فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)
تعداد صفحات:56
چکیده:
مقدمه:
شعله ها فقط در ترکیب ها و مخلوط های شیمیایی تکثیر و گسترش می یابند که قادر به واکنش سریع باشند تا بتوان آنها را انفجاری یا منفجر شونده در نظر گرفت. علاوه بر این عبارت انفجاری به معنی واکنش سریع است از نقطه نظر احتراق گرایش و توجه به پدیده جنبش شناسایی شیمیایی بیشتر متمرکز است بر شرایطی که در آن سیستم های شیمیایی واکنش های انفجاری را انجام می دهند. اخیراً گرایش بسیار زیادی به سرعت و نیز مکانیزم های واکنش های شیمیایی پایدار پیدا شده است چون اکثریت آلوده کننده های پیچیده در نقطه پایداری و اغلب در دمای کم تشکیل می شوند. این قابلیت ها و یژگی های جنبش شناسی یا انرژی جنبشی شیمیایی که به وضوح در پدیده احتراق رخ می دهند در این بخش مطالعه می شوند. برای درک دقیقتر هر یک از این جنبه ها و پوشش طی این موضوع به هر یک از کتب در زمینه انرژی جنبشی شیمیایی می توان مراجعه کرد که برخی از آنها در منابع ذکر شده است.
B . سرعت واکنش ها و وابستگی آنها به دما:
همه واکنش های شیمیایی از نوع هیدرولیز، واکنش اسید- باز یا نوع احتراق در سرعت محدود و وابسته به شرایط سیستم رخ می دهند مهم ترین شرایط غلظت مواد واکنش دهنده، دما، اثرات تابش و وجود مواد کاتالیزر و یا بازدارنده است. ممکن است سرعت واکنش بر حسب غلظت هر یک از مواد واکنش دهنده یا هر یک از محصولات حاصل از واکنش دهنده و یا سرعت افزایش فراورده های واکنش مطرح شود. یک رابطه توصیف کننده واکنش شیمیایی یک مرحله ای با پیچیدگی اختیاری را می توان به صورت زیر بیان کرد:
(2.1)
که در این فرمول ضریب استکیومتری مواد واکنش دهنده ضریب محصولات و m اختصاص اختیاری همه گونه های شیمیایی و n تعداد کل گونه های دخیل می باشد. اگر یک گونه بوسیله نشان داده شود و بعنوان یک واکنش دهنده یا فراورده رخ ندهد معادل صفر است. به طور مثال نو ترکیبی (ترکیب مجدد)اتم های m در حضور اتم های n به صورت زیر است:
علت این واکنش در زیر مطرح می شود. قانون عمل انبوه که به طور آزمایشی تأییده شده است مطرح می کند که سرعت ناپدید شدن گونه های شیمیایی I تحت عنوان تعریف می شود و متناسب با فراورده ها و یا محصولات غلظت های گونه های شیمیایی واکنش دهنده است که هر یک از غلظت ها افزایش می یابند تا به میزان مساوی با ضریب استکیومتری برسند و لذا
(2.2)
که در این فرمول k ثابت تناسب است و ضریب سرعت واکنش گفته می شود. در فرمول علامت n می گیرد که نظم یا ترتیب کلی واکنش است و نظم و ترتیب واکنش با توجه به گونه های j است. در یک سیستم واکنش دهنده حقیقی، سرعت تغییر غلظت یک گونه خاص مثلاً j به صورت زیر است:
(2.3)
که بر اساس این فرمول مول های است که برای مول از مصرف شده تشکیل می شود. برای مثال قبل داریم. : استفاده از این نمایش یا تظاهر پیچیده مانع خطا از نظر علائم می شود و باعث حذف اشتباه و ابهام در زمانی که ضرایب استکیومتری متفاوت از حالت 1 می شود.
