахь байдлаар хуваадаг.

Дефлаграци (хэвийн), дууны доорх хурдтай (0.05-50 м/с)
хурд 500-3000 м/с хүрэх үед дэлбэрэлт.

Цагаан будаа. 2. Ламинар тархалтын дөл

Дөл үүсгэх хийн урсгалын хурдны шинж чанараас хамааран ламинар ба турбулент дөлийг ялгадаг. Ламинар дөлөөр хийн хөдөлгөөн нь янз бүрийн давхаргад явагддаг бөгөөд дулаан, масс дамжуулах бүх процессууд молекулын тархалт ба конвекцээр дамждаг. Турбулент галын үед дулааны болон массын шилжилтийн үйл явц нь ихэвчлэн макроскопийн эргүүлэг хөдөлгөөнөөс болж явагддаг. Лааны дөл нь ламинар тархалтын дөлийн жишээ юм (Зураг 2). 30 см-ээс дээш өндөртэй аливаа дөл нь аль хэдийн санамсаргүй хийн механик тогтворгүй байдалтай байх бөгөөд энэ нь харагдахуйц утаа, дөлөөр илэрдэг.

Цагаан будаа. 3. Ламинараас турбулент урсгал руу шилжих

Ламинар урсгалыг турбулент руу шилжүүлэх маш тод жишээ бол тамхины утааны урсгал юм (Зураг 3) 30 орчим см өндөрт босч, үймээн самууныг олж авдаг.

Гал түймрийн үед дөл нь сарнисан үймээн шинж чанартай байдаг. Дөл дэх турбулент байдал нь дулаан дамжуулалтыг сайжруулж, холих нь химийн процесст нөлөөлдөг. Турбулент дөлөнд шатах хурд нь бас өндөр байдаг. Энэ үзэгдэл нь жижиг хэмжээний дөлийн зан төлөвийг илүү гүн, өндөртэй том хэмжээний дөл рүү шилжүүлэхэд хэцүү болгодог.

Агаар дахь бодисын шаталтын температур нь агаар мандлын хүчилтөрөгчийн орчин дахь шаталтын температураас хамаагүй бага байдаг нь туршилтаар батлагдсан.

Агаарт температур 650-аас 3100 ° C хүртэл хэлбэлзэж, хүчилтөрөгчийн температур 500-800 ° C-аар нэмэгдэнэ.

Шатаах

Шатаах- шатамхай хольцын бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг дулааны цацраг, гэрэл, цацрагийн энерги ялгаруулж шаталтын бүтээгдэхүүн болгон хувиргах физик, химийн нарийн төвөгтэй процесс. Шаталтын шинж чанарыг хурдан исэлдэлт гэж тодорхойлж болно.

Дууны доорх шаталт (дефлаграци) нь дэлбэрэлт, тэсрэлтээс ялгаатай нь бага хурдтай явагддаг бөгөөд цочролын долгион үүсэхтэй холбоогүй байдаг. Дууны доорх шаталтад ердийн ламинар ба турбулент дөл тархалт, дуунаас хурдан шаталтад тэсрэлт орно.

Шаталтыг хуваана дулааныТэгээд гинж. Гол нь дулааныШатах нь ялгарсан дулааны хуримтлалаас болж аажмаар өөрөө хурдасгах боломжтой химийн урвал юм. Гинжшаталт нь бага даралттай зарим хийн фазын урвалын үед тохиолддог.

Дулааны өөрөө хурдасгах нөхцлийг хангалттай том дулааны нөлөөлөл, идэвхжүүлэх энерги бүхий бүх урвалын хувьд хангаж болно.
Шаталт нь өөрөө гал авалцах эсвэл гал асаах үед аяндаа эхэлж болно. Тогтмол гадаад нөхцөлд тасралтгүй шаталт үүсч болно суурин горим, үйл явцын үндсэн шинж чанарууд болох урвалын хурд, дулаан ялгаруулах хүч, температур, бүтээгдэхүүний найрлага нь цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөггүй, эсвэл үечилсэн горимэдгээр шинж чанарууд нь дундаж утгуудын орчимд хэлбэлзэх үед. Урвалын хурд нь температураас хүчтэй шугаман бус хамааралтай байдаг тул шаталт нь гадаад нөхцөл байдалд маш мэдрэмтгий байдаг. Шаталтын ижил шинж чанар нь ижил нөхцөлд (гистерезисийн нөлөө) хэд хэдэн хөдөлгөөнгүй горим байгааг тодорхойлдог.

Шаталтын процессыг хэд хэдэн төрөлд хуваадаг: гялалзах, шатах, гал асаах, аяндаа шатах, аяндаа гал асаах, дэлбэрэлт, дэлбэрэлт. Үүнээс гадна шаталтын тусгай төрлүүд байдаг: шатах, хүйтэн дөл шатаах. Флэш гэдэг нь гал асаах эх үүсвэрт шууд өртсөнөөс үүссэн шатамхай болон шатамхай шингэний уурын агшин зуурын шаталтын үйл явц юм. Шатаах гэдэг нь гал асаах эх үүсвэрийн нөлөөн дор үүсэх шаталтын үзэгдэл юм. Гал асаах нь дөл харагдах дагалддаг гал юм. Үүний зэрэгцээ шатамхай бодисын үлдсэн масс нь харьцангуй хүйтэн хэвээр байна. Аяндаа шатах нь бодис дахь экзотермик урвалын хурд огцом нэмэгдэж, гал асаах эх үүсвэр байхгүй үед шаталтад хүргэдэг үзэгдэл юм. Аяндаа шаталт нь галын дөл дагалддаг аяндаа шаталт юм. Үйлдвэрлэлийн нөхцөлд модны үртэс, тослог өөдөс нь аяндаа гал авалцдаг. Бензин, керосин нь аяндаа гал авалцдаг. Тэсрэлт гэдэг нь бодисын хурдан химийн хувирал (тэсрэх шаталт) бөгөөд энерги ялгарах, механик ажил үүсгэх чадвартай шахсан хий үүсэх явдал юм.

