Кинетика процессов фазовых превращений

Глава XVI КИНЕТИКА ПРОЦЕССОВ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ [c.422]

Другое направление описания кристаллизационного процесса связано с использованием уравнений, аналогичных уравнениям химической кинетики, и ряда положений последней. Конечно, нельзя отождествлять полностью кинетику процесса фазового превращения с кинетикой химической реакции, но и в том и в другом случае имеется ряд общих представлений. [c.88]

КИНЕТИКА ПРОЦЕССОВ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ [c.500]

Кинетика процессов фазовых превращений......... [c.554]

Химическая кинетика изучает скорость и механизм протекания химических процессов, а также зависимость их от различных факторов. Помимо химических процессов в химической кинетике рассматриваются также скорости процессов фазовых превращений и процессов растворения. Прикладное значение кинетики определяется тем, что для практического использования какой-либо реакции необходимо уметь управлять ею, т. е. знать скорость ее протекания в данных условиях и способы изменения этой скорости. Теоретическое значение кинетики состоит в том, что изучение протекания процессов во времени позволяет выяснить многие важные особенности процесса, проникнуть в сущность механизма химического взаимодействия. [c.322]

Однако в растворах H 1 из-за высоких значений аси стадия зародышеобразования на -латуни, как правило, преодолевается очень быстро. Поэтому основное значение здесь приобретает кинетическая интерпретация "явления и, в частности, проблема двух конкурирующих процессов — фазового,, превращения и ионизации — обратного осаждения. В кинетике процессов (3.14), очевидно, заключается объяснение разнящимся данным табл. 3.1 для двух концентраций НС1. Но кинетический аппарат обсуждаемых процессов, а равным-образом и теория повышенной термодинамической активности электрохимически положительного компонента к настоящему времени еще не разработаны. Поэтому вопрос об интерпретации роли раствора остается открытым. [c.137]

После того, как образование зародышей фазы продукта завершилось, начинается стадия роста, скорость которой может определяться скоростью диффузии отдельных атомов. Поскольку диффузионные процессы обычно происходят по границам зерен с большей скоростью, чем в объеме, то наиболее быстро растут зародыши, расположенные на границах зерен, т. е. наличие границ зерен может ускорить превращение. Если же диффузия атомов не имеет решающего значения, скорость процесса фазового превращения определяется кинетикой перемещения межфазовой границы. [c.150]

Получение отдельных кристаллов или поликристаллических агрегатов из расплава — сложный процесс, состоящий из ряда этапов, скорость реализации которых определяет кинетику протекания фазового превращения в целом. Реальные кристаллические образования имеют множество различных дефектов, формирующихся в процессе превращения и, в свою очередь, влияющих на его кинетику. Это, а также ряд других обстоятельств (например, возникновение термических напряжений при кристаллизации) делает невозможным описание изучаемого процесса даже в изотермических условиях одним уравнением. Для упрощения задачи обычно различают этапы зарождения и роста центров новой стабильной фазы в объеме исходной фазы, метастабильной в данных условиях [1]. В гл. I было дано краткое рассмотрение вывода основного кинетического уравнения теории фазовых превращений в изотермических условиях. Исходным соотношением теории служило уравнение (I 3.23) [c.171]

В работе [393] на основании детального анализа кинетики изотермической кристаллизации найлона 6 в присутствии немодифицированного аэросила была сформулирована гипотеза о подобии процесса фазовых превращений, протекающих с изменением объема в расплавах высоконаполненных полимеров, с одной стороны, и в твердом агрегатном состоянии некоторых металлических систем—с другой. Предполагается, что конкуренция между движущей силой кристаллизации и препятствующими фазовому превращению капиллярными силами, возникающими между твердыми поверхностями в результате смачивания их расплавом полимера, приводит к стремительному росту внутренних напряжений в полимерных прослойках [399], под действием которых зародыши кристаллизации приобретают форму тонких дисков. Соответствующее этому случаю выражение для энергетического барьера зародышеобразования может быть записано в следующем [c.154]

