Теплоемкость при химических реакциях

Нас будут интересовать системы, для которых характерны термодинамические свойства. Этими свойствами являются любые признаки, имеющие количественную меру и относящиеся к системе в целом или к ее макроскопическим частям, кроме характеристик потоков энергии и массы. Например, термодинамическими свойствами являются масса, плотность, давление, температура, намагниченность, термическое расширение, сжимаемость, теплоемкость при постоянном давлении и другие, но не вязкость, диффузия, теплопроводность, скорость химической реакции или другие кинетические свойства, выражаемые величинами, в размерность которых входит время. Иногда, как, например, при рассмотрении поверхностных явлений, интерес представляет даже форма граничной поверхности (ее количественной мерой может служить значение кривизны поверхности в каждой точке). Но как правило, общая масса и форма системы не существенны для термодинамического анализа. [c.11]

Массовая и объемная теплоемкости сырья и продуктов с и ср также не являются термодинамическими свойствами. Их отличие от свойств усугубляется тем, что обычно к теплоте, расходуемой собственно на изменение внутренней энергии продукта, которое проявляется в виде изменения его температуры, добавляют теплоту фазовых превращений. Некоторые из этих превращений происходят по-разному нагревается или охлаждается продукт (явление теплового гистерезиса). Добавление теплоты фазовых превращений резко изменяет эффективное значение с или ср. Для разных продуктов эти скачки происходят при разных температурах, особенно заметны они при замораживании продуктов, Естественно, что при этом добавляется теплота физико-химических превращений и химических реакций. Тем не менее обычно считают, что теплоемкость обладает свойством аддитивности (многочисленные эксперименты подтверждают это). [c.19]

Условия задания. При давлении р (МПа) и температуре Т (К), которые для различных вариантов указаны в табл. 21.6, рассматривается газовая смесь, в которой в указанном стрелкой направлении (см. примечание к табл. 21.6) возможна химическая реакция (номер реакции указан в табл. 21.6). Исходный состав смеси в объемных долях указан в столбцах 1...3 табл. 21.6 нумерация столбцов соответствует расположению химических символов в уравнении реакции. Молярные теплоемкости газов удовлетворяют выражениям типа [c.314]

Здесь Су — средняя теплоемкость при постоянном давлении продуктов горения — полное удельное теплосодержание при исходной начальной температуре композиции топливных компонент, подаваемых в камеру сгорания ) й — полное теплосодержание при той же начальной температуре продуктов химической реакции (соответственно при полном или неполном сгорании, в зависимости от организации процесса горения) А — соответствующая теплота реакции, рассчитанная на единицу массы газа, истекающего через сопло ). [c.125]

Изменение свойств теплоносителя от температуры и давления, а также наличие химических реакций в потоке теплоносителей при неизотермическом течении, реакций диссоциации и рекомбинации оказывают существенное влияние на процессы теплообмена. Основными причинами такого изменения является искажение профилей массовой скорости и коэффициентов турбулентного переноса тепла. В теплоносителях, в которых возможны процессы как диссоциации, так и рекомбинации, а также при наличии других химических реакций влияние неизотермичности проявляется и в результате изменения эффективной теплоемкости потока По сечению. [c.103]

В качестве иллюстрации [1.10] влияния кинетики химической реакции на величину суммарной изобарной теплоемкости газа (что при постоянных G тл q отража- [c.23]

Теплообмен при протекании в потоке первой стадии реакции. Проведенные эксперименты [3.28] подтвердили доминирующее влияние химической реакции в теплоносителе на интенсивность теплообмена. В исследованном диапазоне параметров полученные значения коэффициентов теплоотдачи до 7—8 раз превышают а/, рассчитанные по замороженным свойствам при тех же параметрах. Максимумы теплоотдачи соответствуют максимальным значениям эффективных теплопроводности и теплоемкости, минимальные величины коэффициентов теплообмена — переходной зоне между первой и второй, стадиями реакции диссоциации, где эффективные физические свойства приближаются к замороженным значениям. Гидродинамический режим течения оказывает существенное влияние на теплообмен (так же, как и для инертных газов). В качестве примера на рис. 3.1, а показано изменение по длине трубы температуры газа и стенки, а также вычисленного по экспериментальным данным числа Nua. Для сравнения показаны графики изменения Nu/, полученные при расчетах по замороженным свойствам. [c.65]