Дөлгүй шатаах

Уламжлалт шаталтаас ялгаатай нь исэлдүүлэгч дөл болон бууруулагч дөл үүсэх бүсүүд ажиглагдвал дөлгүй шатаах нөхцлийг бүрдүүлэх боломжтой. Үүний нэг жишээ нь цагаан алтны хар дээр этилийн спиртийн исэлдэлт зэрэг тохиромжтой катализаторын гадаргуу дээрх органик бодисын каталитик исэлдэлт юм.

Хатуу фазын шаталт

Эдгээр нь органик бус болон органик нунтагуудын холимог дахь хийн ялгаралт дагалддаггүй авто долгионы экзотермик процесс бөгөөд зөвхөн өтгөрүүлсэн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд хүргэдэг. Хий ба шингэн фазууд нь массын дамжуулалтыг хангадаг завсрын бодис хэлбэрээр үүсдэг боловч шатаах системийг орхихгүй. Ийм фаз үүсэх нь нотлогдоогүй урвалд ордог нунтаг жишээнүүд байдаг (тантал-нүүрстөрөгч).

"Хийгүй шаталт" ба "хатуу дөл шаталт" гэсэн өчүүхэн нэр томъёог ижил утгатай ашигладаг.

Ийм үйл явцын жишээ бол органик бус болон органик хольц дахь SHS (өөрийгөө үржүүлдэг өндөр температурт синтез) юм.

Шатаж байна

Галын дөл үүсэхгүй, шаталтын бүс нь материалаар аажмаар тархдаг шаталтын төрөл. Агаар ихтэй эсвэл исэлдүүлэгч бодисоор шингээсэн сүвэрхэг, эслэг материалд шатах нь ихэвчлэн тохиолддог.

Автоген шаталт

Өөрийгөө тэтгэх шаталт. Энэ нэр томъёог хог хаягдлыг шатаах технологид ашигладаг. Хог хаягдлыг автоген (өөрийгөө тэтгэх) шатаах боломжийг тогтворжуулагчийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хамгийн их агууламжаар тодорхойлно: чийг, үнс. Шведийн эрдэмтэн Таннер олон жилийн судалгаанд үндэслэн автоген шаталтын хил хязгаарыг тодорхойлохын тулд хязгаарлагдмал утгатай гурвалжин диаграммыг ашиглахыг санал болгов: 25% -иас дээш шатамхай, 50% -иас бага чийг, 60% -иас бага үнс.

бас үзнэ үү

Тэмдэглэл

Холбоосууд

Викимедиа сан. 2010 он.

Синоним:

Бусад толь бичигт "Шатах" гэж юу болохыг харна уу.

Бодисын хувиргалт нь эрчим хүч, дулаан ялгаруулалт, хүрээлэн буй орчинтой масс солилцоо дагалддаг физик, химийн процесс. Шаталт нь өөрөө гал авалцсаны үр дүнд аяндаа эхлэх эсвэл эхэлж болно ... ... Том нэвтэрхий толь бичиг

ШАЛАХ, шатах, олон. үгүй, харьц. (ном). Ч-ийн дагуу үйлдэл, нөхцөл байдал. шатаах. Хий шатаах. Сэтгэлийн шаталт. Ушаковын тайлбар толь бичиг. Д.Н. Ушаков. 1935, 1940 ... Ушаковын тайлбар толь бичиг

Гялалзах, тоглох, урам зориг, гэрэлтэх, тоглох, хөөрөх, хөөрөх, урам зориг өгөх, гялалзах, гялалзах, хүсэл тэмүүлэл, гал, хүсэл тэмүүлэл, гялалзах, урам зориг, гялалзах, урам зориг, хүсэл тэмүүлэл, сэтгэл татам, сэтгэл татам, шатах, хөөрөх Толь бичиг... . .. Синоним толь бичиг

Шатаах- ШАТАЛТ гэдэг нь дулаан, дулааныг эрчимтэй ялгаруулж, хүрээлэн буй орчинд массын шилжилтийг дагалддаг химийн хувирал юм. Энэ нь аяндаа (аяндаа шаталт) эсвэл гал авалцаж эхэлдэг. Шаталтын онцлог шинж чанар нь ...... чадвар юм. Зурагт нэвтэрхий толь бичиг

Нарийн төвөгтэй хими системд дулааны хуримтлал эсвэл катализаторын урвалын бүтээгдэхүүнтэй холбоотой өөрийгөө аажмаар хурдасгах нөхцөлд тохиолддог урвал. Г.-ийн тусламжтайгаар өндөр температурт (хэдэн мянган К хүртэл) хүрч болох бөгөөд ихэвчлэн тохиолддог ... ... Физик нэвтэрхий толь бичиг

Бодисын хувиргах үйл явц нь энерги, дулааныг эрчимтэй ялгаруулж, хүрээлэн буй орчинд массын шилжилтийг дагалддаг физик, химийн процесс. өөрөө гал авалцсаны үр дүнд аяндаа эхэлж болно эсвэл ... ... эхлүүлж болно. Онцгой байдлын толь бичиг

Шатах гэдэг нь түлшийг хүчилтөрөгчөөр исэлдүүлэх химийн урвал бөгөөд харьцангуй хурдан хугацаанд явагдаж, их хэмжээний дулаан ялгаруулдаг.

