23

Предмет “Теоретичні основи пожежовибухонебезпечності”

(цикл магістерський)

Лекція № 4

Розділ 1. Математична теорія виникнення і розвитку горіння та вибуху

Тема лекції 4 (заняття № 1.7):

Умови ініціювання теплового та ланцюгового вибуху

Лекцію розробив професор Єлагін Георгій Іванович

Література:

1. Єлагін Г. І., Шкарабура М. Г., Кришталь М. А., Тищенко О. М. Основи теорії розвитку і припинення горіння, ч. I. – Черкаси: ЧІПБ, 2005. – 276 с.

2. Єлагін Г. І., Шкарабура М. Г., Тищенко О. М. Методичні вказівки до виконання контрольних робіт з дисциплін «Теорія розвитку і припинення горіння» та «Теоретичні основи пожежовибухонебезпечності» для слухачів заочної форми навчання. – – Черкаси: ЧІПБ, 2006. – 63 с.

3. Демидов П.Г., Шандыба В.А., Щеглов П.П. Горе­ние и свойства горючих веществ.

1. Кінетика хімічних реакцій

2. Теплова теорія самоспалахування

3. Самонагрівання, самозаймання і

температура самонагрівання

4. Примусове спалахування. Джерела запалювання

1. Кінетика хімічних реакцій

Швидкість хімічної реакції вивчає хімічна кінетика.

Відносять швидкість реакції до молю реагуючих речовин.

Швидкість будь-якої хімічної реакції вимірюють зміною концентрації в часі.

Швидкістю гомогенної реакції називається кількість речовини, що вступає в реакцію, або речовини, що утворюється внаслідок реакції, за одиницю часу в одиниці об'єму системи.

Швидкістю гетерогенної реакції називається кількість речовини, що вступає в реакцію, або речовини, що утворюється внаслідок реакції, за одиницю часу, на одиниці площі поверхні розділу фаз.

Швидкість реакції залежить від природи речовин, їх концентрації і від температури.

Реакція відбувається, якщо в результаті її виділяється енергія; якщо енергія, що вивільнюється при утворенні нових зв’язків, більша за ту, що поглинається для розриву старих.

Реакції, що вимагають для свого здійснення великих енергій активації, більших 120 кДж/моль, при звичайних умовах ідуть дуже повільно; роками або й десятиріччями.

Реакції, енергія активації яких дуже мала, менша 40 кДж/моль, протікають практично миттєво.

Реакції горіння мають Е_А = 60-80 кДж/моль.

Обумовлюється енергія активації природою речовини.

Залежність швидкості реакції від концентрації реагуючих речовин підкоряється закону діючих мас:

При постійній температурі швидкість хімічної реакції прямо пропорційна добутку концентрацій реагуючих речовин.

A + B = L + M,

в концентраціях відповідно А та В , то

v = k  [А]  [В] , де

v - швидкість реакції;

k - коефіцієнт пропорційності, що називається

константою швидкості реакції, він відображає

вплив природи речовини i температури реакції.

mA + nB = C v = k  [А]^m _ [В]ⁿ .

Зміна температури викликає адекватну зміну константи швидкості реакції. За рівнянням Аренiуса

, де

k₀ - це константа швидкості реакції при початковій температурі;

k_Т - константа швидкості реакції при даній температурі;

E - енергія активації;

е - основа натурального логарифму;

R - універсальна газова стала;

T - температура за шкалою Кельвіна.

Повне рівняння швидкості хімічної реакції:

Каталізатором називається речовина, що змінює швидкість хімічної реакції, але в результаті реакції залишається без змін.

В ланцюгових реакціях швидкість з часом збільшується, не зважаючи на зменшення концентрацій вихідних речовин. Продовжується ланцюг до того часу, поки не обірветься. Обривається ланцюг найчастіше внаслідок зустрічі двох активних радикалів, або внаслідок зустрічі з інгібітором. Інгібітор - це молекула, яка дає вільний радикал, але не такий активний, щоб розвивати ланцюг.

Висновок з питання 1.

Швидкість хімічних реакцій вивчає хімічна кінетика, яка визначає залежність зміни концентрації речовини в часі від природи речовини, початкової концентрації і температури. В ланцюгових реакціях, до яких відноситься реакція горіння, швидкість реакції з часом збільшується, не зважаючи на зменшення концентрації.