Реакция Белоусова—Жаботинского

Рассмо фим прежде всего внешнее сходство волн в реакции Белоусова-Жаботинского (см. главу 1), показанных на рисунке 4.9, а с волнами, возникающими при размножении дислокаций по механизму Франка-Рида. Схема [c.254]

Реакция Белоусова—Жаботинского [c.34]

РЕАКЦИЯ БЕЛОУСОВА—ЖАБОТИНСКОГО [c.286]

Описание колебаний как релаксационных широко применяются в естествознании и технике (модели тормозного устройства в механике, мультивибратора в радиофизике, реакции Белоусова—Жаботинского в химии, функционирования нервных клеток в биологии и т. д.). [c.166]

В химических гетерогенных системах обнаружен специфический тип самоорганизации, приводящий к периодическому изменению концентрации реагирующих веществ, причем эти изменения могут происходить как во времени, так и в пространстве. Таким образом, и в неравновесной химической системе стационарное состояние может терять устойчивость, в результате чего возникают концентрационные колебания жидкости, приводящие к изменению ее окраски. Наиболее известный пример химической неустойчивости— реакция Белоусова—Жаботинского [11, 28], получившая название химических часов, так как изменение окраски смеси [c.25]

Первые эксперименты, в которых наблюдались хаотические колебания концентраций реагирующих веществ в реакции Белоусова — Жаботинского, проводимой в поточном реакторе, изложены в (520, 623, 634]. Для объяснения экспериментов Хадсона [c.348]

В работе [616] экспериментально обнаружено, что переход к хаосу в реакции Белоусова —Жаботинского в зависимости от [c.349]

Кроме реакции Белоусова — Жаботинского, в настоящее время известно много других колебательных химических реакций, в которых также возможны хаотические изменения концентраций реагирующих веществ. Так, в работе [596] описаны обнаруженные авторами хаотические изменения концентраций кислорода в реакции окисления субстрата при участии в качестве [c.349]

Классическим примером химического хаоса теперь стала реакция Белоусова—Жаботинского в реакторе с перемешиванием. Здесь наблюдались субгармонические колебания и удвоение периода [175]. При постоянных концентрациях компонентов на входе реактора концентрация бромид-иона, одного из реагирующих компонентов, обнаруживает сложное субгармоническое поведение, зависящее от скорости потока через реактор. [c.124]

Эксперимент проводился в среде, в которой реализовалась авто-каталитическая реакция Белоусова-Жаботинского. Из рис. 24.5 видно, что волны в центре вихря пульсируют то сближаются, то расходятся, однако структура в целом устойчива. [c.522]

Ждущая среда (например, двумерный реактор, в котором происходит автокаталитическая реакция Белоусова-Жаботинского) демонстрирует еще один феномен самоорганизации — спонтанное возникновение ведущих центров. Ведущий центр представляет собой пульсирующий источник концентрически расходящихся волн. Существование такого источника (как и источника спиральных волн — ревербератора) трудно вывести из (24.1) аналитически (хотя такие работы сейчас имеются [7]), однако их довольно просто объяснить качественно. [c.523]

Реакция Белоусова-Жаботинского 513, 522, 523 Резистивный усилитель 205 Резонанс 28 [c.559]

После начального индукционного периода колебательное поведение может быть обнаружено по изменению концентрации иона Се +, что вызывает изменение окраски раствора от бесцветного до желтого. Сегодня известны много разновидностей этой реакции с более яркими изменениями цветов. (Детали реакции Белоусова—Жаботинского в изобилии описаны в литературе [24].) [c.417]

Д.19.1. Реакция Белоусова—Жаботинского и модель ФКН [c.418]

Реакция Белоусова—Жаботинского демонстрирует колебания большого разнообразия и сложности, включая даже хаос. В хаотических системах сколь угодно [c.419]

Рис. 19.12. Распространяющиеся волны в реакции Белоусова—Жаботинского.