Процессы фазовых превращений можно рассматривать как процессы спонтанного или регулируемого (например, при искусственном выращивании монокристаллов) перемещения границы раздела. Поэтому всякое изменение величины поверхностного натяжения, обусловленное примесями, оказывает во многих случаях исключительно большое влияние на кинетику процесса, а в случае образования кристаллов и на их морфологию. [c.116]

Кинетика осаждения труднорастворимых соединений, хотя и описывается общими закономерностями, но имеет свои особенности [12, 13]. Прежде всего они связаны с тем, что вещества, имеющие низкую растворимость, легко образуют сравнитель ю устойчивые пересыщенные растворы. Особенно склонен к образованию пересыщенных растворов карбонат кальция, имеющий широкую метастабильную зону. Поскольку нри осаждении труднорастворимых соединений пересыщение создается в результате химического взаимодействия, в принципе можно создать очень большие исходные относительные пересыщения — порядка нескольких сотен и даже тысяч [14]. То, что в растворах СаСОд и М (ОН), может быть создано подобное пересыщение, приводит к образованию мелкокристаллических осадков. Такие осадки трудно фильтруются, а образующие их частицы очень медленно оседают. Отметим также, что сам процесс фазового превращения в данном случае протекает очень быстро. Однако это отнюдь не ускоряет осветления жидкости. [c.227]

Помимо чисто химических процессов, в химической кинетике рассматриваются также процессы фазовых превращений и процессы растворения. [c.436]

Химическая кинетика изучает скорость химических процессов и зависимость ее от различных факторов. Помимо химических процессов в химической кинетике рассматриваются также процессы фазовых превращений и процессы растворения. Прикладное значение кинетики определяется тем, что для практического использования какой-либо реакции необходимо уметь управлять ею, т. е. знать скорость ее протекания в данных условиях и способы изменения этой скорости. Теоретическое значение кинетики состоит в том, что изучение протекания процессов во времени позволяет выяснить многие важные особенности процесса, проникнуть в сущность механизма химического взаимодействия. Конечный результат каждого химического процесса определяется термодинамическими закономерностями. Однако, рассматривая только исходное и конечное состояние системы, термодинамика не дает указаний ни о скорости достижения этого конечного (равновесного) состояния, ни о пути перехода к нему. [c.378]

Осуществление термотехнологических процессов. При разработке осуществления физических и химических превращений исходных материалов в печи рассматриваются следующие вопросы количество исходных материалов, подлежащих переработке, их вид, химический состав, химические и физические свойства, фазовые состояния, вид химических и физических превращений, количество получаемого продукта (целевых и побочных) и отходов, их химический состав, химические и физические свойства, фазовые состояния, температуры кинетика процессов, продолжительность термотехнологических процессов, температуры процессов, совместимость термотехнологических процессов с процессами сжигания топлива, необходимая печная среда. Выдаются рекомендации по материалам огнеупорного слоя рабочей камеры футеровки. [c.134]

В зависимости от интенсивности массообменных процессов может изменяться кинетика выпадения в осадок твердой фазы и осложняться технология перекачки нефтей и нефтепродуктов [53]. В наибольшей степени фазовые превращения (переходы) происходят при переработке нефти, особенно нефтяных остатков. [c.49]

В физической и коллоидной химии широко используется термодинамический метод, который дает возможность решать ряд важных задач, связанных с превращениями различных видов энергии, которыми сопровождаются химические процессы и фазовые переходы, а также с направлением химических процессов и равновесием. Не менее широко используется статистический метод для решения задач химической кинетики, равновесия и его смещения, кинетики адсорбционных и электрохимических процессов, кинетики процессов, протекающих в дисперсных системах. Ознакомление с указанными основополагающими методами, а также с другими физическими и физикохимическими методами исследования, которые излагаются в настоящем курсе, будет способствовать существенному повышению теоретического уровня знаний будущего учителя. [c.5]