Единицы измерения удельной энтропии — Дж/(кг-К), кДж/(кг-К), ккал/(кг-К) и т. д. Таким образом, размерность энтропии совпадает с размерностью теплоемкости. Нуль отсчета энтропии для чистого вещества и для смеси веществ, не вступающих между собой в химическую реакцию, может быть выбран произвольно, подобно тому как произвольно выбирается нуль отсчета внутренней энергии при рассмотрении различных термодинамических процессов нас будет интересовать изменение энтропии в этих процессах, т. е. разность энтропий в точках начала и конца процесса, которая, естественно, никак не зависит от выбора начала отсчета энтропии. [c.80]

Массоперенос при отсутствии химических реакций и равенстве удельных теплоемкостей всех компонентов. Проинтегрировав выражение для удельной теплоемкости /-компонента смеси при постоянном давлении, получим зависимость его энтальпии от температуры [c.360]

Массоперенос при отсутствии химических реакций и равенстве удельных теплоемкостей всех компонентов. Мы уже видели, что при этих условиях [c.367]

Простая химическая реакция при равных удельных теплоемкостях всех компонентов. Ранее мы показали, что если при простой химической реакции и равенстве удельных теплоемкостей всех компонентов смеси энтальпия смеси выражается уравнением (14-15), то [c.368]

Термодинамика системы воздух — вода — пар проста поэтому такая система удобна для иллюстрации задач массопереноса, в которых в L-состоянии находится жидкость, а в О- и оо-состояниях — газ. Мы рассмотрим сначала расчет этой системы, затем — систем с химическими реакциями и, наконец, некоторые специальные случаи. Если считать газ совершенным и для определения парциальных давлений использовать только закон Гиббса—Дальтона, то термодинамическое состояние рассматриваемой системы однозначно определяется заданием следующих параметров кривой зависимости давления насыщенных паров воды от температуры, скрытой теплоты испарения Н2О при некоторой определяющей температуре, а также удельных теплоемкостей воды, водяного пара и воздуха. [c.389]

Дальнейшие ограничения. Мы воспользовались понятием простой химической реакции и развили его до степени, необходимой для облегчения дальнейшего анализа. Дополним теперь определение простой химической реакции предположим, что в рассматриваемой фазе при заданной температуре удельные изобарные теплоемкости всех имеющихся веществ равны. Кроме того, будем принимать, что смеси являются идеальными. Теперь энтальпию hj одного химического вещества / в идеальной смеси можно записать так [c.104]

Величина Q определяется тепловым эффектом конкретного процесса (теплотой химической реакции при обжиге, горении или каталитическом процессе, теплотой испарения при сушке, теплоемкостью материала при его нагреве или охлаждении и др.) и задаваемым при проектировании расходом дисперсного материала [57 ]. [c.344]

Определение теплоемкости основано на использовании принципа эквивалентности. На основании многочисленных экспериментов известно, что получение механической энергии возможно только тогда, когда одновременно происходят другие эквивалентные энергетические изменения, например при фазовых превращениях или химических реакциях. Важнейшими формами энергии, с которыми мы будем встречаться в последующих разделах, являются механическая и тепловая. Пусть, например, над кристаллом в процессе трения совершена определенная работа А адиабатически, т. е. без теплообмена с окружающей средой. При этом его температура повысится настолько же, как при подводе к телу определенного количества теплоты Q. Теплота и работа, таким образом, эквивалентны друг другу [c.47]