Реакция Белоусова—Жаботинского 417, 418, 434, 435 [c.455]

Еще более сложные и удивительные процессы происходят в неоднородных системах Белоусова—Жаботинского. В тонком (около 2 мм) слое раствора спонтанно возникают окрашенные структуры высокой степени сложности (спирали, дуги, окружности), которые движутся вдоль слоя и исчезают при столкновениях [234, 432, 439 ]. При этом раствор в целом не движется, а изменяются концентрации веществ вследствие реакций между ними и диффузии. Такие реактивно-диффузионные системы должны описываться уравнениями в частных производных, и изучение их намного сложнее, чем однородных. Копель [233] аналитически установил существование плоских волн и разрывов, а также периодических во времени и нерегулярных в пространстве решений простой модельной задачи. Еще раньше хаотическое поведение было обнаружено в подобной системе численно [246]. При этом выяснилось, что хаос является следствием диффузии, тогда как в однородной системе происходят только периодические колебания. Недавние эксперименты [437], по-видимому, подтверждают, что именно диффузия приводит к турбулентности. Переход к турбулентности выглядит в экспериментах плавным без какой-либо резкой границы. [c.495]

Рисунок 1.24 - Периодическое изменение концентрации церия в реакции Белоусова - Жаботинского На рисунке 1.25 показаны фотофафии пространственно упорядоченных структур, возникающих в неравновесных химических реакциях.

Ряд важных неравновесных К. я. связан с появлением временных (или пространственно-временных) структур, напр. осцилляции тока в диоде Ганна, осцилляции плотностей хим. компонентов в реакции Белоусова — Жаботинского и численностей разл. видов животных в экологич. системах, распространение электрпч. волн в нервных клетках и т. п. Динамич. ур-ния для параметров порядка таких систем (активных сред) не допускают построения распределений вероятности, сходных с распределением Гиббса. Общего статпстич. подхода к описанию активных сред в настоящее время не существует. Один из наиболее интересных типов волновых К. я. в активных средах — автово.гны. [c.457]

Др. пример С.— самопроизвольное образование спиральных волн в двумерном хим. реакторе, в к-ром протекает автокаталитич. реакция типа реакции Белоусова — Жаботинского (см., напр,, [2]). [c.412]

В работах [333, 654 предаюжено- использовать в качестве удобной модели химической реакции Белоусова — Жаботинского систему уравнений Н. Н.. Баутина 15, 71], замечательную тем, что для нее известно точное решение. Эта система уравнений имеет вид [c.348]

В результате простых математических преобразований мы приходим к уравнению маятника с затуханием для возмущений — уравнению линейного осциллятора. Это значит, что существует периодическая химическая реакция. Наиболее известный пример — знаменитая теперь реакция Белоусова—Жаботинского — реакция окисления малоновой кислоты КВгОз и 6(504)2. Раствор периодически меняет цвет. Правда, в этом случае процесс сложнее имеют место незатухающие колебания, автоколебания, которые идут до тех пор, пока есть реагенты. [c.25]

Как уже упоминалось, самая известная из колебательных реакций — реакция Белоусова—Жаботинского. В ней периодически (примерно раз в секунду) происходит изменение цвета раствора, в котором идет реакция окисления малоновой кислоты смесью КВЮ2 и 6(804)2. Изменение цвета раствора с голубого на розовый происходит за счет образования в растворе ионов (Се " ). Эта реакция хорошо изучена и с точки зрения теории колебаний. В математическом плане она сложнее реакции Лотки, поскольку в ней взаимодействуют, по крайней мере, три вещества, и возможно существование автоколебательных режимов (незатухающих колебаний). [c.72]

На практике большинство однородных химических систем просто релаксирует к стационарному состоянию (устойчивый фокус). В 1958 г. Белоусов обнаружил периодические колебания в химической реакции. Дальнейшие исследования были проведены Жабо-тинским и сотр. [439], и эта реакция называется теперь реакцией Белоусова—Жаботинского. Колебания цвета раствора с периодом около минуты возникают в ходе реакции окисления лимонной кислоты бро.матом и могут продолжаться более часа, пока не будут израсходованы исходные вещества. Сейчас известно много других осциллирующих химических реакций (популярное изложение см.. [c.494]