Основные положения и понятия. Кинетикой называется учение о скоростях химических реакций (кинетика химических реакций), а также о скоростях фазовых превращений (кинетика гетерогенных процессов). [c.228]

Для малых систем (число узлов 10 — 10 ) система ур-ний относительно ф-ции Р(д,х) м. б. решена численно методом Монте-Карло. Этап релаксации системы к равновесному состоянию позволяет рассмотреть разл. переходные процессы при исследовании кинетики фазовых превращений, роста кристаллов, кинетики поверхностных р-ций и т.д. и определить их динамич. характеристики, в т.ч. и коэф. переноса. [c.420]

Книга посвящена кинетики явлений изменения активности катализаторов (дезактивация), их механизмам и математическим моделям. Изложены теоретические основы кинетики дезактивации на базе принципа квазистационарности. Получены новые уравнения кинетики для таких явлений дезактивации, как отравление, закоксование, фазовые превращения в катализаторе. Даны многочисленные примеры использования моделей в процессах риформинга, дегидрирования, изомеризации, окисления и др. Разработаны методы и уравнения для корректной обработки экспериментов по дезактивации катализаторов и тестированию их стабильности. Рассматриваемые в книге вопросы имеют фундаментальное значение для теории и практики процессов дезактивации, химической кинетики и математического моделирования реакторов. [c.375]

При рассмотрении прямого перехода графит—алмаз возникает проблема механизма этого превращения. В настоящее время имеется ряд гипотез, тем не менее ни одна из них не отвечает в полной мере накопившимся экспериментальным данным, касающимся структурных особенностей указанных фаз и кинетики данного процесса. В основе полевого описания (для рассматриваемого приближения [27]) фазового превращения лежит предположение, что одна фаза может быть получена из другой путем непрерывного изменения набора параметров фц а двухфазная система представляет собой поле ф1(/ ), в котором в соответствии с пространственным распределением сосуществующих фаз параметры ф, изменяются от значений, отвечающих исходной фазе, до конечных. Свободная энергия единицы объема неоднородной системы в каждой точке г пространственных координат зависит от значений фг(/ ) в этой точке, а также от взаимодействия выбранного объема с соседними, т. е. от значений параметров ф в соседних точках. [c.310]

Кинетика твердофазового спекания. В реальных технологических условиях спекание представляет собой сложный физический, а часто (особенно в многокомпонентных системах) и физико-хими-ческий процесс, включающий в себя перенос вещества, физические явления на границе фаз, фазовые превращения, химические реакции и т. д. Сложность этого процесса затрудняет его кинетическое описание, т. е. установление зависимости скорости спекания от различных определяющих его факторов. Таких факторов (часто взаимосвязанных) можно назвать очень много природа спекающегося материала, температура, коэффициент диффузии, дисперсность спекающихся частиц, величина пор и их распределение по размеру, поверхностное натяжение и вязкость конденсированной фазы, степень дефектности решетки и т. д. Влияние всех этих факторов на скорость спекания в реальных процессах осложняется тем, что в одном и том же случае может реализоваться несколько механизмов спекания, каждый из которых имеет свои кинетические особенности кроме того, кинетика спекания может быть неодинаковой на его различных стадиях. [c.338]

Согласно современным представлениям, нефть — дисперсная система, т е раствор высокомолекулярных соединений в низкомолекулярных [403] Основу существующих технологий переработки нефти составляют процессы фазообразования (кипения, кристаллизации, стеклования и т д ), а формирование новой фазы в исходной (например, переход из жидкого состояния в твердое — образование парафина, кокса) осуществляется через дисперсное состояние Технология переработки нефти как дисперсной системы требует учета всех стадий образования фаз, возможности влияния внешних воздействий (температуры, давления, скорости нагрева и тд ) на кинетику и степень превращения исходных веществ в новые продукты Характер фазовых переходов в процессах технологической переработки предопределен составом исходной нефти и нефтепродуктов Для оптимизации качества продуктов необходимо знать взаимосвязи состава, ресурсов (выход на нефть) с основными показателями качества фракционным составом, температурой кристаллизации и застывания итд Сведений в литературе о таких зависимостях недостаточно Успешное решение этой проблемы возможно только на основе глубокого понимания взаимосвязи между свойствами нефтепродуктов, их составом и строением на молекулярном уровне, что требует привлечения спектроскопии ЯМР [c.249]

