Автоколебательные химические реакции

Обязательными условиями возникновения автоколебательных режимов являются открытость системы и сильная нелинейность химических превращений, которые обязательно должны включать реакции автокаталитического типа, когда одни реагенты усиливают, а другие подавляют собственное образование. Реакционно-диффузионные мембраны при определенной модели химических превращений (типа брюсселятор—) вполне отвечают этим условиям. [c.37]

В табл. 8.1 приведены критические значения для известных автоколебательных химических реакций, имеющих существенно различные периоды. Величина бо 0,2 выбрана нами из тех сооб- [c.164]

Таким образом, мы показали, что модели автоколебательных химических реакций с мягким режимом возбуждения в замкнутых [c.168]

ГЛАВА V. АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ [c.64]

Применяя квазихимическую аналогию, можно свести ситуацию к похожей на известную автоколебательную химическую реакцию Белоусова — Жаботинского [86] и объяснить периодические выбросы и поглощения растворителя периодическими перестроениями сетки, при которых, аналогично механической задаче с маятником, ее эффективная температура (см. рис. IV. 9), концентрация и число или размеры (или функциональность) узлов периодически меняются. Иными словами, при замене внешней силы на внутреннюю эластическую, можно допустить возникновение пульсирующей бинодали (и линии Д), что само по себе возможно [5, 82]. Подобно термодинамическому маятнику система при этом будет проскакивать через положения равновесия. [c.136]

В силу этого в переходной зоне могут возникать периодические автоколебательные химические реакции. [c.101]

Для моделей АВ-реакций быстрой является автокаталитическая переменная, а медленная переменная пропорциональна концентрации катализатора. Для химических АВ-реакций величина е 0,001. Заметим, что автоколебательные химические реакции описываются более точно системами третьего порядка. Для этого в базовую модель (9.11) добавляется еще одно уравнение для второй медленной переменной, что позволяет объяснить такие интересные АВ-режимы, как ведущие центры (см. 6 настоящей главы). [c.178]

Беляев В. Д. Исследование автоколебательных явлений при протекании химических реакций на металлических катализаторах Автореф. дис.. .. канд. хим. наук. Новосибирск, 1977. 18 с. [c.368]

Уже около тридцати лет известны экспериментальные данные, показывающие наличие гистерезиса скорости химической реакции, а за последнее время открыты изотермические автоколебательные режимы на поверхности катализатора при неизменном состоянии газовой фазы. Так, при окислении водорода на никелевом катализаторе с изменением соотношения между Н2 и Оз в реакционной смеси наблюдается резкий переход поверхности никеля от восстановленного в окисленное состояние, сопровождающееся значительным изменением каталитической активности и формы кинетических зависимостей [20]. Аналогичное явление было установлено и при окислении со на палладии [21]. [c.13]

Как в первом, так и во втором типе двигателей часть топлива сгорает вследствие самовоспламенения. При этом из-за низкого давления в камере сгорания и низкой температуры поступающего топлива предпламенные реакции в объемах смеси, сгорающей вследствие самовоспламенения, протекают в условиях, соответствующих низкотемпературной и переходной зонам самовоспламенения. В тех случаях, когда предпламенные реакции протекают преимущественно в переходной зоне, возникают автоколебательные химические процессы, приводящие к возникновению вибрационного горения. [c.131]

Большое число реальных химических и биологических автоколебательных систем, упомянутых в 4 гл. 8, в определенных условиях синхронизуются в пространстве. Это, например, относится к реакциям Белоусова — Жаботинского в условиях интенсивного перемешивания. Синхронно сокращаются филаменты в стенках тяжей плазмодия миксомицета, синхронно работают волокна сердечной мышцы и т. д. [c.192]

Рис. 18. С.хема установки для определения влияния слабого переменного магнитного полл сверхнизкой частоты на автоколебательную химическую реакцию окисления малоновой кислоты броматом калия

Энергия повышается за счет пламени при изменении скорости сгорания смеси. Можно показать, что скорости сгорания изменяются за счет изменения поверхности пламени. Однако нужно полагать, что скорость химической реакции также изменяется, так как давление потока смеси перед зоной горения периодически меняется. В действительности тепловыделение изменяется, очевидно, как за счет изменения поверхности пламени, так и за счет изменения скорости химической реакции. Отсюда ясно, что возбудить автоколебательную систему наиболее просто при наличии пламени, причем при более низких числах Рейнольдса. Без горения система возбудится при более высоких числах Рейнольдса. Обратная связь в автоколебательном процессе разорвется, когда в поток перестанут поступать вихри. Это произойдет в момент турбулизации струи, истекающей из ниппелей. Срывающиеся вихри помогают турбулизировать поток, но наиболее сильно турбулизирует поток факел горения. Поэтому верхняя граница возбуждения автоколебаний бу ет ниже при наличии пламени. Это также определит протяженность области существования автоколебаний. При наличии пламени она будет уже. [c.134]