Шаталтын явцад шаталтын бүтээгдэхүүнийг өндөр температурт халаана.

Аливаа нүүрсустөрөгчийн хийг хүчилтөрөгчтэй шатаах ерөнхий тэгшитгэл нь дараах байдалтай байна.

Хаана мТэгээд n– тус тус молекул дахь нүүрстөрөгч ба устөрөгчийн атомын тоо

Q– исэлдэлтийн урвалын дулааны нөлөө.

Хүчилтөрөгчтэй үндсэн шатдаг хийн шаталтын урвалыг хүснэгт 3.1-д үзүүлэв.

Хүчилтөрөгчтэй шатамхай хийн шаталтын урвал

Хүснэгт 3.1

Хүснэгт 3.1-д хамгийн алдартай шатамхай хийн хүчилтөрөгчтэй исэлдэх урвалыг үзүүлэв. Гэсэн хэдий ч бодит нөхцөлд исэлдүүлэгч (хүчилтөрөгч) нь шаталтын бүсэд цэвэр хэлбэрээр биш, харин агаарын нэг хэсэг болгон нийлүүлдэг. Агаар нь хүчилтөрөгч ба азот гэсэн хоёр хэсгээс бүрддэг нь мэдэгдэж байна. Агаарт бага хэмжээний нүүрстөрөгчийн давхар исэл CO 2, түүнчлэн ховор хий агуулагддаг. Агаар дахь тэдний өчүүхэн хэмжээг харгалзан бид тэднийг үл тоомсорлодог.

Тиймээс, хэрэв бид агаарын эзэлхүүнийг 100% гэж үзвэл хүчилтөрөгчийн агууламж 21%, азотын агууламж 79% байх болно. Тиймээс 1 цагт м 3 агаарын хүчилтөрөгч 79/21 = 3.76 байна м 3 азот, эсвэл 1 м 100/21-д агуулагдах 3 хүчилтөрөгч = 4.76 м 3 агаар.

Дээрх хамаарлыг харгалзан нүүрсустөрөгчийг агаартай шатаах ерөнхий тэгшитгэлийг бичиж болно.

Хүснэгт 3.2-т шатамхай хийг агаартай шатаах урвалын тэгшитгэлийг үзүүлэв.

Хүснэгт 3.1 ба 3.2-т өгөгдсөн тэгшитгэлүүд нь стехиометрийн, i.e. Энэ нь шатамхай хий ба исэлдүүлэгчийн (хүчилтөрөгч, агаар) харьцаа бөгөөд онолын хувьд шаардлагатай хэмжээний исэлдүүлэгчийг шатамхай хий рүү нийлүүлдэг. Гэсэн хэдий ч бодит нөхцөлд хийн шаталтын практикт стехиометрийн тэгшитгэлээс харахад илүү их исэлдүүлэгчийг бүс рүү оруулах шаардлагатай байдаг. Энэ нь голчлон шатамхай хий болон исэлдүүлэгчийн төгс бус холилдсонтой холбоотой юм.

Агаартай шатамхай хийн шаталтын урвалын тэгшитгэл

Хүснэгт 3.2

Исэлдүүлэгчийн (хүчилтөрөгч эсвэл агаар) бодит урсгалын онолын хувьд шаардлагатай харьцааг илүүдэл агаарын коэффициент гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь тодорхойлогддог. α , өөрөөр хэлбэл:

Хаана V д- бодит агаарын урсгал;

V т- онолын хувьд шаардлагатай агаарын хэмжээ.

Хүснэгт 3.3-д онолын хувьд шаардлагатай исэлдүүлэгчийн хэмжээ (хүчилтөрөгч ба агаар), түүнчлэн шатаах үед 1-ийн шаталтын бүтээгдэхүүний хэмжээг харуулав. м 3 хий ба илүүдэл агаарын коэффициент 1 ( а = 1).

Онолын хувьд шаардлагатай исэлдүүлэгчийн хэмжээ ба шаталтын бүтээгдэхүүний хэмжээ 1 м 3 цагт α = 1

Хүснэгт 3.3

Практик тооцоололд заримдаа бид хийн химийн найрлагыг мэддэггүй, гэхдээ зөвхөн шаталтын дулааныг мэддэг. Онолын хувьд бүрэн шаталтанд шаардагдах агаарын хэмжээг тодорхойлох шаардлагатай 1 м 3 хий.

Энэ тохиолдолд D.I-ийн эмпирик томъёо байдаг. Менделеев:

Хаана Q n- хийн илчлэг багатай; кЖ/м 3 .

Хүчилтөрөгч, агаартай янз бүрийн хийн шаталтын урвалын тэгшитгэл нь зөвхөн түлш ба исэлдүүлэгчийн хоорондын хамаарлыг тусгасан бөгөөд эдгээр урвалын механизмыг тайлбарладаггүй. Бодит нөхцөлд шаталтын процесс нь илүү төвөгтэй байдаг.

Хийн шатаах урвалын кинетик механизмын орчин үеийн онолыг Зөвлөлтийн эрдэмтэн, академич Н.Н. Семенов. Түүний онолын дагуу хийн шаталтын гинжин урвал нь хийн агаарын хольцын дөлөнд үүсдэг. Үүний үр дүнд чөлөөт радикал атом хэлбэрээр завсрын тогтворгүй бүтээгдэхүүн үүсдэг. N.N-ийн онолын дагуу. Семеновын устөрөгчийг хүчилтөрөгчтэй шатаах урвал нь устөрөгчийн хоёр молекул ба хүчилтөрөгчийн нэгийг нэгтгэж, хоёр молекул ус үүсгэсэн явдал биш юм. Эдгээр хоёр хийн харилцан үйлчлэлийн явцад эхлээд устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн атом хэлбэрээр завсрын бодисууд үүсдэг ба чөлөөт гидроксил радикалууд OH үүсдэг.

