Диффузия . 6. Открытые системы

При росте температуры выше 80 °С превалирующее влияние в открытой системе начинает оказывать снижение растворимости кислорода в морской воде, и скорость коррозии начинает уменьшаться. Рост температуры приводит к нарушению известково-углекислотного равновесия. Это ведет к образованию накипи, которая вместе с продуктами коррозии затрудняет диффузию [c.186]

Сказанное выше является общим свойством открытых систем. В случае, если в открытую систему осуществляется непрерывная подача с постоянной скоростью (или, в случае диффузии, при постоянном коэффициенте диффузии) исходных веществ, то в системе спустя некоторое время устанавливаются стационарные концентрации всех исходных и промежуточных веществ, а также продуктов реакции. Стационарные концентрации определяются константами скоростей реакций, идущих в открытой системе, концентра циями компонентов реакции в окружающ,ей среде и параметрами, характеризующими интенсивность материального обмена открытой системы со средой. Стационарные концентрации компонентов реакции, устанавливающиеся в открытой системе, не зависят от начальных концентраций компонентов реакции в открытой системе. [c.382]

Наряду с этим в природе, технике и в научных исследованиях встречаются системы с непрерывным поступлением исходных ве-ш,еств и уводом продуктов реакции за счет диффузии или других видов массопередачи. Системы, в которых имеет место материальный обмен с окружающей средой, называются открытыми системами. [c.52]

Нефтяная залежь является примером открытой системы, способной как к притоку, так и к потере органических молекул в результате процессов миграции, диффузии и др. Нефтяная залежь может получать и отдавать тепловую энергию, подвер- [c.128]

Направление переноса вещества определяется знаком теплового эффекта реакции. При экзотермических реакциях перенос осуществляется от более низких к более высоким температурам, при эндотермических — наоборот. Перенос газообразных участников реакции может осуществляться в потоке какого-либо инертного газа-носителя (когда процесс осуществляется в открытой системе) либо за счет диффузии или конвекции (в закрытой системе). [c.176]

Наибольший интерес представляют открытые системы, т. е. системы, в которых летучие продукты практически мгновенно удаляются из разрушающегося образца. Это означает, что толщина образца полимера и давление в системе настолько малы, что скорость диффузии легких продуктов существенно больше скорости их образования. Учет испарения летучих продуктов существенно больше скорости их образования. Испарение летучих продуктов можно учесть так, как эго выполнено в одной из основополагающих работ по термической деструкции [7]. Будем считать, что молекулы со значением степени полимеризации больше L не испаряются, а молекулы со значением степени полимеризации, меньшим или равным испаряются сразу после своего образования. Кроме того, целесообразно принять, что радикалы независимо от их степени полимеризации не могут испариться из системы. Далее можно считать, что испарение фрагментов со степенью полимеризации, меньшей или равной L— 1, не меняет вида ММР, но вместо (3.1) надо использовать выражение [c.110]

Все процессы (как разложения, так и восстановления водородом) следует проводить в открытых системах, продуваемых инертным или реакционным газом. Линейная скорость газового потока должна выбираться с учетом скорости внешней диффузии для исключения торможения ею. [c.183]

Открытая система представляет собой одну из разновидностей проточных систем, в которой диффузия или специальное перемешивание вновь поступающих веществ с частично прореагировавшей смесью обеспечивают однородный по всему объему состав продуктов реакции в данный момент времени. В отличие от реакций в ламинарном потоке любой данный элемент объема реагирующей смеси является открытым для вновь поступающих веществ. [c.30]

Кривая, относящаяся к коррозии закрытой системы, близка к прямой, так как вследствие повышения давления свободное удаление кислорода из раствора затруднено и по мере повышения температуры скорость коррозии будет непрерывно возрастать за счет ускорения диффузии кислорода и снижения перенапряжения ионизации кислорода. Кривая, относящаяся к открытой системе, дает сначала с повышением температуры увеличение скорости коррозии, которое максимально при 70—80° С и происходит вследствие преобладания ускоряющего действия температуры. При дальнейшем повышении температуры растворимость кислорода значительно снижается и скорость коррозии железа уменьшается. [c.78]

Открытые системы. Во многих случаях система, в которой происходит реакция, не является изолированной, и вещества, участвующие в химическом превращении, поступают в систему извне. Продукты реакции также не всегда остаются в системе и могут удаляться из нее, например, посредством диффузии. Исследование открытых систем особенно важно для биологов, так как постоянство химического состава организма пли клетки поддерживается за счет притока питательных веществ из внешней среды, процессов внутри клетки и процессов, связанных с удалением продуктов жизнедеятельности. Рассмотрим простую схему открытой системы [c.311]

