Математическое моделирование и компьютерный эксперимент. Артемов М.А - 25 стр.

UptoLike

Составители: 

Многие процессы в живой и неживой природе, технологиях и т.п. происходят в условиях
физических или химических превращений веществ. В случае, если имеет место изменение
агрегатного состояния какого либо компонента, то такое превращение именуется физическим, а
его закономерности исследуются в рамках физической кинетики [22].
Если же в ходе взаимодействия каких-либо веществ некоторые из них исчезают и
возникают другие, то такие превращения являются химическими реакциями , а их закономерности
изучаются в химической кинетике [57,58]. Этот раздел науки призван исследовать скорости
химических взаимодействий различных веществ и влияние на них различных факторов
(температура, концентрация веществ и т.п.).
Любая химическая реакция может быть представлена с помощью так называемого
стехиометрического уравнения
CBA
321
ν
ν
+
ν
или
=
n
1i
ii
Aν
= 0
Здесь
)n,...2,1i(
i
=
ν
- стехиометрические коэффициенты; A
i
- исходные вещества, вступающие в
реакцию и продукты реакции.
Химические реакции могут осуществляться с разной степенью интенсивности . Для её
характеристики вводится понятие скорости химической реакции, которая определяет количество
вещества, возникающее или исчезающее в единице объема за единицу времени . В теоретической
физике эта величина носит наименование функции объемного источника или стока .
Согласно существующим представлениям, большинство химических реакций носит
многостадийный характер, то есть протекают в несколько этапов . При этом на каждой стадии
происходит взаимодействие лишь двух веществ . В физической химии считается установленным
факт независимости стадий друг от друга, что выражено в
Принципе независимости. Если реакция является сложной, то есть в системе
одновременно протекает несколько реакций, то каждая из них осуществляется
независимо от других.
Простой называется такая реакция, скорость которой определяется концентрациями
исходных веществ и не зависит от концентрации продуктов реакции. Её запись имеет следующий
вид:
211
CCk
=
κ
В общем случае скорость реакции определяется разностью прямой и обратной реакций.
Обратимой называется реакция, идущая в прямом и обратном направлениях одновременно, а её
скорость может быть представлена в виде
32211
CkCCk
=
κ
3.2. Закон действующих масс
Зависимость скорости реакций от концентраций исходных веществ выражается основным
законом химической кинетики [52]
Закон действующих масс. Скорость химической реакции пропорциональна произведению
степеней концентраций реагирующих веществ, равных их стехиометрическим
коэффициентам в её уравнении
21
211
CCk
νν
где k
1
- константы скорости реакции, не зависящие от концентраций веществ и называемые также
удельными скоростями реакций. Численно k
1
равны скорости реакций, когда все концентрации
веществ равны единице.
3.3. Уравнение Аррениуса
      Многие процессы в живой и неживой природе, технологиях и т.п. происходят в условиях
физических или химических превращений веществ. В случае, если имеет место изменение
агрегатного состояния какого либо компонента, то такое превращение именуется физическим, а
его закономерности исследуются в рамках физической кинетики [22].
      Если же в ходе взаимодействия каких-либо веществ некоторые из них исчезают и
возникают другие, то такие превращения являются химическими реакциями, а их закономерности
изучаются в химической кинетике [57,58]. Этот раздел науки призван исследовать скорости
химических взаимодействий различных веществ и влияние на них различных факторов
(температура, концентрация веществ и т.п.).
      Любая химическая реакция может быть представлена с помощью так называемого
стехиометрического уравнения
                                        ν1A +ν 2 B ↔ ν 3C
или
                                            n

                                           ∑νA
                                           i =1
                                                  i   i       =0

Здесь ν i (i =1, 2,... n ) - стехиометрические коэффициенты; Ai - исходные вещества, вступающие в
реакцию и продукты реакции.
      Химические реакции могут осуществляться с разной степенью интенсивности. Для её
характеристики вводится понятие скорости химической реакции, которая определяет количество
вещества, возникающее или исчезающее в единице объема за единицу времени. В теоретической
физике эта величина носит наименование функции объемного источника или стока.
      Согласно существующим представлениям, большинство химических реакций носит
многостадийный характер, то есть протекают в несколько этапов. При этом на каждой стадии
происходит взаимодействие лишь двух веществ. В физической химии считается установленным
факт независимости стадий друг от друга, что выражено в
      Принципе независимости. Если реакция является сложной, то есть в системе
               одновременно протекает несколько реакций, то каждая из них осуществляется
               независимо от других.
     Простой называется такая реакция, скорость которой определяется концентрациями
исходных веществ и не зависит от концентрации продуктов реакции. Её запись имеет следующий
вид:
                                           κ =k1C1C 2
     В общем случае скорость реакции определяется разностью прямой и обратной реакций.
Обратимой называется реакция, идущая в прямом и обратном направлениях одновременно, а её
скорость может быть представлена в виде
                                        κ =k1C1C 2 −k 2C 3

                               3.2. Закон действующих масс
     Зависимость скорости реакций от концентраций исходных веществ выражается основным
законом химической кинетики [52]

      Закон действующих масс. Скорость химической реакции пропорциональна произведению
                степеней концентраций реагирующих веществ, равных их стехиометрическим
                коэффициентам в её уравнении
                                          κ =k 1C1ν C ν2  1    2




где k 1 - константы скорости реакции, не зависящие от концентраций веществ и называемые также
удельными скоростями реакций. Численно k 1 равны скорости реакций, когда все концентрации
веществ равны единице.
                                   3.3. Уравнение Аррениуса