Шаталтын процессыг эхлүүлэхийн тулд шатамхай хольцыг ямар нэгэн байдлаар идэвхжүүлэх шаардлагатай. Өөрөөр хэлбэл, урвалжууд эрчим хүчний их нөөцтэй байх нөхцөлийг бүрдүүлэх шаардлагатай. Энэ эрчим хүчний нөөц нь шаталтын процесс үүсэхэд зайлшгүй шаардлагатай. Дээрх эрчим хүчний нөөцийг хий-агаарын хольцыг гал асаах температурт халаах замаар бий болгож болно. Идэвхжүүлэх энерги гэж нэрлэгддэг энэхүү энерги нь урвалд орж буй бодис дахь молекул хоорондын холбоог таслахад шаардлагатай байдаг.

Шаталтын явцад хуучин холбоосыг устгахын зэрэгцээ шинэ бондууд тасралтгүй үүсдэг. Шинэ холбоо үүсэх үед эрчим хүч их хэмжээгээр ялгардаг бол хуучин холбоо тасрах нь үргэлж эрчим хүчний зарцуулалт дагалддаг. Шаталтын явцад шинэ холбоо үүсэх үед ялгардаг энерги нь хуучин холбоог таслахад зарцуулсан энергитэй харьцуулахад ихээхэн ач холбогдолтой байдаг тул нийт дулааны нөлөө эерэг хэвээр байна.

Устөрөгчийн хүчилтөрөгчтэй урвалд орох нь хамгийн энгийн бөгөөд хамгийн их судлагдсан зүйл юм. Тиймээс энэ салаалсан урвалыг жишээн дээр авч үзье.

Н.Н-ийн онолын дагуу. Семенов, урвалын эхний мөчид устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн молекулуудын идэвхжүүлэлтийн энерги, мөргөлдөөний үр дүнд хоёр гидроксил радикал OH үүсдэг.

. (3.5)

Чөлөөт устөрөгчийн атом Н нь эргээд хүчилтөрөгчийн молекултай урвалд ордог. Үүний үр дүнд гидроксил радикал OH ба чөлөөт хүчилтөрөгчийн атом үүсдэг, тухайлбал:

. (3.7)

Радикал нь устөрөгчтэй дахин химийн урвалд орж, урвалын үр дүнд ус, чөлөөт устөрөгч үүсгэдэг бөгөөд хүчилтөрөгчийн атом нь эргээд устөрөгчийн молекултай урвалд орж, өөр нэг молекул үүсэхэд хүргэдэг. OH радикал ба устөрөгчийн атом H, өөрөөр хэлбэл:

. (3.8)

Устөрөгчийг хүчилтөрөгчтэй шатаах гинжин урвалын дээрх механизм нь нэг OH радикалын устөрөгчийн атомуудтай олон харилцан үйлчлэлцэх боломжийг харуулж байна. Энэ харилцан үйлчлэлийн үр дүнд усны молекулууд үүсдэг.

Тиймээс чөлөөт атомууд ба радикалууд нь гинжин урвал үүсгэх идэвхтэй төвүүд юм.

Гинжин урвалын механизмыг тайлбарласан хүчилтөрөгчтэй устөрөгчийг шатаах урвалыг дараах байдлаар бичиж болно.

H 2 O O + (H 2)…

OH + (H 2) ® H + (O 2) ® OH + (H 2)…

O + (H 2) ® OH + (H 2) ® H 2 O

H +(O 2) ® OH +H 2 ...

Хүчилтөрөгчтэй нүүрстөрөгчийн дутуу ислийг шатаах механизм нь илүү төвөгтэй байдаг. ЗХУ-ын ШУА-ийн Химийн физикийн хүрээлэнгийн эрдэмтдийн үзэж байгаагаар нүүрстөрөгчийн дутуу исэл нь хуурай хүчилтөрөгчтэй урвалд ордоггүй. Тэд мөн хольцонд бага хэмжээний устөрөгч эсвэл чийг нэмэх нь исэлдэлтийн урвал эхлэхэд хүргэдэг болохыг тогтоожээ. Үүний үр дүнд дараахь химийн урвал явагдана.

H 2 O ® OH + H; (3.10)

OH + CO ® CO 2 + H; (3.11)

H + O 2 ® OH + O; (3.12)

CO + OH ® CO 2 + H; (3.13)

CO + O ® CO 2 ; (3.14)

H + O 2 = OH + O (3.15)

Дээрх химийн урвалаас харахад бага хэмжээний чийг байгаа нь шаталтын бүсэд гидроксил ба чөлөөт атом үүсэхэд хүргэдэг. Өмнө дурьдсанчлан, гидроксил радикалууд ба чөлөөт атомууд нь гинжин урвалыг үүсгэгч, тээгч юм.

Нүүрс устөрөгчийн исэлдэлтийн бүр ч төвөгтэй механизм. Устөрөгч ба нүүрстөрөгчийн дутуу ислийн шаталтын механизмтай зарим ижил төстэй байдлаас гадна нүүрсустөрөгчийн шаталтын механизм нь хэд хэдэн чухал ялгаатай байдаг. Шаталтын бүтээгдэхүүнийг шинжлэхэд тэдгээр нь альдегид, гол төлөв формальдегид (HCHO) агуулдаг болохыг тогтоожээ.