Открытая система обладает способностью к саморегулированию. Положим, например, что под действием какого-либо фактора возрастает скорость перехода А- В. Тогда концентрация А уменьшается, а концентрация В возрастает. Падение концентрации А увеличит диффузию А из источника, а повышение концентрации В в системе усилит диффузию В из системы в сток. В результате опять установится стационарное состояние. Когда действие фактора прекратится, система вернется к прежнему режиму. Следовательно, такая система может существовать в нескольких стационарных состояниях. [c.312]

В открытых системах, которые, во всяком случае при dS <0, являются неравновесными, может в целом или локально возрастать упорядоченность (энтропия — мера неупорядоченности, dS = k n W). Для них обмен энергией и веществом является необходимым элементом существования. Химические реакции в таких системах изучает неравновесная химическая кинетика. Эволюция систем, в которых протекают химические реакции, сопряженные с процессами типа диффузии, описываются нелинейными дифференциальными уравнениями в частных производных. [c.9]

Особо следует отметить, что между концентрациями С1 в открытой системе с диффузией вовсе не должно соблюдаться стехиометрнческое соответствие, поэтому решение уравнений в частных производных приходится искать для самого общего случая. Памятуя о нашей главной задаче, мы прежде всего интересуемся состоянием текущего равновесия — стационарными решениями задачи и характером их устойчивости. Если концентрация [c.163]

Например, для факельных труб диаметром 400, 600 и 800 мм расход продувочного газа (метана) соответственно составляет 400, 900 и 1600 м /ч. Однако такие расходы продувочного газа нельзя считать оптимальными, так как они могут изменяться в широких пределах в зависимости от количества сбрасываемого на сжигание газа, скорости ветра у открытого конца факельной трубы и т. д. Поэтому необходимо разработать средства автоматического регулирования скорости газов в факельных трубопроводах путем изменения подачи продувочного газа с учетом количества сбрасываемых газов и ветровых нагрузок, нарушающих стабильный режим факельной установки. Следует помнить, что даже при больших рас.ходах продувочного газа не всегда обеспечивается избыточное давление в трубопроводах факельной системы, а это может привести к аварии. Поэтому следует принимать меры по значительному сокращению расхода продувочного газа и созданию избыточного давления в факельной системе. Скорость диффузии кислорода воздуха в трубу значительно снижается при установке на факельном стволе молекулярного затвора (лабиринтного уплотнения). Молекулярные затворы эффективно замедляют проникновение воздуха в факельную трубу и предупреждают образование взрывоопасных газовоздушных смесей при низких скоростях продувочного газа. Применение лабиринтных уплотнений позволяет снизить расход продувочного газа в 10 раз, что дает возможность реально без значительных затрат предотвратить проникновение воздуха в факельную трубу и обеспечить безопасность при эксплуатации системы сжигания газа. Молекулярный затвор может предохранять также от попадания в ствол пламени, если он смонтирован под факельной горелкой. В таком затворе подпорный газ [c.218]

Рассмотрим особенности кинетики мембранных систем вдали от равновесия, используя одномерную модель процесса [4). Реакционно-диффузионная мембрана представляет собой открытую систему с распределенными реакционными параметрами. На границах этой системы происходит обмен веществом с газовой смесью в напорном и дренажном каналах в каждой точке пространства внутри мембраны (0<годновременно химические реакции и диффузия реагентов. В реакциях участвуют компоненты разделяемой газовой смеси, вещества матрицы мембраны и промежуточные соединения. Поскольку на граничных поверхностях поддерживаются различные внешние условия, в мембране в любой момент существует распределение концентраций реагентов i(r, т), в общем случае неравновесное. Движущая сила химической реакции — химическое сродство Лг, являясь функцией состава, также оказывается распределенным параметром. [c.29]

Спонтанные процессы, такие, как переход газа от большего давления к меньшему, диффузия разнородных газов в смеси в стремлении к однородному распределению молекул по системе, отражают переход от упорядоченного, организованного движения частиц, к хаотичному. При этом система переходит из менее вероятного в более вероятное состояние, и энтропия является тем параметром, который может отражать вероятность состояния системы (изолированной или фазово-открытой). [c.100]

Если скорость коррозии контролируется диффузией кислорода, то для данной концентрации О2 скорость приблизительно удваивается при повышении температуры на каждые 30 °С 171. В открытом сосуде, из которого растворенный кислород может улетучиваться, скорость коррозии увеличивается с ростом температуры до 80 °С, а затем падает до очень низкого значения при закипании воды (рис. 6.2). Такое резкое снижение связано с заметным уменьшением растворимости кислорода в воде, и этот эффект в конце концов подавляет ускоряющее влияние собственно температуры. В закрытой системе кислород не может улетучиваться, поэтому скорость коррозии продолжает расти с повышением температуры до тех пор, пока весь кислород не будет израсходован. [c.104]