Предельный цикл замкнут, поэтому ему соответствует периодическое движение системы. Не останавливаясь на деталях, важных в биохимии, биофизике, теории популяций, экологии, автоколебательных химических реакциях типа реакций Белоусова—Жаботинского и др., отметим лишь, что режим самоподдерживающихся (конечно, при наличии источника знергии) монотонно возникающих (без какого-либо внешнего периодического воздействия) колебаний имеет место при устойчивом предельном цикле, что означает устойчивость амплитуды колебаний (автоколебательный режим). С предельными циклами теснейшим образом связана так называемая проблема самоорганизации, играющая фундаментальную роль во временной эволюции макрюскопических систем [152]. [c.235]

Открытые в 1951 г. Б.П. Белоусовым автоколебательные реакции являлись первым химическим примером самопроизвольного перехода от хаоса к порядку и привлекли внимание исследователей во многих странах мира. Успех последних десятилетий — количественное кинетическое описание комплекса атмосферных реакций. Оно ста то возможным благодаря развитию компьютерных технологий и созданию сложных математических моделей, адекватных натурным условиям. [c.153]

Второй класс автоколебательных систем характеризуется тем, что автоколебания в них существенно зависят от скорости подачи исходных реагирующих веществ в реактор. В этом случае колебательное поведение системы обусловливается соотношением скоростей транспорта реагирующих веществ в реактор и собственно химической реакцией. Для описания динамического поведения реактора идеального смешения наряду с системой уравнений типа (7.18), описывающей протекание процессов на элементе поверхности, необходимо рассматривать уравнения, описывающие изменения концентраций реагирующих веществ в газовой фазе [116, 131]. Взаимодействие реакции, скорость которой нелинейна, с процессами подачи реагирующих веществ в реактор идеального смешения обусловливает при определенных значениях параметров возникновение нескольких стационарных состояний в режимах работы реактора. При наличии обратимой адсорбции инертного вещества (буфера) в системе возможны автоколебания скорости реакции. При этом на поверхности сохраняется единственное стационарное состояние, и автоколебания обусловлены взаимодействием нелинейной реакции и процессов подвода реагирующих веществ в реактор. [c.319]

Постоянное чередование самоускорения и самоторможения — признак автоколебательных реакций — нового класса химических превращений, открытого Б.П. Белоусовым. [c.250]

В предыдущих параграфах мы неоднократно говорили о синхронных и синфазных режимах, существующих во всем пространстве. Однако все полученные выводы относились к простейшему случаю. Именно, скорости реакций, а следовательно, и параметры уравнений не зависели от координаты г [0, Ь]. На практике в химических и биологических кинетических системах всегда существует разброс начальных концентраций, неравномерность температуры, освещенности и т. п., и это приводит к зависимости параметров от координат. С другой стороны, отдельные клетки, в которых могут происходить автоколебательные процессы, также имеют разбросы частот и других параметров этих процессов. Если таких клеток много, то их коллектив образует некоторую распределенную систему с параметрами, зависящими от координаты. [c.192]

Концентрация промежуточного продукта в сложной реакции обычно проходит через максимум или достигает квазистационарного значения. Открыты, однако, системы, в которых кинетика промежуточных состояний имеет пульсирующий характер, их называют автоколебательными химическими реакциями. Одна из таких реакций — окисление броммалоновой кислоты броматом в водном растворе, катализированное ионами церия. Основные процессы, протекающие в такой [c.64]

В работе [1] проведеп детальный параметрический анализ локальных бифуркаций для простейпюй кинетической модели автоколебательной химической реакции. Был рассмотрен следуюпдпй механизм [c.156]

В работах [3, 4] Д. А. Франк-Каменецким была разработана теория возникновения автоколебательных химических реакций при окислении углеводородов. Позднее Ю. Г. Гервартом и Д. А. Франк-Каменецким были поставлены опыты, в которых они наблюдали периодическое возникновение холодных пламен в топливно-воздушной смеси [5]. [c.102]

С а л ь н и к о в И. Е., К теории периодического протекания гомогенных химических реакций, П. Термткинетическая автоколебательная модель, ЖФХ, 23, вып. 3, 258 (1948). [c.175]

Одной из причин нарушения устойчивости процесса горения являются условия протекания сложных химических реакций. Химические реакции в некотором диапазоне переменных приводят к установлению автоколебательного процесса. Различаются в основном колебания двух видов чисто кинетические колебания, связанные только с изменением концентрации промежуточных продуктов реакции, и термокинетические колебания, связанные одновременно как с кинетикой реакции, так и с выделением и отводом тепла. Термокинетические колебания, по всей вероятности, зависят от скорости выделения тепла в единице объема, т. е. от теплонапря-женности химической реакции. Кроме кинетических и термокинетических колебаний, возможны еще релаксационные колебания, возникающие при определенной скорости подачи топливной смеси в топочную камеру. [c.154]