Тэдгээрийн хамгийн энгийн болох метаныг жишээ болгон нүүрсустөрөгчийн исэлдэлтийн механизмыг авч үзье. Метан исэлдэлтийн механизм нь дөрвөн үе шатыг дамждаг бөгөөд эдгээр үе шат бүрт дараахь химийн урвал явагддаг.

Эхний шатанд:

H + O 2 ® OH + O; (3.16)

CH 4 + OH ® CH 3 + H 2 O; (3.17)

CH 4 + O ® CH 2 + H 2 O. (3.18)

Хоёр дахь шатанд:

CH 3 + O 2 ® HCHO + OH; (3.19)

CH 2 + O 2 ® HCHO + O; (3.20)

Гурав дахь шатанд:

HCHO + OH ® HCO + H 2 O (3.21)

HCHO + O ®СО + H 2 O; (3.22)

HCO+ O 2 ® CO + O + OH (3.23).

Дөрөв дэх шатанд:

CO + O ® CO 2 (3.24)

Шатаах нь өндөр хурдтай явагддаг исэлдэлтийн урвал бөгөөд энэ нь их хэмжээний дулаан ялгаруулж, дүрмээр бол бидний дөл гэж нэрлэдэг тод гэрэлтдэг. Шаталтын процессыг физик хими судалдаг бөгөөд үүнд өөрийгөө хурдасгах урвал бүхий бүх экзотермик процессыг шаталт гэж үздэг. Температурын өсөлт (өөрөөр хэлбэл дулааны механизмтай) эсвэл идэвхтэй хэсгүүдийн хуримтлал (тархалтын шинж чанартай) зэргээс шалтгаалан ийм хурдатгал үүсч болно.

Шаталтын урвал нь тодорхой шинж чанартай байдаг - орон зайн хувьд хязгаарлагдмал өндөр температурын бүс (дөл) байдаг бөгөөд энэ процесс нь их хэмжээний ялгарах дагалддаг урвалыг эхлүүлэх (дөл гарч ирэх), гал асаахад тодорхой хэмжээний энерги зарцуулах шаардлагатай бөгөөд дараа нь процесс аяндаа явагдана. Түүний хурд нь урвалд оролцож буй бодисын химийн шинж чанар, түүнчлэн шаталтын явцад хийн динамик үйл явцаас хамаарна. Шаталтын урвал нь тодорхой шинж чанартай байдаг бөгөөд тэдгээрийн хамгийн чухал нь дулааны алдагдлыг тооцохгүйгээр бүрэн шаталтын үед онолын хувьд хүрч болох хольцын илчлэг ба температур (адиабат гэж нэрлэгддэг) юм.

Нэг төрлийн шаталт нь хамгийн энгийн бөгөөд хольцын найрлага, молекулын дулаан дамжуулалт, температур, даралт зэргээс хамааран тогтмол хурдтай байдаг.

Гетероген шаталт нь байгальд болон хиймэл нөхцөлд хамгийн түгээмэл тохиолддог. Түүний хурд нь шаталтын процессын онцлог нөхцөл, бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн физик шинж чанараас хамаарна. Шингэн түлшний хувьд шаталтын хурд нь ууршилтын хурдаас, хатуу түлшний хувьд хийжүүлэх хурдаас ихээхэн нөлөөлдөг. Жишээлбэл, нүүрс шатаах үед процесс нь хоёр үе шаттай байдаг. Эхнийх нь (харьцангуй удаан халах тохиолдолд) бодисын дэгдэмхий бүрэлдэхүүн хэсгүүд (нүүрс) ялгардаг бол хоёр дахь нь коксын үлдэгдэл шатдаг.

Хийн шаталт (жишээлбэл, этан шаталт) нь өөрийн гэсэн шинж чанартай байдаг. Хийн орчинд дөл нь өргөн зайд тархаж болно. Энэ нь хийн дундуур дууны хурдаар хөдөлж чаддаг бөгөөд энэ шинж чанар нь зөвхөн хийн орчинд төдийгүй исэлдүүлэгчтэй холилдсон шингэн ба хатуу шатамхай хэсгүүдийн нарийн тархсан холимогт байдаг. Ийм нөхцөлд тогтвортой шаталтыг хангахын тулд зуухны төхөөрөмжийн тусгай загвар шаардлагатай.

Хийн орчинд шаталтын урвалын үр дагавар нь хоёр төрлийн байна. Эхнийх нь хийн урсгалын турбулизаци бөгөөд энэ нь процессын хурдыг огцом нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг. Үүний үр дүнд урсгалын акустик эвдрэл нь дараагийн үе шатанд хүргэдэг - тэсрэлтэд хүргэдэг хольц үүсэх. Шаталтыг тэсэлгээний үе шатанд шилжүүлэх нь зөвхөн хийн өөрийн шинж чанараас гадна системийн хэмжээ, тархалтын параметрүүдээс хамаарна.

Түлшний шаталтыг технологи, үйлдвэрлэлд ашигладаг. Энэ тохиолдолд гол ажил бол тухайн хугацаанд хамгийн их шаталтын үр ашгийг (жишээ нь дулаан ялгаруулалтыг оновчтой болгох) хүрэх явдал юм. Шаталтыг жишээлбэл, уул уурхайд ашигладаг - янз бүрийн ашигт малтмалыг боловсруулах аргууд нь шатамхай процессыг ашиглахад суурилдаг. Гэхдээ байгалийн болон геологийн тодорхой нөхцөлд шаталтын үзэгдэл нь ноцтой аюул учруулах хүчин зүйл болж чаддаг. Жишээлбэл, бодит аюул бол хүлэрт аяндаа шатах үйл явц бөгөөд эндоген гал түймэр гарахад хүргэдэг.

