Кинетика гетерогенных реакций. Миттова И.Я - 7 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

7
Какой бы эта область не была (2-х, 3-х мерной ), часть пространства, одно-
родную по Т , Р и составу и изменяющую во времени свою протяженность , бу-
дем называть однородной областью или зоной распространения реакции.
Если
ξ
– экстенсивная переменная и зависит от выбора стехиометрических
коэффициентов, то α свободна от этих недостатков. Поэтому скорость опреде-
ляют следующим образом :
0
e
e
dd
dtndt
α
ανξ
υ ==− (20)
Это удобно для описания экспериментальных результатов. Если глубина проте-
кания ограничена положением равновесия , то
0
1
i
e
eii
d
dtnn
ς
ςν
υυυ
ξ
===
−
(21)
Предполагая , что V (или А ) не изменяется во времени, можно записать
ddx
dtVdt
ξ
υυ

===


при V = const, где
/
x
V
xv
ξ
=
–удельная глубина протекания
реакции.
Соотношение между скоростью реакции
и скоростью изменения числа молей какого -либо компонента
Закрытая гомогенная система. Случай одной реакции.
V = const; объем фазы постоянен во времени.
1
i
vx
i
dC
dt
υυ
ν
==
(22)
Изменение объема (или А ) приведет к нарушению однородности системы
по концентрациям и возникновению диффузии. За время dt, в течение которого
V изменится на dV, концентрация i - го компонента в выбранной точке изменится
на dC
i
за счет изменения объема, диффузии и химической реакции:
,,,
iii
i
VDRDVR
дC дC дC
dCdtdVdt
д t д V д t

=++


(23)
V, D, R – постоянство объема, отсутствие диффузии или реакции. Здесь
2
,,
;
iii
iv
VDRD
д C д Cn
д t д VV
νυ

==−


по 2-му закону Фика.
()
2
,
i
ii
RV
дC
DC
д t

=∇


Тогда:
()
2
2
ii
ivii
dCndV
DC
dtVdt
νυ=−+∇
(24)
Если выражать скорость через степень превращения , то получим
0
1
li
li
dn
ndt
α
ν
υ
ν
=− 
                                           7
     К акой бы этаобл асть небы л а (2-х, 3-х м ерной), часть пространства, одно-
родную по Т , Р и составуи изм еняю щ ую во врем ени свою протяж енность , бу-
дем назы вать однородной обл асть ю ил и зоной распространения реакции.
     Е сл и ξ – экстенсивная перем енная и зависит от вы борастехиом етрических
коэф ф ициентов, то α свободна от этих недостатков. П оэтом ускорость опреде-
л яю т сл едую щ им образом :
                                     dα      ν dξ
                                υα =      = − e0                                     (20)
                                      dt     ne dt
Э то удобно дл я описания эксперим ентал ь ны х резул ь татов. Е сл и гл убинапроте-
кания ограниченапол ож ением равновесия, то
                                     dς 1             ν
                                υς =     = υ = e i 0υ                                (21)
                                      dt ξ e      ni − ni
П редпол агая, что V (ил и А ) неизм еняется во врем ени, м ож но записать
      d  ξ  dx
υv =   =         = υ x при V = const, где x = ξ / vVx – удел ь ная гл убина протекания
     dt  V  dt
реакции.

                       Соот   но ш ени е меж ду с ко ро с тью реа кци и
         и с ко ро с т
                     ью и зм енени я чи с ла м о лей ка ко г о -ли бо ко м по нент
                                                                                 а
Закры тая гом огенная систем а. С л учай одной реакции.
      V = const; объем ф азы постоянен во врем ени.
                                                       1 dCi
                                           υv = υ x =                              (22)
                                                      ν i dt
      И зм енение объем а (ил и А ) приведет к нарушению однородности систем ы
по концентрациям и возникновению диф ф узии. Заврем я dt, в течениекоторого
V изм енится наdV, концентрация i-го ком понентав вы бранной точкеизм енится
наdCi засчетизм енения объем а, диф ф узии и хим ической реакции:
                                    дC            дC          дC 
                              dCi =  i  dt +  i  dV +  i  dt                 (23)
                                     д t V ,D      д V  R, D   д t V , R
V, D, R – постоянство объем а, отсутствиедиф ф узии ил и реакции. Здесь
 д Ci               д Ci         ni
       = ν iυv ;          = − 2 по 2-м узаконуФ ика.
 д t V , D          д V  R ,D    V
 д Ci 
        = ∇ ( DiCi )
             2

 д t  R ,V
Т огда:
                          dCi           n dV
                              = ν iυv − i2    + ∇ 2 ( DiCi )                        (24)
                           dt          V dt
     Е сл и вы раж ать скорость через степень превращ ения, то пол учим
                                            1 ν dn
                                     υα = − 0 l i
                                           nl ν i dt

Страницы