В целях развития термографии в направлении расширения температурного диапазона ее применения и повышения точности при определении тепловых эффектов фазовых переходов, химических реакций и теплоемкости исследуемых веществ по площади, ограниченной дифференциальной кривой, разработан метод, исклю- [c.63]

При измерении температуры калориметра необходимо различать два случая 1) разность температур (например, при измерении теплоемкости) должна быть выражена в градусах Международной температурной шкалы 2) разность температур (например, при сравнительных измерениях, к которым можно отнести почти все измерения теплот химических реакций) может быть выражена в условных единицах, пропорциональных градусу Международной шкалы. [c.74]

Первые два раздела посвящены в основном описанию методов измерения энтальпий химических реакций, протекающих между органическими (раздел 1) и неорганическими (раздел 2) веществами. В третьем разделе описаны методы измерения и вычисления теплоемкости и энтальпий фазовых переходов. Изложение методов измерения энтальпий реакций в двух самостоятельных разделах книги продиктовано их обилием и разнообразием, и, кроме того, выделение реакций органических веществ в первый раздел удобно по методическим соображениям. Основной методикой, используемой при термохимическом изучении органических веществ, является измерение энтальпий их сгорания в кислороде. С детального описания этой методики целесообразно начать изложение. Это позволяет на конкретных примерах познакомить читателя со многими тонкостями экспериментальных приемов и создать таким образом фундамент, очень полезный для усвоения последующего материала. Этот путь представляется целесообразным еще и потому, что многие из описанных в первом разделе калориметров и деталей эксперимента могут быть использованы иногда с некоторыми изменениями в других областях термохимии. [c.4]

Напротив, выбор способа определения требуемой величины часто бывает затруднительным. Для такого определения чаще всего используют калориметрические методы (например, измерение величин ЛЯ или аО в соответствующих калориметрах, вычисление А5 из калориметрических данных по теплоемкостям, вычисление АО из экспериментально измеренных величин АН и А5). Но нередки случаи, когда эти величины можно получить, не обращаясь к калориметрическим измерениям (например, вычисление АО, АН, Аи или Д5 химических реакций из экспериментальных данных по константам равновесия при различных температурах или из измерения э.д. с. соответствующим образом составленных гальванических элементов, расчет термодинамических величин из спектроскопических данных и т. д.). [c.9]

Однако эти формулы, несмотря на их очевидную пользу, имеют все же весьма ограниченную применимость. Дело в том, что при высоких температурах, представляющих особый интерес, которые достигаются в сильных ударных волнах, теплоемкость и число частиц в газах отнюдь не являются постоянными. Так, при температурах около 1000° К и выше в молекулах возбуждаются колебания, и теплоемкость при таких температурах еще описывается квантовой формулой и зависит от температуры. При еще более высоких температурах, порядка нескольких тысяч градусов, происходит диссоциация молекул и протекают химические реакции, например реакция образования окиси азота в воздухе. При температурах порядка 10000° начинается ионизация атомов и молекул, при еще более высоких температурах протекает вторая и последующие ионизации с образованием многозарядных ионов. Все эти процессы приводят к зависимости теплоемкости и числа частиц в газе (т. е. среднего молекулярного веса частиц) от температуры и плотности (лишь в случае возбуждения колебаний число частиц остается неизменным и теплоемкость не зависит от плотности). [c.211]

Здесь 0 есть, например, химическая составляющая внутренней энергии, т. е. энергия связей атомов в молекулах. При прохождении газа через поверхность разрыва его химический состав вследствие быстрого протекания химических реакций может скачком измениться, в результате чего изменится и, в общем случае, изменятся и теплоемкости газа. [c.75]