Гүйцэтгэлийн дээж s/p2

ХИМИЙН ТЕРМОДИНАМИК. ТЭНЦВЭР. КИНЕТИК.

ДААЛГАВАР 1. Түлшний шаталтын дулаан.

Бид хийн түлшний хольцтой: 50% CH 4 + 50% C 4 H 10.

Нийт эзэлхүүн V=1000 л=1м 3.

1. Өгөгдсөн түлшний хольцын хийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн шаталтын урвалын химийн тэгшитгэлийг бич.

Метан шаталтын урвал:

CH 4 (г) + 2O 2 (г) ® CO 2 (г) + 2H 2 O (л)

Бутаны шаталтын урвал:

C 4 H 10 (г) + 13/2O 2 (г) ® 4СО 2 (г) + 5H 2 O (л).

Энтальпи Δ r Н 0 Эдгээр химийн урвалын 298 нь хийн түлшний шаталтын дулаан Δ юм Н 0 sg.

2. Өгөгдсөн найрлагатай (эзэлхүүн %) түлшний хольцыг хэвийн гэж тооцсон нөхцөлд өгөгдсөн эзэлхүүнийг шатаах замаар хичнээн хэмжээний дулаан авч болохыг тооцоол.

Hess-ийн хуулийг ашиглан бид хийн түлшний шаталтын дулааныг тооцоолно Δ Н 0 стандарт төлөвт сг ба 298 К, шатаах урвалд оролцож буй бүх бодисын үүсэх дулааны хүснэгтийн өгөгдлийг (хавсралт, хүснэгтийг үзнэ үү) ашиглан (Δ) е Н 0 298):

метаны хувьд

Δ Н 0 сг СН4 = Δ r Н 0 298 = Δ е Н 0 CO2 + Δ е Н 0 H2O - Δ е Н 0 CH4 - 2Δ е Н 0 O2 =

393.62 + 2. (-285.84) – (-74.78) - 0 = -802.28 кЖ/моль.

бутаны хувьд

Δ Н 0 сг С4Н10 = Δ r Н 0 298 = 4Δ е Н 0 CO2 + 5Δ е Н 0 H2O - Δ е Н 0 С4Н10 - 13/2Δ е Н 0 O2 =

4 . (- 393.62) + 5 . (-285.84) – (-126.15) - 0 = -2877.53 кЖ/моль.

Хийн түлшний шаталтын хувийн дулаан Q T:

Q Т = - (Δ Н sg. 1000/22.4), кЖ/м 3,

Энд 22.4 л/моль нь хэвийн нөхцөлд байгаа хийн молийн эзэлхүүн юм.

метаны хувьд

Q Т, CH4 = - (-802.28. 1000 / 22.4) = 35816 кЖ/м 3.

бутаны хувьд

Q Т, C4H10 = - (-2877.53. 1000 / 22.4) = 128461 кЖ/м 3.

Хийн эзэлхүүнийг харгалзан өгөгдсөн түлшний хольцыг шатаах явцад олж авсан дулааны нийт хэмжээ:

Q = Q Т, CH4 . V CH4 + Q Т, С4Н10 . V С4Н10 =

35816. (1 . 0.5)+128461 . (1.0.5) =82138.5 кЖ.

3. Өгөгдсөн түлшний хольцоос эрчим хүчний хэмнэлттэй түлшийг сонго. Энэ түлшний шаталтын хувийн дулааныг тооцоол Q Т , кЖ/м 3 . 100 MJ дулааныг авахын тулд энэ түлшний хамгийн бага эзэлхүүнийг тооцоол.

Энэхүү түлшний хольцын хамгийн эрчим хүчний хэмнэлттэй түлш бол бутан буюу тодорхой шаталтын дулаан юм Q Т, C4H10 = 128461 кЖ/м3.

100 МЖ дулаан авахын тулд дараахь зүйлийг шатаах шаардлагатай.

V С4Н10 = Q/ Q Т, C4H10 = 100000/128461 = 0.778 м 3 = 778 л.

ДААЛГАВАР 2. Химийн термодинамик.

1. Тухайн химийн урвалын бүх урвалж үүсэх дулааны дулааны эффект болох урвалын термохимийн тэгшитгэлийг бич.

Химийн урвалын хувьд

CO 2 (г) + C (к) « 2CO (г)

С (к) бодис нь энгийн, 298 К-д тогтвортой, 100 кПа даралттай, үүсэх энтальпи нь D юм. Х 0 е , 298 , = 0.

Дулааны нөлөө нь өгөгдсөн химийн урвалын CO 2 (g) ба CO (g) урвалжуудын үүсэх дулааны дулааны урвалын термохимийн тэгшитгэл:

O 2 (г) + С (к) « CO 2 (г), Д Х 0 е , 298 = -393.51 кЖ/моль,

(хүснэгтийг үзнэ үү);

1/2 O 2 (g) + C (k) « CO (g) , D Х 0 е , 298 = -110.5 кЖ/моль,

(хүснэгтийг үзнэ үү).

2. Энтальпийн утгыг тооцоолохД r Х 0 298 , энтропиД r С 0 298 . ширээ Бодлого 1, 2) бүх урвалжуудын стандарт төлөв (s.s.) ба 298 К температурт. Урвалын дулааны эффектийн талаар дүгнэлт гарга.

Хүснэгтийн өгөгдлийг ашиглан (хүснэгтийг үз) бид өгөгдсөн химийн урвалын урвалжуудын төлөв байдлын термодинамик функцийг стандарт төлөв ба 298 К-д бичдэг.

