Химическое равновесие в газах

ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ В ГАЗАХ [c.88]

Химическое равновесие в газах 89 [c.89]

Показать, что химическое равновесие в газах всегда термодинамически устойчиво. [c.161]

При локальном химическом равновесии состав газа в различных участках системы определяется только параметрами состояния — температурой н давлением. Поэтому для определения состава газа [c.368]

При очень больших скоростях потока и при высоких температурах в аэродинамике имеют дело со смесью газов. Например, воздух при температурах до 500 К остается совершенным двухатомным газом, имеющим постоянный молекулярный вес т fn 29 и показатель адиабаты у = 1,405. При дальнейшем росте температуры увеличивается теплоемкость воздуха, что объясняется возбуждением внутренних степеней свободы в молекулах воздуха. Затем с ростом температуры происходит диссоциация воздуха (молекулы распадаются на атомы) при температурах свыше 2000 К распадается молекулярный кислород, при 4000 К и выше существенным становится разложение азота. В диапазоне температур 7000... 10 ООО К начинается процесс ионизации атомов с образованием свободных электронов. Указанные процессы являются весьма энергоемкими, и это обстоятельство необходимо учитывать при расчете течений. Если скорость химических превращений в газовой смеси велика по сравнению со скоростями газодинамических процессов, то смесь находится в химическом равновесии. В этом случае, как уже отмечалось, вместо уравнений переноса i-то компонента следует рассматривать законы действующих масс в виде (1.26). [c.29]

Такое состояние называется химическим равновесием. Важно отметить, что реакции никогда не доходят до конца, т. е. до полного исчезновения хотя бы одного реагента. Следовательно, при химическом равновесии в смеси реагентов всегда имеются как продукты реакции, так и исходные вещества. Правда, во многих случаях (хотя далеко не всегда), например для реакции взрыва гремучего газа [c.480]

Рассмотрим условия химического равновесия в смеси совершенных газов. Химические потенциалы для смеси совершенных газов могут быть легко найдены при помощи соотношений [c.158]

В парах натрия при очень высоких температурах действительно имеется смесь трех различных газов нейтрального натрия Ка, концентрация которого [Ка], ионов натрия Ка+ с концентрацией [Ка+1 и электронного газа (газа, составленного из электронов) с концентрацией [е]. Каждое из этих трех веществ ведет себя подобно одноатомному газу. Поэтому к процессу ионизации (208) можно применить общие результаты теории химических равновесий в газообразных системах, в частности уравнение (139). [c.132]

Таким образом, физико-химические процессы в газе протекают как бы на фоне равновесия поступательных степеней свободы, что дает возможность ввести обычные, термодинамические понятия давления и температуры как основные характеристики состояния газа, которые только и характеризуют в такой постановке хаотическое поступательное движение частиц и зависящие от него величины и процессы. [c.12]

Углеродным потенциалом углеродсодержащей атмосферы (условное обозначение—% С) при определенной температуре называют концентрацию углерода (в процентах по массе) в углеродистой (нелегированной) стали, находящейся в химическом равновесии с газом. Это понятие введено для определения и регулирования состава углеродсодержащих атмосфер. Значение потенциала как меры активности среды и вместе с тем концентрации углерода в стали использовано в методах его контроля. [c.25]

Контейнеры для образцов известны двух основных типов. Контей неры первого типа с большим эффузионным отверстием применяют для быстрого испарения твердых веществ, в то время как контейнеры второго типа используют при проведении реакций между твердыми веществами (или твердым веществом и газом) для получения таким путем частиц, подлежащих исследованию (см. рис. 3.10). Контейнер последнего типа имеет небольшое отверстие, так что в нем устанавливается давление, не намного меньшее равновесного значения, и практически может быть достигнуто химическое равновесие. В этом случае молекулярный состав газа, выходящего из контейнера, соответствует химическому равновесию системы. Контейнеры обоих типов можно использовать для образцов, которые в ходе эксперимента или остаются твердыми, или плавятся при повышении температуры. Для нагревания контейнеров применяют нагреватели индукционного типа или нагреватели сопротивления. Для получения очень высоких температур образец можно нагревать непосредственно действием [c.58]

Химическое равновесие в гомогенной среде (в газах и растворах) [c.58]

Напомним, что результаты гл. 7, в которой рассматривалось влияние диссоциации на сжимаемый турбулентный пограничный слой, указывают, что при условии, что стенка является каталитической для процесса рекомбинации, теплопередача к стенке остается сравнительно нечувствительной к тому, происходит ли рекомбинация внутри пограничного слоя (химическое равновесие в пограничном слое в этом отношении является экстремальным) или на поверхности (замороженный пограничный слой с равновесной диссоциацией на стенке— второй предельный случай для скоростей химических реакций газов). Аналогичный результат был получен для случая ламинарного пограничного слоя, рассмотренного в гл, 4. Эти результаты означают, что по крайней мере для одной химической реакции в газовой фазе, — процесса диссоциации, — теплопередача к стенке [c.295]

В рассматриваемом нами частном случае к = 3 условие химического равновесия в смеси идеальных газов приобретает вид [c.220]

Б. Переходя к рассмотрению второго, плазменного варианта задачи, необходимо учесть, что, как и в случае равновесного газа фотонов (см. том 1, 5, п.д)), химический потенциал равновесного газа безмассовых глюонов равен нулю, поэтому условие химического равновесия в трехкомпонентной кварк-антикварк-глюонной плазме запишется в том же виде, что и в предыдушей задаче об электрон-позитрон-фотонной плазме, [c.244]

Химическое равновесие в смеси идеальных газов [c.154]

ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ В СМЕСИ ИДЕАЛЬНЫХ ГАЗОВ 157 [c.157]

А/хн. — потери импульса, связанные с химической неравновесностью течения (с конечными скоростями установления физико-химического равновесия в потоке газа). [c.88]

Наконец, для понимания природы химического равновесия реальных газов полезно вычислить химическое сродство этих систем, где молекулы газов вступают в химическую реакцию. Для реального газа сродство реакции 1 = — l k k можно записать, используя соотношение (6.2.28) для химического потенциала [c.169]

Неполное использование теплоты сгорания топлива возможно не только в результате недостатка воздуха, но также вследствие диссоциации продуктов сгорания. Явление диссоциации состоит в расщеплении молекул продуктов сгорания, сопровождающемся поглощением теплоты. В продуктах сгорания непрерывно происходят, с одной стороны, диссоциация, а с другой — обратное восстановление (рекомбинация) молекул. При определенной температуре оба эти явления компенсируют одно другое, вследствие чего состав газа не меняется. Такое состояние называется химическим равновесием. В зависимости от температуры в химическом равновесии находятся различные компоненты исходных и конечных продуктов реакции и, таким образом, состав продуктов сгорания зависит от температуры. [c.166]

Теплота может быть полностью превращена в работу при непериодическом процессе при периодическом процессе, она может быть превращена в работу только частично. Непрерывное превращение теплоты в работу требует применения циклических процессов с периодическим возвращением к первоначальному состоянию. Для того чтобы получить максимальное превращение теплоты в работу, все стадии в цикле должны быть обратимы. Простейшим возможным циклом считается тот, в котором количество теплоты поглощается обратимо из единственного источника при температуре Ti. При этом теплота частично превращается в работу, а частично передается обратимо единственному теплоприемнику при температуре Та, которая обязательно должна быть меньше температуры Т . Стадии изотермического переноса теплоты могут состоять из расширения или сжатия газа при постоянной температуре с помощью сдвига фазового равновесия системы, когда температура и давление остаются постоянными, или сдвига химического равновесия газовой системы путем изменения давления [c.196]