Свободные энергии, или химические потенциалы, необходимые для определения химического равновесия, можно вычислить, исходя из тепловых величин, поддающихся непосредственному измерению, например теплот реакции и удельной теплоемкости. При этом, однако, нам потребуется некоторый новый весьма плодотворный принцип, который мы сейчас и рассмотрим. Как уже говорилось выше, химическое сродство определяется максимальной работой Е = — АО. Член АО состоит из двух частей [c.168]

Предложенный автором точный метод расчета в той форме, в какой он был предложен первоначально [40], мало доступен для термодинамических расчетов металлургических реакций, в которых необходим учет полиморфных, а также агрегатных превращений участников реакции, учет их растворимости в железе, а также учет взаимодействия катионов и анионов в ионных уравнениях химических реакций. Учету этих явлений препятствовал при этом не сам по себе метод, а отсутствие во вспомогательной таблице функций от изменения энтальпии, энтропии и теплоемкостей для всех этих превращений. [c.55]

Величина — (+) 2 ( 1 = 9 при окончании химической реакции представляет все выделившееся (или поглощенное) тепло (теплотворная способность). Вычисления должны быть проведены при теплотворных способностях, считая от 0°, и теплоемкостях, зависящих от температуры. Постоянная величина С определяется для какого-либо определенного давления и соответствующей температуры смеси или находится по теореме Нернста из постоянных д.1я каждого отдельного газа. [c.670]

Расчет изобарной теплоемкости химически реагирующего потока с учетом кинетики химических реакций позволил установить, что при нагреве из-за конечной скорости химической реакции 2 при большой скорости газового потока происходит отставание Ср от равновесных значений, особенно в начальной стадии реакции [10]. [c.32]

Было показано, что для химически равновесного потока расчет коэффициента теплообмена можно вести по обычным соотношениям для конвективного теплообмена, если при вычислении критериев подобия использовать эффективные значения теплоемкости и коэффициента теплопроводности. В работе [52] были определены средние значения коэффициента теплообмена, которые в 6—8 раз превышали их расчетные значения, полученные без учета вклада химической реакции. [c.35]

Величина кг зависит от скоростей химических реакций и диффузионного выравнивания концентраций. Если скорость химических реакций намного ниже скорости диффузионного переноса, состав смеси в пределе будет замороженным (одинаковым) и Xe-> Kf. При весьма высоких скоростях химических реакций состав смеси будет находиться в локальном равновесии в соответствии с Г в данной области, и теплопроводность такой смеси будет определяться суммой А/+1г, которая может на порядок превышать величину Я/. Таким образом, для химически реагирующих систем понятие- теплофизических свойств включает не только характеристики данного вещества, но и кинетику и тепловые эффекты реакций. Эффективная теплоемкость системы N2O4 в предположении, что компоненты смеси --- идеальные газы, определяется из формулы [1.3] [c.17]

Теплообмен в области сверхкритических давлений имеет ряд отличительных особенностей, которые в основном вызваны значительным немонотонным изменением физических свойств при температурах, близких к критической 7кр или псевдокритическим Тт. Химически реагирующие вещества имеют более сложные зависимости свойств от Г и Р в связи с существенным влиянием химических реакций, особенно на теплоемкость и теплопроводность. Химически инертные вещества в области псевдокритической температуры имеют максимальную вязкость и теплоемкость с последующим монотонным снижением. Четырехокиси азота свойственны своеобразные графики pe=f(P, Т) и %e = f(P, Т). В области температур, соответствующих протеканию первой стадии реакции диссоциации, наблюдается первый максимум значений Сре и Яе, второй- максимум функции, менее выраженный для Сре, соответствует диапазону температур реакции 2N02 2N0+02. [c.72]