Гессийн хуулийг ашиглан Δ энтальпийг тооцоолно r Н 0 298, энтропи ∆ r С 0 298 ба Гиббсын энерги Δ r Г 0 Стандарт төлөвт 298 химийн урвал ба 298 К:

Δ r Н 0 298 = 2Δ е Н 0 298 COg - Δ е Н 0 298 Sk - Δ е Н 0 298 CO2g =

2(-110.5) – 0 – (-393.5) = 172.5 кЖ.

Δ r Н 0 298 >0 - урвал нь эндотермик бөгөөд дулаан шингээх үед үүсдэг.

∆ r С 0 298 = 2 С 0 е , 298.СО(г) - С 0 е , 298,С(к) - С 0 е , 298.СО2(г) = 2(197.54) – 5.74 – 213.68 =

175.66 Ж/К.

∆ r С 0 298 >0 – нэмэлт хий үүссэний улмаас систем илүү эмх замбараагүй болсон.

3. Гиббсын энергийн утгыг тооцоолД r Г 0 298 өгөгдсөн химийн урвал (1-р зүйл. ширээ Бодлого 1, 2) бүх урвалжийн стандарт төлөв (s.s.) ба 298 К-ийн температурт. Бүх урвалжийн стандарт төлөв ба 298 К температурт энэ урвал аль чиглэлд аяндаа явагдахыг тодорхойлно уу.

Δ r Г 0 298 = 2Δ е Г 0 298 COg - Δ е Г 0 298 Sk - Δ е Г 0 298 CO2g =

2(-137.14) – 0 – (-394.38) = 120.15 кЖ.

Δ r Г 0 298 >0 – стандарт төлөвт урагш чиглэсэн аяндаа урвал явагдах ба 298 К боломжгүй. Урвал нь эсрэг чиглэлд явагдана.

4. Хамаарал хамаарлыг тооцохгүйгээр бүх урвалжийн стандарт төлөвт шууд урвал аяндаа үүсэх боломжтой температурын хязгаарыг тодорхойлно. Д r Х 0 ТэгээдД r С 0 температур дээр. Урвалын Гиббс энергийг температураас хамааруулан графикаар зур.Д r Г 0 = е (Т ).

Стандарт төлөвт аяндаа үүсэх урвалын боломжийг тэгш бус байдлаар тодорхойлно ∆ r Г 0 Т < 0.

Тэдгээр. , Хэрэв

∆ r Г 0 Т = ∆ r Х 0 298 +∆ r -тай 0 х дТ- Т∆ r С 0 298 - Т ∆ r -тай 0 х / Т)дТ < 0

∆ r Г 0 Т ≈ ∆ r Х 0 298 - Т∆ r С 0 298 < 0

∆ r Г 0 Т = (172,5 – Т . 175,66 . 10 -3) < 0 , отсюда Т> 982 К.

Хараат байдлын график D r Г 0 = е (Т):

∆ r Г 0 Т

298 982 2300 Т

Урвалжийн оршин тогтнох температурын хүрээг харгалзан стандарт төлөвт урвалын аяндаа үүсэх температурын хүрээ нь 982 байна.< Т< 2300 К.

5. Гиббсын энергийн утгыг тооцоолД r Г 298 Хэсэгчилсэн хийн даралтын өгөгдсөн утгын химийн урвал (2-р зүйл. ширээ Бодлого 1, 2) ба 298 К температуртай. Стандарт төлөвтэй харьцуулахад хийн хэсэгчилсэн даралт өөрчлөгдөхөд 298 К-т үйл явцын чиглэл өөрчлөгдөх эсэхийг тодорхойлно уу.

Ямар ч температур ба хийн харьцангуй хэсэгчилсэн даралт дахь химийн урвалын Гиббс энергийн тооцоог Вант Хоффын изотермийн тэгшитгэлийг ашиглан гүйцэтгэнэ.

Δ r Г Т = ∆ r Г 0 Т + RT ln .

Δ-г тооцоолъё r Г 298 К-д 298 ба хийн даралт: Р CO = 2. 10 3 Па,

Р CO2 = 8. 10 5 Па.

Хийн харьцангуй хэсэгчилсэн даралт:

CO = 2 . 10 3 Па/10 5 Па = 0.02; CO2 = 8. 10 5 Па/10 5 Па = 8.

Δ r Г 298 = Δ r Г 0 298 + RTln(Р 2 CO / Р CO2) = 120.15 +8.31. 10 -3. 298. ln(0,02/8) =

Δ r Г 298 > 0 – өгөгдсөн хэсэгчилсэн хийн даралтын үед урагш чиглэсэн аяндаа урвал явагдах ба 298 К боломжгүй. Урвал нь эсрэг чиглэлд явагдана.

6. Эх үүсвэрийн аль нэг хийн хэсэгчилсэн даралтыг хэрхэн (онолын хувьд) өөрчлөхийг тодорхойлох (Р А эсвэлР IN) 298 К-ийн стандарт төлөв ба химийн урвалын бусад бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн стандарт хэсэгчилсэн даралттай харьцуулахад процессын чиглэлийг өөрчлөх.

Стандарт төлөв ба 298 К үед урвал нь эсрэг чиглэлд аяндаа гарч болно, учир нь Δ r Г 0 298 >0.

298 К-ийн стандарт төлөвтэй харьцуулахад процессын чиглэлийг өөрчлөхийн тулд та CO 2-ийн хэсэгчилсэн даралтыг өөрчилж болно (бусад бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн төлөв стандарт). Урд чиглэлд аяндаа үүсэх урвалын нөхцөл нь Δ байна r Г 298 < 0.

Вант Хоффын изотермийн тэгшитгэлийн дагуу:

Δ r Г Т = ∆ r Г 0 Т + RT ln < 0

Δ r Г 298 = 120.15 + 8.31. 10 -3. 298 лн < 0

Тэгш бус байдлыг шийдвэрлэх нь ln < - 48,5и получаем: < 10 -21 .