Диффузия. В дисперсных системах, так же как и в обычных, происходит тепловое движение частиц. В отличие от обычных растворов, в дисперсных системах это тепловое движение можно наблюдать в микроскоп картина его имеет вид хаотического движения частиц дисперсной фазы (рис. VI.3). Это явление впервые в 1827 г. было обнаружено английским ботаником Р. Броу-ком (1773—1858) и называется броуновским движением. Открытие броуновского движения имело огромное научное значение, поскольку послужило в дальнейшем практическим подтверждением справедливости кинетической теории агрегатного состояния вещества (М. Смолуховский (1877—1917, Польша), Эйнштейн]. [c.274]

Простейшим примером критического явления можно считать тепловое самовоспламенение. Основная идея теории теплового самовоспламенения была высказана Вант-Гоффом [1]. Согласно его идее, условие теплового самовоспламенения заключается в невозможности теплового равновесия между реагирующей системой и окружающей средой, В дальнейшем эту идею развивали Ле-Шателье [2], Семенов [3], Тодес [4], Райс с сотрудниками[51 и автор настоящей книги [6]. Семеновым и его школой [7] было открыто и исследовано явление цепного самовоспламенения, условие которого заключается в невозможности равновесия между образованием и расходованием активных продуктов автокаталитической реакции. Критическое условие самовоспламенения связывает все параметры, влияющие на скорость реакции и на отвод тепла или активных продуктов в окружающую среду. Воспламенения можно достичь изменением любого из этих параметров как физических свойств смеси — температуры, давления, состава, коэффициентов теплопроводности или диффузии,— так и размеров сосуда. Влияние температуры на скорость реакции имеет наиболее резкий экспоненциальный характер, вследствие чего температура самовоспламенения зависит от других параметров только логарифмически. Именно поэтому она и представлялась первым исследователям физической константой смеси. [c.261]

Если и в этом случае элемент объема остается вблизи температуры воспламенения, то его температура продолжает подниматься по экспоненциальному закону вплоть до взрыва. Температура смежных элементарных объемов будет повышаться вследствие теплопроводности, а так как на границе этих объемов температура уже достигла точкп воспламененпя, произойдет взрыв. Как только любой элементарный объем достигает критического предела воспламенения в открытой системе, образуется волна давления, которая распространяется в системе со скоростью звука. За этой волной следует более медленно распространяющаяся тепловая волна (скорость ее движения определяется скоростью выделения тепла в реакции и теплопроводностью системы). Движущей силой для таких волн является тепло, выделяющееся в реакции диффузия препятствует распространению волны. [c.398]

Однако в это.м случае уже нельзя доказать, что У----О, Необходимо исключить воз.чожность постоянного потока из в -т Сю, как в асимметричном случайном блуждании. Такие решения могли бы описывать, например, ди4х рузию в открытой системе, такую, как диффузия в среде между двумя резервуарами с различными плотностями, Стационарное решение уже не единственно и зависит от текущего значения J, которое зависит от дополнительной информации, характеризующей рассматриваемую физическую задачу. [c.141]

Скорость твердофазных топохимических реакций обусловливается наложением двух факторов химического и диффузионного. Реакции превращений твердых неорганических соединений, используемые в приготовлении катализаторов, протекают достаточно медленно по сравнению со скоростью массообмена между газом и твердой поверхностью в реальных технологических агрегатах (реакторах, прокалочных печах и т. п.), представляющих собой открытие системы. Поэтому влиянием внешней диффузии газ — твердое тело можно принебречь. Влияние внутренней диффузии ири превращениях пористых тел будут рассмотрены позже, как и некоторые моменты, связанные с диффузией атомов в твердом теле. [c.181]

Соотношения (10.2) и (10.3) могут быть использованы для нахождения скорости реакции из кинетических кривых. Для этого помимо производной d jdt, которая находится графически дифференцированием кинетической кривой, нужно знать с , и V, а в случае, если материальный обмен осуществляется путем диффузии, коэффициент диффузии D , величину поверхности S, через которую осуществляется диффузия, толщину мембраны Ь и объем открытой системы V. Уравнения (10.2) и (10.3) являются основными дифференциальными уравнениями кинетики реакций в открытых системах. Для I компонент, присутствующих в системе, может быть выписано I таких уравнений [c.365]

Поверхностная реакционная диффузия (ПРД). В системе dO I WO3 впервые обнаружили и исследовали явление поверхностной реакционной противодиффузии (ПРПД) поверхностный слой продукта располагается на открытой поверхности каждого из реагентов. Таким образом, оба реагента играют роль подложки и роль диффузанта одновременно. [c.122]