Следует заметить, что идеальная фаза должна иметь определенный и фиксированный в некотором интервале изменения переменных химический состав. Например, идеальность газообразного водорода при нормальных условиях означает, что он состоит из двухатомных молекул, так как молекулярная масса однозначно следует из уравнения состояния (10.7). При низких давлениях и высоких температурах, когда нельзя пренебрегать диссоциацией молекул Нг, водород не является идеальным газом, хотя свойства и атомов Н и молекул Нг в отдельности, при отсутствии химической реакции между ними, должны, очевидно, хорошо описываться уравнениями для идеальных газов. Равновесная смесь химически реагирующих веществ не может, следовательно, быть идеальной, и расчет химических равновесий между составляющими — один из способов учета ее не-идеальности. Это видно также на примере соотношений (16.31) — (16.33), которые позволяют находить активности веществ в растворах по данным о молекулярном составе насыщенного пара, пользуясь уравнениями для идеальных растворов, хотя ассоциированный пар не является идеальной системой. [c.170]

Кроме фазы важное значение при исследованиях равновесия термодинамических систем (как гетерогенных, так и гомогенных) имеет понятие компонент. Это такая часть системы, содержание которой не зависит от содержания других частей. Смесь i азов является однофазной, но многокомпонентной системой компонентов в смеси химически не реагирующих газов столько. [c.22]

Третье начало термодинамики может быть косвенно использовано для нахождения энтропийной постоянной идеального газа. Действительно, рассмотрим твердое тело в равновесии с газом. Их химические потенциалы при этом должны быть одинаковы Ц1=Цг. [c.354]

Идея вычисления энтропийной постоянной идеального газа с помощью третьего начала состоит в том, что рассматривается условие равновесия газа и твердого тела одного и того же вещества (равенство химических потенциалов вещества в обеих фазах), в которое входят выражения энтропии как газа, так и твердого тела. Энтропия твердого тела определяется на основе третьего начала по формуле (4.6), а энтропия идеального газа вычисляется по формуле (3.39), и, таким образом, из условия фазового равновесия определяют энтропийную постоянную газа. Энтропийная постоянная So связана с химической постоянной t газа. Эти постоянные можно вычислить методами статистической физики. Для одноатомного газа они равны [c.80]

Формула (9.18) отражает одну из основных особенностей теплообмена химически реагирующей газовой смеси в явном виде. Из формулы видно, что теплота, переданная в процессе теплоотдачи, определяется разностью полных энтальпий, от вывод можно истолковать следующим образом. Если частица инертного теплоносителя с температурой Tf достигла стенки с температурой то переданная стенке теплота определяется разностью энтальпий, которая пропорциональна разности температур. В химически реагирующем газе изменение температуры частицы означает не только измененне ее энтальпии. Из-за изменения условии химического равновесия в частице произойдут химические реакции с поглощением или выделением теплоты. Переданная частицей теплота определится изменением ее энтальпии и тепловым эффектом химической реакции, т. е, изменением полной энтальпии. [c.364]

В проточной части турбины высокого давления газ расширяется от 150 до 21 бар, а температура газа понижается с 450 до 300 — 350 " С. При таких параметрах газа рабочее тело состоит из NO2, N0 и О2. Как известно, при расширении газа состав рабочего тела определяется двумя факторами уменьшение температуры газа вызывает процесс рекомбинации 2N0-f02 =i 2N02, а снижение давления смещает химическое равновесие в сторону более легких компонент. Указанные процессы зависят от времени пребывания газа в канале (геометрические и термодинамические факторы) и его соотношения со временем химической релаксации. В результате в проточной части турбины высокого давления протекает процесс рекомбинации 2N0 + 02=f 2N02 с 15 до 8—9%. Таким образом, в турбине высокого давления 40% теплопере-иада, превращаемого в эффективную работу турбины, образуется за счет выделяющегося тепла химических реакций. [c.31]