دربسیاری از سیستم ها نه تنها از یک واکنش یک مرحله ای مثل فرمول 3-2 تولید و ایجاد می شود بلکه بوسیله بسیاری از مراحل مختلف نیز ایجاد می شود و منجر به فرمول پیچیده مربوط به سرعت کلی می شود. لذا برای یک واکنش تک مرحله ای مثل 3-2 c نه تنها ترتیب کلی و نظم کلی واکنش را نشان می دهد بلکه حالت ملکولاریته را نیز نشان می دهد که تحت عنوان ملکول هایی که در مرحله واکنش با یکدیگر میانکنش برقرار می کنند تعریف می شود. ملکولاریته مناسب و ترتیب و نظم کلی می تواند مقادیر مختلف را پیدا کند.
1-عبارت سرعت آرنیوس:
در اکثریت واکنش های شیمیایی سرعت بیشتر ناشی از تصادف و برخورد دوگونه است که ظرفیت (توانایی)واکنش با یکدیگر دارند. لذا ساده ترین واکنش ها نیز از این قانون پیروی می کنند. سایر واکنش ها بیشتر دارای مرحله شکستن باند یا پیوند هستند و بنابراین در رده اول هستند اکثریت واکنش های گروه دوم در گروه فرایندهای تجزیه هستند. واکنش های ایزومریزاسیون از نوع رتبه و ترتیب اول هستند بر اساس نظریه لیندمن مربوط به فرایندهای رتبه اول این نوع واکنش ها در نتیجه یک فرایند دو مرحله ای رخ می دهند این نکته در بخش بعد مورد بحث قرار می گیرد. یک واکنش اختیاری رتبه دوم به صورت زیر نوشته می شود:
(2.4)
وقتی مثال واقعی در نظر گرفته شود که شامل اکسیژن ونیتروژن باشد
برای واکنش های اختیاری عبارت سرعت فرم زیر را پیدا می کند.
(2.5)
قراردادی که در این پروژه رعایت شده این است که پرانتزها اطراف علائم یا نمادهای شیمیایی نشانگر غلظت آن گونه بر حسب مول یا وزن بر سانتی متر مکعب است مشخص کردن واکنش ها به این صورت مطرح نمی کند که تصادف عوامل واکنش پذیر با این حالت (B,A) باعث می شود عوامل واکنش پذیر ناپدید و یا فراورده های واکنش تولید شوند. آرنیوس این نظریه را مطرح می کند که باید وابستگی به دما (k) در نظر گرفته شود. بر اساس نظریه آرینوس فقط ملکول هایی که انرژی بیشتری از مقدار ثابت E داشته باشند واکنش خواهند داد. ملکول های انرژی بیشتر لازم را از تصادف و برخوردهای ایجاد شده بوسیله شرایط گرمایی موجود کسب می کنند این ملکولهای با انرژی بالا منجر به تولید فراورده ها می شوند. بر اساس قانون آرنیوس
(2.6)
که در این فرمول فراوانی برخورد مولکول های گازی exp(-E/RT) عامل بولتزمن است. نظریه انرژی جنبشی نشان می دهد که عامل بولتزمن نسبت برخورد هایی که انرژی بیش از E دارند را مشخص می کند. انرژی بر اساس عامل بولتزمن بعنوان بزرگی مانع در راستای یک سطح انرژی پتانسیل برای سیستم عوامل واکنش پذیر تعریف می شوند که می خواهند به فراورده های واکنش تبدیل شوند که در شکل 1-2 نشان داده شده است. حالت گونه های واکنش پذیر در این انرژی فعالسازی شده را می توان بعنوان کمپلکسهای واسطه در نظر گرفت که منجر به تولید فراورده ها می شوند.
انرژی بعنوان تابعی از شرایط واکنش برای سیستم واکنش دهنده این انرژی تحت عنوان انرژی فعالسازی گفته می شود و با علامت نشان داده می شود.
تحقیق راکتور پیشرفته روش های اماری تخمین پارامتر های سینتیکی (ثوابت ارنیوس-درجه واکنش-ثابت سرعت-رابطه سرعت)