Учитывая физико-химические свойства примесей, кинетику и динамику их фазовых превращений, на основании предложенной классификации возможно осуществлять выбор наиболее оптимальных и экономичных процессов обработки воды, что очень важно как для научных исследований, так и для практики. [c.24]

Арсенат кальция применяется в борьбе с вредителями сельскохозяйственных культур в качестве инсектицида кишечного действия. Промышленный арсенат кальция представляет собой, как показали исследования , твердый раствор гидроокиси кальция в дигидрате трикальцийарсената с молярным соотношением СаОгАвгОб в пределах 3,3—3,9. Вопросу изучения фазового состава солей, образующихся в основной области системы СаО—АзгОб—НгО было посвящено много работ " . Однако единого мнения о составе солей, образующихся в основной области системы, у различных исследователей не было. Это объясняется тем, что все исследователи изучали лищь конечные фазы после достижения равновесия и мало уделяли внимания кинетике процесса фазовых превращений, протекающих при взаимодействии суспензии гидроокиси кальция и мышьяковой кислоты или арсената натрия. [c.43]

Подобный фазовый переход в двуокиси титана, если она не участвует в каталитической реакции, с заметной скоростью происходит лишь при очень высоких температурах (900— 1000°С). О значении полиморфных превращений в механизме элементарного каталитического акта свидетельствуют также данные, полученные Р. Парселлом и Ф. Захорбаксом [20] при изучении кинетики разложения СОЗе на селеновом катализаторе, Эти авторы установили, что активность катализатора возрастает параллельно с изменением скорости наблюдаемого в нем процесса фазового превращения. К подобному выводу пришел и И. Хедвалл [21], который показал, что при температуре, соответствующей точке полиморфного превращения катализатора, наблюдается ярко выраженный максимум его активности. Бесспорен также факт повышенной реакционной способности веществ в период, когда в них происходят полиморфные превращения [22]. [c.51]

Ректификация — это необратимый процесс фазового превращения, происходящий в проточной системе (необратимость в далном случае является следствием обесценивания тепла). Аппарат классической термодинамики применим лишь для закрытой системы и обратимых процессов. Поэтому с его помощью можно анализировать лишь процесс равновесной дистилляции (испарение) или конденсации. Затем необходим поэтапный переход к анализу дифференциально равновесных процессов в открытой системе и процессов в проточной системе. Наконец, должен быть применен аппарат термодинамики необратимых процессов для получения феноменологических уравнений кинетики. [c.6]

Температурная зависи.чюсть скорости разложения кристаллических веществ вытекает из кинетики этого процесса. Она же подобна кинетике других фазовых превращений. Напомним, что любое фазовое превращение связано с образованием зародышей новой фазы, их ростом до более или менее значительных размеров и появлением в конечном итоге новой модификации или нового вещества. Для рассматриваемого случая характерны реакции [c.164]

Первый путь состоит в том, что при выводе уравнений движения многофазной многокомпонентной среды типа (1.66) наряду с пространственными координатами х , х , з и временем Ь вводится еще одна независимая переменная — характерный размер включений или объем частицы V. Все зависимые переменные модели становятся функциями пяти аргументов х , х , х , I, V, а система уравнений движения дисперсной смеси типа (1.66) дополняется еще одним уравнением баланса относительно многомерной плотности распределения частиц по названным координатам р (х , а , I, у). Несмотря на некоторое усложнение математической модели, такой подход иногда (например, когда включения представляют твердые частицы) приводит к эффективному решению задачи. Примером может служить описание процессов массовой кристаллизации с учетом многофазности среды, фазовых превращений, кинетики роста кристаллов и зародышеобразова-нйя, распределения частиц по размерам и эффектов механического взаимодействия между ними [4]. [c.136]