ЗАКОН [Гей-Люссака объемы вступающих в реакцию газов относятся друг к другу и к объемам образующихся газообразных продуктов реакции как небольшие целые числа Генри масса газа, растворяющегося при постоянной температуре в данном объеме жидкости, прямо пропорциональна парциальному давлению газа Гука механическое напряжение при упругой деформации тела пропорционально относительной деформации Дальтона (кратных отношений если два элемента образуют друг с другом несколько химических соединений, то весовые количества одного из элементов, приходящиеся в этих соединениях на одно и то же количество другого, относятся между собой как небольшие целые числа общее давление газовой смеси равно сумме парциальных давлений, т. е. сумме давлений газовых компонентов ) Гульденберга и Вааге при постоянной температуре скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, причем каждая концентрация входит в произведение в степени, равной коэффициенту, стоящему перед формулой данного вещества в уравнении реакции Дебая теплоемкость кристалла при низких температурах пропорциональна третьей степени абсолютной температуры его движения точки положение материальной точки в пространстве при действии на нее внешних сил определяется зависимостью расстояния точки [c.232]

Символы А — энергия активации, исходная газообразная химическая компонента В —химическая компонента в виде твердой фазы С — газообразный продукт реакции Ср — теплоемкость при постоянном давлении D —коэффициент диффузии / — безразмерная функция (уравнение (6)) i — э нтальпия /С — константа равновесия —весовая доля газа в смеси k — безразмерная концентрация компоненты газа (уравнение (9)) Le — критерий Льюиса е — компонента твердой фазы т — молекулярный вес т—параметр уноса вещества (уравнение (23)) п — порядок реакции Рг — критерий Прандтля — универсальная газовая постоянная Re = — критерий Рейнольдса /- — теплота реакции [c.308]

Определить число единиц переноса для сухого элемента границы газового потока можно обычными методами расчета теплообменников. В частности, учитывая, что в этой области отсутствуют массос мен и, химические реакции и что удельные теплоемкости постоянны, Ng рассматриваемого элемента можно вычислить из уравнения теплообмена (7-62). Соответствующий метод расчета полного числа единиц переноса состоит в следующем определяют G-кривую с помощью изложенного выще способа при допущении непосредственного контакта фаз. Заменяют горб этой кривой вертикальной прямой линией. Для вычисления единицы переноса этого элемента обменника используем формулу теплообмена. Затем по нашему методу рассчитывают число единиц переноса для участка конденсации . Пример такого расчета будет приведен в 7-4. [c.316]

Для бинарной смеси газов и p= onst (/i+/2=0) при отсутствии химических реакций (Qpo=0) и термодиффузии и при постоянных значениях теплоемкостей компонентов Ср1 и Ср2 плотность теплового потока в направлении у [c.200]

При таких температурах, которые встречаются при исследовании процессов горения, недостаточно рассматривать продукты горения как совершенные газы, хотя их давление обычно и невелико. Несмотря на то что при этих условиях для каждого из газообразных компонентов можно применять молярное уравнение состояния идеального газа в переменных р — v — Т, удельные теплоемкости уже не могут считаться постоянными. Это обстоятельство приводит к представлению о полусовершенном газе (разд. А.9), свойства которого мы впервые рассмотрим в данной главе. Далее мы обратимся к вопросу о достаточно точном вычислении внутренней энергии, энтальпии и энтропии газовых смесей типа продуктов горения, образующихся в соответствующей химической реакции. [c.286]

