ТЕОРИЯ сварочных процессов

Факторы, влияющие на скорость химической реакции

Скорость химической реакции зависит не только от температу­ры, являющейся главным фактором химической реакции, но и от энергии активации, т. е. энергии, необходимой для приведения одного моля реагирующего вещества в реакционно-способное состояние. Эта энергия является функцией, зависящей как от строения и состава реагирующих веществ, так и от способов их возбуждения (термического, радиационного, электронного). Таким образом, далеко не все столкновения молекул реагирующих ве­ществ будут активными (т. е. будут способствовать протеканию реакции), а только те из них, которые будут обладать энергией, равной или большей энергии активации.

Для гомогенных реакций в газовой фазе распределение моле­кул по энергиям в объеме газа при данной температуре определя­ют по уравнению Максвелла - Больцмана:

п/п0 =е~{е~г<>)/{кт), (8.85)

где п - число молекул, обладающих энергией в, превышающей наиболее вероятное значение энергии во; щ - число молекул, об­ладающих наиболее вероятным запасом энергии во; к - постоянная Больцмана; Т - температура.

Из уравнения (8.85) следует, что при Т= const чем больше раз­ность в - Во, тем меньше будет отношение п/щ и тем меньше будет число активных молекул п. При повышении температуры отноше­ние п/щ будет расти и число активных молекул будет увеличи­
ваться, т. е. будет расти константа скорости химической реакции К (см. (8.83)).

С. Аррениус и Я. Вант-Гофф независимо друг от друга пришли к уравнению, связывающему константу скорости, температуру и энергию активации,

(8.86)

Кт=К0е-А/^

где Kf - константа скорости химической реакции; - постоян­ный коэффициент; А - энергия активации.

Если Л—»оо, т. е. энергия активации очень велика, то Kj —>0, т. е. реакции, требующие высоких значений энергии активации, идут с малой скоростью, так как активные столкновения малове­роятны. Наоборот, если энергия активации мала, т. е. А —> 0, то Кт -*АТ0, где Kq прямо пропорционально общему числу столк­новений, т. е. скорость химической реакции будет очень большой, так как почти каждое столкновение будет активным. Если Г —> оо,

то Кт т. е. при температурах сварки металлов плавлением

3 4

(10 ...10 К) состояние приближается к равновесному, параметры которого рассчитывают методами химической термодинамики.

Как правило, энергию активации А рассчитывают путем экспе­риментального определения констант скорости Кт при несколь­ких температурах, используя следующие уравнения:

In Кц =пК(

О “■

(8.87)

ІП Кт — ІП К. г .

72 0 RT2

KTl Г, Т2) RTxT2

Вычитая второе уравнение (8.87) из первого, получаем

(8.88)

откуда

Кроме повышения температуры для увеличения скорости хи­мической реакции используют также ввод в реакционную зону ка­тализаторов. Они снижают энергию активации и увеличивают скорость химических реакций при постоянной температуре.

Катализаторы ускоряют химическую реакцию (положитель­ные катализаторы) или снижают ее скорость (отрицательные ката­лизаторы), но сами в результате химической реакции остаются не­изменными. Если катализатор находится в той же фазе, что и уча­ствующие в химической реакции вещества, то катализ называют гомогенным, а если катализатор находится в другой фазе, то ката­лиз называется гетерогенным.

Гетерогенный катализ происходит на границах раздела твердое тело - газ или твердое тело - жидкая фаза (раствор). Механизм каталитического воздействия поверхности твердого тела заключа­ется в адсорбции, т. е. в осаждении на поверхности катализатора реагирующих между собой молекул. При этом их концентрация в поверхностном слое возрастает на несколько порядков, а под дей­ствием энергии адсорбции ослабляются связи между частицами, составляющими молекулы, и, следовательно, снижается энергия активации. Не исключено и химическое взаимодействие между молекулами реагирующих веществ и адсорбента, т. е. катализатора (топохимические соединения). Каталитическая активность нахо­дится в прямой связи с площадью поверхности катализатора.

ТЕОРИЯ сварочных процессов

Граничные условия

Чтобы решить дифференциальное уравнение теплопроводно­сти, необходимо задать распределение температур в начальный момент времени (начальное условие) и условия взаимодействия тела с окружающей средой на его границах (граничные условия). Начальное условие определяется …

Основные допущения и упрощения, принятые в классической теории распространения теплоты при сварке

На современном уровне развития математики аналитическое решение уравнения теплопроводности в общем виде (5.21) еще не найдено, однако при введении некоторых допущений и упрощений можно получить пригодные для практического использования ча­стные …

Дифференциальное уравнение теплопроводности

Сложный процесс изменения температуры точек тела с коор­динатами jc, у, z во времени t описывается дифференциальным уравнением теплопроводности. Для вывода этого уравнения необ­ходимо рассмотреть баланс теплоты в некотором элементарном объеме …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.