Нестапионарность катализатора. Под воздействием изменяющегося состава реакционной среды катализатор не остается неизменным. Помимо химических стадий взаимодействия реагирующих веществ имеют место физические процессы на поверхности (перенос реагирующих веществ между различными центрами, поверхностная диффузия адсорбированных атомов и молекул, растворение и диффузня в твердом теле веществ — участников реакции, структурные и фазовые превращения) [30, 31, 32]. Не-стационарность состава катализатора весьма своеобразно ирояв-ляется в кипящем слое, где частицы непрерывно перемещаются в поле переменных концеитрации. При этом каждая частица в отдельности непрерывно изменяет свои каталитические свойства, никогда не приходя в равновесне с окружающей реакционной средой. Хотя усредненные за достаточно большой период времени свойства катализатора остаются неизменными и реактор в целом работает стационарно, его выходные характеристики могут существенно отличаться от рассчитанных с исиользованием стационарных кинетических уравнений. Для построения нестационарной кинетики каталитического процесса необходимо выявить параметры состояния катализатора, определяющие скорость реакции, закономерности их изменения под воздействием реакционной смеси, разработать методы измерения пли расчета этих параметров в ходе нестационарного эксперимента. Не меньшие трудности возникают при разработке и решении математической модели, отражающей изменение параметров состояния по глубине пленки активной массы в зерне, случайно перемещающемся по высоте слоя. [c.62]

А.Н. Колмогорова и другими стохастическими уравнениями (см. 7.5). Большое число работ посвящено непосредственному решению уравнений типа Фоккера — Планка численными методами. Работы этого направления выделяются в особую ветвь науки — молекулярную динамику [110, 111]. В работах Цинмайстера [112], Л.Н. Александрова [113], Б.И. Кидярова [104] и других исследователей развивается модель образования и гибели кластеров на основе теории статистической надежности, порядковых статистик [114] и теории массового обслуживания [115]. В работе И.М. Лифшица и др. [116] развивается квантовая теория фазовых превращений. Существуют статистические теории конденсации [117, 118], в которых не рассматривается равновесие между исходной фазой и зародышем. Л.Я. Щербаков и др. [цит. по 99] развивают теорию для кластеров, в которых нельзя, как в сферической капле, выделить объемную и поверхностную составляюпще термодинамического потенциала. Теория кинетики зародышеобразования из расплава разработана Тарнбаллом, Фишером [цит. по 120, 121] и др. Кинетика образования зародышей в жидких и твердых растворах изучалась в [103, 120-122], а в атмосфере — в [119]. Большой интерес представляет создание теории полиморфных превращений [110, 121]. Теория поверхностных явлений уже сформировалась как самостоятельная ветвь науки [117]. Интенсивно развивается также направление, связанное с термодинамикой необратимых процессов [97]. [c.827]

Для исследования процессов структурообразования в водных растворах желатины нами впервые был применен микрокалориметр типа Кальве [116, 117]. Это позволило измерять тепловые эффекты в течение длительного временп и таким образод изучать кинетику структурообразования желатины, а также судить о фазовых превращениях при гелеобразовании. Микрокалориметр типа Кальве, изготовленный на кафедре общей хидши МГУ (рис. 7), с успехом применялся для изучения как физико-хими-ческих, так и бпологических систем [118, 1191. [c.74]

Для исследования механизма структурообразования в водных системах желатины, яичного альбумина, казеина изучалась кинетика роста прочности пространственной структуры во времени и способность ее к обратимому восстановлению после разрушения [17], а также конформационные изменения молекул белка в этих условиях [18]. В работе использовались следующие методы для измерения прочности — метод тангенциально смещаемой пластинки Вейлера — Ребиндера [19], для исследования конформационных превращений макромолекул — поляриметрические методы (оптическое вращение и дисперсия оптического вращения). Для выяснения фазовых превращений в процессе гелеобразования желатины применялся макрокалориметр типа Кальве [20]. [c.354]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология