Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Цепные разветвленные реакции.doc
Скачиваний:
30
Добавлен:
17.03.2015
Размер:
93.18 Кб
Скачать

Кинетика разветвленной цепной реакции

В стационарном режиме, когда g > f, кинетика разветвленной цепной реакции напоминает кинетику неразветвленной цепной реакции и

W = kp[RH]n = apn = [apWi/(g f )] x (1 e(g f)t) apWi/(g f )   (A)      

По-иному протекает цепная разветвленная реакция в нестационарном режиме. В этом случае f  > g и концентрация активных центров непрерывно нарастает в ходе реакции, аналогично увеличивается и скорость процесса:

                                Wapn=(viap/)(et1)(Wiap/)t,                 

где = f g.

В области нижнего предела давления диффузия частицы к поверхности сосуда длится 101103 с,

g составляет 102104 c1;

соответственно, в нестационарном режиме можно принять диапазон значений f = 10•103 с1, следовательно, развитие процесса во времени происходит очень быстро.

Поскольку реакция протекает с автоускорением, а экспериментально ее протекание удается заметить только при достижении некой скорости W = Wmin, то наблюдается период индукции  , который можно определить как время достижения

W = Wmin, а так как v выражается уравнением (A), то

 = 1• ln(Wmin/const), где const = apWi1.

Отсюда следует, что  = const.

С другой стороны, пределы цепного воспламенения р1 и р2 являются корнями уравнения  = 0 и поэтому  можно выразить через р1 и р2 в виде = const(p p1)(p2p). Отсюда можно получить связь между периодом индукции и р1 и р2:

и = const/[(p p1)(p2p)].                             

С этими соотношениями хорошо согласуются экспериментальные данные по горению водорода.

На первый взгляд, следует, что концентрация активных центров и скорость реакции должны непрерывно возрастать в ходе реакции. На самом деле это не так из-за расходования исходных реагентов. Поскольку и скорость разветвления, и суммарная скорость цепного процесса зависят от концентрации реагентов, в ходе реакции меняется соотношение между факторами разветвления и обрыва. Поскольку  [реагент]  (1 ), где глубина превращения, а g не зависит от  , то в ходе реакции наступает такой момент, когда = 0(1 ) становится равной g, и тогда реакция после израсходования всех центров переходит в квазистационарный режим. Наличие критической (предельной) глубины столь же характерно для цепной разветвленной реакции, как и другие критические явления.