В гл. 7 обсуждалось возникновение странных аттракторов в трехмерных потоках. Рюэль [353 ] предположил, что реакция Белоусова—Жаботинского, как и другие химические реакции, может протекать хаотически (иногда это называется химической турбулентностью). В настоящее время существование химической турбулентности надежно установлено как теоретически, так и численно [351, 410, 413]. Проведено также много экспериментов [101, 206, 365, 418, 426], которые со всей очевидностью выявляют этот режим. Например, Вайдал и др. [418], измеряя фурье-спектр концентраций при возрастании скорости протекания реакции, наблюдали бифуркацию удвоения периода, а затем и переход к химической турбулентности. [c.495]

Система уравнений (1.8) легко сводится к уравнению линейного осциллятора (1.1), если формально считать, что кхко/к = 2 у, к ко = = 1 0 Разумеется, нелинейная система уравнений (1.5) богаче решениями, чем уравнение линейного осциллятора (1.1), которое получилось из нее лишь в силу сделанных допущений о малости возмущений концентрации. Мы вернемся к нелинейной модели Лотки как составному элементу более сложных периодических химических реакций (например, реакции Белоусова-Жаботинского). [c.20]

Наиболее широко явления, связанные с самоорганизацией (возникновением пространственного порядка из беспорядка, образованием сложных пространственных структур в однородной среде и др.), начали обсуждаться в 50-60-е годы в связи с задачами химической кинетики и биологии. В частности, было дано качественное описание волн в сердечной мышце [1], модели морфогенеза [2], автокаталитической химической реакции Белоусова-Жаботинского [3]. Примерно в те же годы была построена теория структур в некоторых гидродинамических течениях (ячейки Бенара при термоконвекции, вихри Тейлора между вращающимися цилиндрами [4]). [c.513]

Анализ поведения диссипативных структур или бегущих импульсов во внешних полях представляет собой частный случай задачи о поведении когерентных образований в поле друг друга, т. е. задачи об их взаимодействии. Сюда относятся задачи о столкновении нервных импульсов, фронтов горения, цилиндрических и спиральных волн. Очевидный интерес представляет анализ взаимодействия структур разного типа и природы. В этих направлениях уже имеются определенные успехи. Отметим, в частности, эксперимент Агладзе и Кринского [25], в котором на примере двумерной реакции Белоусова-Жаботинского наблюдалось взаимодействие спиральных вихрей со структурами типа бенаровских ячеек. В результате такого взаимодействия реакция пере- [c.526]

И наконец, ценность методов, позволяющих ответить на вопрос о существованиии волновых решений в системах произвольной размерности и дающих возможность эффективного численного их построения, трудно переоценить. Достаточно, например, напомнить, что эти методы хорошо работают в такой области, как теория автоволновых процессов в активных средах. Пока, правда, основные результаты получены для химических сред с локальными взаимодействиями типа реакции Белоусова-Жаботинского.. Работ же, посвященных приложениям этих методов к сложным экологическим системам к настоящему времени появилось очень мало. По-видимому, это объясняется как сложностью их описания, так и трудностями экологического эксперимента по проверке теоретических результатов. [c.141]

Реакция Белоусова—Жаботинского представляет собой каталитическое окисление малоновой киапоты СН2(СООН)2- Реакция происходит в водном растворе н легко осуществляется в колбе при простом смешении следующих реагентов, взятых в указанных концентрациях [c.417]

В разд. Д. 19.1 приведен упрощенный вариант механизма реакции, из которого была развита модель ФКН. (Более поздние модели реакции Белоусова— Жаботинского включали по меньшей мере 22 стадии реакции.) Для описания модели ФКН реакции Белоусова—Жаботинского использованы следующие обозначения А = Вг07, X = НВгОг, V = Вг, Ъ = Се " ", Р = [НВгО] и [c.417]

Рис. 19.9. Колебательное решение модели ФКН реакции Белоусова—Жаботинского [X] = [НВгОг] и [Z] = [Се +]. Использована программа Mathemati a (приложение 19.1).

В книге Гласса и Мэки От часов к хаосу. Ритмы жизни [29] приведены примеры биологических часов. Отмечено, что реакция типа Белоусова—Жаботинского дает представление о механизмах пространственной организации и в живой возбудимой биологической ткани. Глобальный вывод из анализа биологических ритмов и болезней человека, сделанный на основе неравновесной динамики, связан с утверждением, что причины болезней не в инфекционных патогенах, а в нарушении временной организации биологических подсистем. [c.26]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...