ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Термическая диссоциация и константы равновесия из "Основы техники ракетного полета " Для определения полной энтальпии газовой смеси надо знать ее состав. Конечно, химические элементы, составляющие топливо, никуда не исчезают они остаются теми же. Но какие вещества они образуют в камере, можно перечислить только предположительно. Для количественной же оценки необходим специальный расчет. [c.208] Мы уже знаем, что при высокой температуре образование продуктов сгорания сопровождается обратной реакцией — диссоциацией, в результате которой происходит распад образовавшихся молекул на более простые, а также — на радикалы и атомы. Теплоты образования продуктов диссоциации выше, чем продуктов сгорания, поэтому диссоциация сопровождается поглощением энергии, а общее тепловыделение снижается. Достаточно очевидно, что с повышением температуры степень диссоциации возрастает. Это вполне соответствует нашим представлениям о молекулярно-кинетических свойствах нагретого газа. Но увеличение степсни диссоциации приводит к снижению температуры, и это в свою очередь влечет снижение степени диссоциации. [c.208] Для наиболее простого по химическому составу топлива кислород— водород в результате горения образуются пары воды. Если бы температура газов была ниже 2000°С, можно было бы считать, что диссоциация паров воды практически не проявляется. Но в камере сгорания температура существенно выше. Если повышать температуру, в перегретом паре Н2О сначала появляются молекулярные кислород О2 и водород Н2, гидроксильная группа ОН, затем — атомарные кислород О п водород Н, а при очень высокой температуре начинается их ионизация, 0+-, H-i, е . Возрастание доли одних веществ связано, естественно, с уменьшением доли других. [c.209] О ходе изменения состава смеси с температурой можно получить представление из кривых, показанных на рис. 5.1, а для давления 100 кгс/см и на рис. 5.1,6 для давления 1 кгс1см . По оси абсцисс отложена температура, до которой нагрета смесь, а по оси ординат — объемная доля паров воды и продуктов диссоциации. [c.209] Как видим, при неизменной температуре диссоциация проявляет себя более резко при пониженном давлении. Если, например, при температуре 4000 К и давлении 100 кгс/см пары воды диссоциируют только на 50%, то при давлении кгс/см и той же температуре происходит практически полная их диссоциация. При пониженном давлении раньше проявляет себя и процесс ионизации. [c.209] Она может идти как в прямом, так и в обратном направлениях. В первом случае это — реакция диссоциации, во втором — рекомбинации. [c.210] МОЙ в МОЛЯХ на м . Производная от концентрации по времени называется скоростью реакции. [c.211] Если скорость диссоциации выше скорости рекомбинации, то в смеси возрастает концентрация Нг и 62 и падает концентрация Н2О. При равенстве скоростей прямой и обратной реакций концентрация веществ во времени не меняется. Такое состояние называется равновесным. [c.211] С другой стороны, рекомбинация, будучи таким же среднестатистическим процессом, как и диссоциация, требует необходимого взаимодействия способных к объединению атомов или радикалов, скажем, А В. Вероятность встречи одной конкретно взятой частицы А с любой частицей класса В пропорциональна концентращш Св. Если же нас интересует не конкретно взятая частица А, то вероятность контакта любой частицы А с любой частицей В пропорциональна произведению концентраций Са и Св. Значит, и скорость реакции пропорциональна тому же произведению. Обобщая сказанное, легко прийти к заключению, что в случае объединения трех частиц в единое целое скорость рекомбинации будет пропорциональна произведению трех концентраций. Не следует только думать, что соединение трех частиц требует их одновреме1Шого столкновения. Процесс может носить характер и последовательного соединения. [c.211] Зависимость констант равновесия от температуры определяется методами статистической термодииамикн и задается в табличной форме. Но константы равновесия определяются, как мы видим, с точностью до произвольного показателя степени. Обе части выражения (5.4), например, можно было бы удвоить и избавиться тем самым от дробного коэффициента, а это привело бы к тому, что константа равновесия (5.6) оказалась бы возведенной во вторую степень. Переставив правую часть выражения (5.4) на место левой, а левую — иа место правой, мы опять же получили бы новую константу равновесия, на этот раз обратную прежней. Поэтому, когда приводятся числовые значения констант равновесия, таблицы снабжаются формульными пояснениями констант в виде дроби типа (5.6). [c.213] Теперь, имея понятие о конста11тах равновесия, можно представить себе в общих чертах и постановку задачи по определению температуры и состава газовой смеси в камере двигателя. [c.213] Вернуться к основной статье