Химический реактор является системой, в которой возможно не одно, а несколько стационарных состояний. Причиной этой особенности является сложный нелинейный характер связей между основными параметрами, характеризующими состояние реактора концентрации исходных реагентов и продуктов реаьсции, температуры, конверсии. Предвидеть, какое из стационарных состояний реализуется, и определить области управляющих параметров необходимо для проведения химических реакций и получения товарной продукции. В ряде слз аев в реакторах реализуется автоколебательный режим с циклическим изменением основных п аметров процесса. Для того чтобы избежать подобных трудностей уже на стадии разработки технологического процесса, следует обратить внимание на эти вопросы и при необходимости провести исследование реакторного узла на устойчивость. Теория устойчивости химических реакторов изложена в 21.5. Теория устойчивости к малым возмущениям изложена более подробно, начиная с основных понятий и методов исследования. [c.59]

Явление автоколебательного изменения скорости гетерогенных химических реакций лучше всего исследовано на примере процессов окисления окиси углерода СО на платиновых катализаторах [26— 31], окисления Н2 молекулярным кислородом в присутствии платиновых и никелевых катализаторов [32—36], окисления этилена С2Н4 на платиновой проволоке или фольге [37—38], окисления циклогексана eHi2 на цеолитных катализаторах типа NaX, KV, LiV [39, 40], окисления пропилена на поверхности твердых растворов СоО—] 1оО [41]. Как видно из приведенных данных, автоколебания скорости реакций в большинстве случаев наблюдаются в каталитических системах, которые состоят из реагентов, резко различающихся по своим окислительно-восстановительным свойствам, и катализатора, устойчивого к образованию новых объемных фаз при заданном составе реакционной смеси [19]. [c.233]

Большой интерес представляет последняя работа Л. П. Агуловой [62, с. 116—119], в которой установлено четкое влияние очень слабых магнитных полей на автоколебательную гомогенную химическую реакцию окисления малоновой кислоты СН2(С00Н)г броматом калия КВгОз, катализируемую ионами церия Се +, Се + (реакция Белоусова — Жаботинского). В ходе этой реакции происходит периодическое изменение окраски раствора, что обусловлено колебаниями концентраций окисленной (Се +) и восстановленной (Се +) форм церия. [c.52]

Важный этап познания химических автоколебательных процессов связан с их изучением в проточных реакторах полного перемещивания (ПРПП). Были обнаружены явления динамической бистабильности и тристабильности — скачкообразных переходов с одного стационарного режима протекания реакции на другой, релаксационные колебания, бегущие волны, хаотические колебания и др. Впрочем анализ этих явлений выходит за рамки краткого представления о кинетике автоколебательных реакций и компетентности автора. [c.249]

Стимулом к изучению автоволновых процессов явилось открытие в 1959 г. Б.П. Белоусовым автоколебательных процессов при реакции окисления лимонной кислоты броматом с катализатором - ионами церия. Наблюдались периодические переходы церия из трехвалентной в четырехвалентную форму и обратно Се Се . Процесс сопровождался периодическими изменениями окраски от розовой к голубой и обратно. Исследования, проведенные А.М. Жаботинским с сотрудниками в 70-е гг., доказали существование автоколебаний и автоволн не только в различных химических системах, но и в биологических процессах, таких,как гликолиз, фотосинтез и др. [c.127]

Интенсивное изучение кинетики и выяснение детального механизма автоколебательной реакции Брэя проводились на новом экспериментальном и теоретическом уровне с середины 50-х годов. К настоящему времени реакция исследована волюмометрическим, спектрофотометрическим, калориметрическим, термометрическим, потенциометрическим (платиновый, водородный, иод- и кислородсе-лективные электроды) и химическими аналитическими методами (рис. 7.15, а—г). К настоящему времени [48] можно считать надежно экспериментально установленными следующие основные положения. [c.239]

Для исследования нестационарных процессов деформации сократительных полимерных структур и автоколебательных режимов в моделях полимерных автопульсаторов требуется некоторая динамическая теория. В настоящей работе предпринята попытка отыскать путь к такой теории. При определенных упрощающих предположениях, основанных на уяснении главных физических и физико-химических свойств исследуемых систем, получены динамические уравнения деформации искусственных мышц сначала в режиме холостого хода (без внешней механической нагрузки), а затем и с учетом реакции нагрузки. [c.131]

Наконец, при обсуждении автоколебаний, автоволн и, в частности, бегущих импульсов в биофизике обычно рассматривают кинетику периодических, хотя и не обязательно биохимических, реакций. Как уже отмечалось выше, они интересны глубокими аналогиями химических механизмов, термодинамических закономерностей и соответствующих математических моделей [П20, 1, 2] с автоколебательными системами в биологии. [c.174]

Расстройка вводится лишь на одном генераторе. Это означает, что все Vft=v= onst и v - о=А за исключением v v и A,=v,— о (в модели связанных через диффузию химических реакторов, в каждом из которых протекает автоколебательная реакция, один реактор несколько отличается от других). Амплитуды при всех k. [c.196]