Тиймээс, Р CO< Р CO2 ≈ 10 5 удаа.

Тиймээс 298 К ба даралттай стандарт төлөвтэй харьцуулахад процессын чиглэлийг өөрчлөх Р CO = 10 5 Па, та CO 2-ийн хэсэгчилсэн даралтыг 10 5 дахин нэмэгдүүлэх хэрэгтэй, өөрөөр хэлбэл. CO 2-ийн хэсэгчилсэн даралт нь: Р CO2 > 10 25 Па.

Энэ CO 2 даралттай үед өгөгдсөн химийн урвал аяндаа урагшаа 298 К-т явагдана.

ДААЛГАВАР 2. Химийн тэнцвэр.

Химийн урвалын хувьд

CO 2 (г) + C (к) « 2CO (г)

1. Гиббсын энергийг тооцоолД r Г 0 Т ба тэнцвэрийн тогтмолTO Р хамаарлыг харгалзан стандарт төлөв ба 298 К, 500 К, 800 К, 1000 К температурт энэ урвалынД r Х 0 Т ТэгээдД r С 0 Т бодисын тогтмол хувийн дулаан багтаамжтай температур дээр-тай Р = const . Хараат байдлын графикийг зур

TO Р = е (Т ).

Системийн дулааны багтаамжийн өөрчлөлтийг тооцоолъё (∆ r в 0 Р= const):

∆ r -тай 0 Р = 2-тай 0 Р 298COg - -тай 0 Р 298 Sk - -тай 0 Р 298СО2г =

2. (29.14)–8.54–37.41 =12.33 Ж/К.

∆ хамаарлыг харгалзан стандарт төлөв ба өгөгдсөн 298 К, 500 К, 800 К, 1000 К температурт химийн урвалын Гиббсийн энергийг тооцоолъё. r Х 0 Тба ∆ r С 0 Тбодисын дулааны хувийн багтаамжийг тогтмол харгалзан температур дээр -тай Р , томъёоны дагуу:

∆ r Г 0 Т = ∆ r Х 0 Т - Т . ∆ r С 0 Т = ∆ r Г 0 298 + ∆ r -тай 0 Р (Т - 298) –Т . ∆ r -тай 0 Р ln (Т / 298).

∆ r Г 0 298 =120.15 кЖ;

∆ r Г 0 500 =120.15+12.33. 10 -3. (500-298) - 500. 12.33. 10 -3. ln(500/298)=

∆ r Г 0 800 =120.15+12.33. 10 -3. (800-298) - 800. 12.33. 10 -3. ln(800/298)=

∆ r Г 0 1000 =120.15+12.33. 10 -3. (1000-298) - 1000. 12.33. 10 -3. ln(1000/298) =

Химийн тэнцвэрт байдлын термодинамик нөхцөл: ∆ r Г Т = 0.

Стандарт төлөвт химийн урвалын Гиббс энерги

∆ r Г 0 Ттэнцвэрийн тогтмолтой холбоотой TO Рхарьцаагаар:

∆ r Г 0 Т = - RT ln TO Р

Үнэ цэнийг тооцоолсны дараа ∆ r Г 0 Турвал, тэнцвэрийн тогтмолыг тооцоол TO Ртомъёоны дагуу:

К х= exp(- ∆G 0 Т /RT) ,

Хаана Р=8.31 Ж/моль. K нь бүх нийтийн хийн тогтмол юм.

К p, 298 = Exp(- ∆G 0 Т , 298 / Р. 298) = exp(-120.15/8.31 . 10 -3. 298) = 8 . 10 -22;

К p, 500 = туршлага(- ∆G 0 Т , 500 / Р. 500) = exp(-84.67/8.31 . 10 -3. 500) = 1.4 . 10 -9;

К p, 800 = Exp(- ∆G 0 Т , 800 / Р. 800) = exp(-31.97/8.31 . 10 -3. 800) = 8.1 . 10 -3;

К p, 1000 = туршлага(- ∆G 0 Т , 1000 / Р. 1000) = exp(3.16/8.31. 10 -3. 1000) = 1.46.

Температур нэмэгдэхийн хэрээр тэнцвэрийн тогтмол хэмжээ нэмэгддэг бөгөөд энэ нь энэхүү урвалын дотоод дулааны нөлөөгөөр тайлбарлагддаг.

(Δ r Н 0 T >0).

2. Урд чиглэлд аяндаа үүсэх урвалын бүсээс дурын температурыг сонгоно. Энэ температурт хийн урвалжуудын анхны концентраци нь тэнцүү байсан бол тэдгээрийн тэнцвэрийн концентрацийг тооцоолно (3-р догол мөр, 1,2-р асуудлын хүснэгтийг үзнэ үү).

At Т=1000 К урвал урагшаа аяндаа явагддаг, учир нь ∆ r Г 0 1000 = - 3.16 кЖ<0, К х , 1000 = 1,46.

Температурыг сонгоцгооё ТХийн урвалжийн CO 2 ба CO-ийн анхны концентраци тэнцүү байвал хийн урвалжуудын тэнцвэрийн концентрацийг тооцоолоход =1000 байна. -тай CO2 = 0.5 моль/л, -тай CO =0.

Хийн харьцангуй тэнцвэрийн хэсэгчилсэн даралтаар илэрхийлэгдсэн тэнцвэрийн тогтмолуудын илэрхийлэл ( Ртэнцүү байна ) ба тэнцвэрийн концентраци ( -тайтэнцүү):

TO Р =
; TO -тай =