Установившаяся температура кристалла в химически нейтральной плазме близка к температуре нейтрального газа в разряде. При протекании химических реакций на поверхности температура кристалла может превышать температуру газа вследствие экзотермического эффекта реакции. Такой температурный режим нежелателен при проведении технологических процессов, поэтому предпринимались попытки уменьшить нагрев пластин путем введения в реактор перфорированного цилиндра, расположенного коаксиально с корпусом реактора. Перфорированный цилиндр выполнен из алюминиевого листа толш,иной 1 мм. В цилиндре имеется несколько тысяч отверстий диаметром 2-ЬЗ мм, коэффициент прозрачности цилиндра (отношение плош,ади отверстий к плош,ади стенки цилиндра) обычно составляет 0,4-ь0,5. Подложки помеш,ают внутри перфорированного цилиндра. Считается, что сквозь отверстия проникают в основном химически активные частицы. Однако фактически цилиндр не приводит к снижению установившейся температуры подложек вследствие своей большой теплоемкости он просто увеличивает время нагревания подложек и при этом замедляет скорость химической реакции. На рис. 6.34 показана температурная кинетика монокристалла 81 диаметром 100 мм и толш,и-ной 0,46 мм в кварцевом цилиндрическом реакторе без цилиндра и с цилиндром. Постоянные времени нагревания кристалла суш,ественно отличаются т 150 с для края и т 170 с для центра кристалла в реакторе без цилиндра, тогда как для кристалла в цилиндре т 540 с. Установившаяся температура кристалла в обоих случаях примерно 220 °С. [c.177]

Из этой теоремы можно вывести несколько важных следствий, то-первых, никакими способами нельзя достичь абсолютного нуля Температуры (недостижимость абсолютного нуля) и, во-вторых, теплоемкость, коэффициент теплового расширения и некоторые другие аналогичные величины должны стремиться к нулю при температуре, стремяш ейся к нулю. Теорема Нернста — Планка имеет большое значение для изучения химических реакций (см. гл. 4, 15). [c.150]

Выше рассмотрен вопрос о вычислении термодинамических функций по известной зависимости С=/(7) и о расчете констант равновесия при заданной температуре Т из величин АНт и Д5° химической реакции, определенных при той же температуре. В химической термодинамике нередко встречаются более частные, но также очень важные задачи вычисление констант равновесия химических реакций при различных температурах, если они известны при какой-то одной температуре, или вычисление изменения термодинамических функций, например АЯ, А5, А< для химической реакции при заданных температурах по их значениям, измеренным при других температурах. Измерение теплоемкостей в соответствующем интервале температур позволяет легко рещить эти задачи. [c.242]

Н2О, Н2О2, НО2 азот предполагается нейтральным [15]. При наличии реакций задача решается в квазиламинарном приюдижении - скорости химических реакций определяются осредненными значениями параметров. Кроме того, может использоваться упрощенная модель бесконечно тонкого фронта пламени [16, 17]. В расчетах учитывалась зависимость теплоемкости компонент от температуры [18. [c.340]

Химические реакции, которые происходят в газе при высокой температуре, изменяют состав газа. Условия термодинамического равновесия позволяют выразить внутреннюю энергию е как функцию двух термодинамических величин и р. Эта зависимость оказывается более сложной, чем та, которая была принята в вышеизложенной теории. Тем не менее часто оказывается возможным использовать выражение для внутренней энергии газа в форме е = р . у — 1) р] с надлежащим образом выбранным средним значением величины 7, которая принимается постоянной в рассматриваемом движении. При этом у, разумеется, не будет равна отношению теплоемкостей газа, а определяется как результат интерполяции зависимости г = р, р). Н. М. Кузнецовым (1965) составлены подробные таблицы термодинамических функций и ударных адиабат воздуха в интервале абсолютной температуры от двухсот до трех миллионов градусов и плотности воздуха от 10 ро до ЗОро, где ро — плотность воздуха при нормальных условиях. Эти таблицы могут быть использованы, в частности, для выбора у в рассматриваемом диапазоне изменения термодинамических параметров. [c.274]

В работе [23] определяли удельные теплоемкости взрывчатых веществ для проведения калориметрического измерения исследуемые образцы бросали в жидкий кислород (температура кипения Гкип = -183 С при р = 110 Па). В [24] определяли тепловые эффекты растворения и химических реакций, например соединений натрия и калия, используя в качестве калориметрического вещества жидкий аммиак (Гкип 33 °С при 1 10 Па). Тонг и Кеньон [25,26] измеряли тепловые эффекты полимеризации образцов в I4 (Гкип=77°С при 1-10 Па), [c.78]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...