Равновесие химических реакций в газах дюжно описать термодинамически, предполагая, что существует идеальная полупроницаемая перегородка, наделенная следующими двуд1я свойствами [c.90]

Для защиты металла от окисления и обезуглероживания на металлургических заводах все шире применяют защитные (контролируемые) атмосферы. При термической обработке проката, калиброванной стали, труб и т. д. контролируемые атмосферы представляют собой смесь, состоящую из H. , СО, СЬЦ, Og, O-j, No. Защитная атмосфера составляется так, чтобы при химическом равновесии в печи обезуглерол<ивающее и окислительное воздействие Оо, СО и Н О на сталь уравновешивалось противоположным воздействием СО, Н2, СН4. В этом случае атмосфера выполняет защитные функции. На металлургических заводах чаще применяется экзотермическая атмосфера ПСО-09, получаемая путем почти полного жигания природного газа (коэффициент избытка воз-уха а == 0,9), нередко с добавкой 1—2 % по объему природного газа. Состав атмосферы 2 % СО 2 % Н., 96 % N. . [c.161]

Рост температуры подогретых масс газа вызывает нарушение равновесия диссоциирующего газа, в результате чего возникает химическая реакция, направление которой в соответствии с правилом Ле-Шателье—Брауна вызывает снижение фактора, вызвавшего нарушение равновесия, т. е. снижение эффектов подогрева и увеличение э<Й)ектов охлаждения. Очевидно, проявление этого правила тем интенсивнее, чем больше темп роста фактора, вызвавшего нарушение равновесия. Этим можно объяснить рост темпа снижения эффектов с повышением температуры и относительной доли охлажденного потока. [c.97]

В этих примерах возможность применения равновесных моделей основана на больших скоростях химических процессов и процессов переноса массы и энергии в газах при высоких температурах. Это же справедливо и для многих других областей высокотемпературной химии, где наблюдаются быстрые релаксационные процессы. Но границы использования термодинамических моделей существенно шире, так как для установления равновесия важны не абсолютные значения скоростей релаксации, а лишь их отношения к скоростям изменения свойств в наблюдаемом процессе (см. (4.5)). Геохимические превращения, например, происходят при сравнительно низких температурах, и в них участвуют твердые тела, поэтому массообмен значительно более медленный, чем в газах или, скажем, в ме-1аллургических расплавах. Однако время существования геологических систем исчисляется миллионами лет, поэтому при описании их эволюции также можно рассчитывать на пригодность термодинамического приближения. По данным об элементном составе породы термодинамика позволяет предсказать ее наибо- [c.167]

Скорость химической реакции (измеряемая, скажем, ч[ слом прореагировавших в единицу времени молекул) зависит от температуры газовой смеси, в которой она происходит, уве/ нчиваясь вместе с ней. Во многих случаях эта зависиг.юсть очень сильная ). Скорость реакции может при этом оказаться при обычных температурах настоль о малой, что реакция практически вовсе не идет, несмотря на то, что состоянию термодинамического (химического) равновесия соответствовала бы газовал смесь, компоненты которой прореагировали друг с другом. При достаточном же повышении температуры реакция протекает со значительной скоростью. Если реакция эндотермична, то для ее протекания необходим непрерывный подвод тепла извне если ограничиться одним только начальным повышением температуры смеси, то прореагирует лишь незначительное количество вещества, вслед за чем температура газа настолько понизится, что реакция снова прекратится. Совсем иначе будет обстоять дело при сильно экзотермической реакции, сопровождающейся значительным выделением тепла. Здесь достаточно повысить температуру хотя бы в одном каком-нибудь месте смеси начавшаяся в этом месте реакция в результате выделения тепла сама будет производить нагревание окружающего газа и, таким образом, реакция, раз начавшись, будет сама собой распространяться по газу. В таких случаях говорят о медленном горении газовой смеси или о дефлаграции "). [c.662]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...