При хим. р-ции, сопровождающейся фазовым превращ. продукта, часто наблюдается образование пространствен-но-периодич. структур (слоистые минералы и горные породы, биол. формообразование и т. п.). Примером может служить образование т. наз. колец Лизеганга-выпа-дение твердых осадков в среде геля при взаимной диффузии двух реагентов (явление открыто П. Е. Лизегангом в 1896). Кольца Лизеганга наблюдаются в среде как искусственных, так и синтетич. гелей - агарового, желатины, силикагеля полиакриламидного и т. п. осадки представляют собой галогениды и хроматы тяжелых металлов, мелкодисперсные частички своб. металлов. Объяснение этого явления состоит в том, что в системе существует концентрац. предел пересыщения, по достижении к-рого начинается быстрая кристаллизация. Повторное достижение предела пересыщения возможно лишь иа определенном расстоянии от уже сформировавшегося осадка, к-рое определяется скоростью мол. диффузии компонентов и величиной критич. пересыщения. [c.634]

Большинство композиционных материалов - представители тер- юдинамически неравновесных открытых систе.м, для которых характерно наличие развитой сети внутренних границ раздела, градиентов химических потенциалов элементов в матрице и наполнителе. Градиенты являются движущей силой процессов межфазного взаимодействия в системе, фазовых переходов, взаимной диффузии, химических реакций и др Эти явления обусловлены тем, что в поверхностных слоях на межфазной фанице вследствие разного состава и строения соприкасающихся фаз и из-за различия в связях поверхностных атомов и молекул одной и другой фазы существует ненасыщенное поле. межатомных, межмолекулярных сил. [c.56]

Важной характеристикой поведения зондов и меток в конденсированных средах является кинематическая модзль вращательных реориентаций, которые могут осуществляться путем нескор-релированных скачков с поворотом на большой угол либо в результате свободной или броуновской диффузли [10, 16, 27, 28]. Спектры ЭПР диапазона 3 см мало чувствительны к модели движения, поэтому до сих пор вопрос о выбора модели остается открытым. Более того, имеются противоречивые выводы о движении радикалов в идентичных системах результаты анализа формы линии согласуются с моделью диффузии [10], в то время как данные, полученные методом электронного спинового эха, свидетельствуют в пользу скачков [29]. [c.202]

Описание данных по качеству воды. Модуль качества воды WQ включает в себя четыре информационные компоненты. Первая группа данных получается в результате решения гидродинамической модели речной системы (модуль ПВ), поэтому модуль WQ всегда запускаются после модуля НВ. Для определения параметров несупдего потока используются полученные в НВ расходы и скорости как функции от времени для всех расчетных точек. Вторая группа данных содержит информацию о конвективной диффузии. Здесь перечисляются наименования компонент, единицы измерения концентрации для них, коэффициенты дисперсии (диффузия), начальные условия, коэффициенты распада (неконсервативности) несуш,его потока, открытые и закрытые граничные условия. Третья группа данных содержит информацию о граничных условиях для каждого загрязнителя (граничное условие и привязка к руслу речной системы). Четвертая группа описывает процессы взаимодействия биологически активных веш,еств (БПК, нитраты, аммоний) с кислородом. В этих данных указываются основные параметры этого взаимодействия с окружаюш,ей средой и свойства несуш,его потока реки (тепловая радиация, реаэрация, респирация, фотосинтез, температурные процессы и т.д.). Только наличие всех четырех типов данных позволяет произвести корректный расчет качества воды в речной системе. [c.316]

Метод расчета по формулам (98), (101) и (102) основан на экспериментальных данных [2], полученных на основании характеристик крупномасштабного переноса путем определения коэффициента турбулентной диффузии D-J в зависимости от гидродинамических характеристик потока жидкости [18, 20, 21]. Учитывая, однако, что этот параметр получен не непосредственными замерами, а расчетным путем как параметр, замыкающий системы (98), (105), (143)—(147), представляется целесообразным связать основные гидродинамические характеристики перемешивания с данными непосредственного расчета н измерения коэффициента турбулентной диффузии Однако объем информации, имеющейся в настоящее время [31, 102, 116], еще недостаточен для количественного определения таких связей. Тем не менее, в первом приближении уже в настоящее время для лопастных, открытых турбинных, закрытых турбинных и клетьевых мешалок можно записать [c.130]

Рис. 232. Эффективный коэффициент диффузии в дисперсной фазе (система бутиламин — керосин — вода аппарат с отражательными перегородками открытая плосколопастная турбинная мешалка время пребывания 1,08 мин, объемное соотношение фаз керосин/вода равно 1,57).

Из опыта известно, что в термически неоднородной системе происходит диффузия частиц компонентов, даже если в исходном состоянии поля концентраций частиц были однородными. Это явление называется термодиффузией. Оно было открыто и достаточно подробно исследовано уже в XIX в. Примерно в тот же период было обнаружено обратное ему явление, а именно, нарушение термической однородности системы в ходе диффузии и возникновение потока тепла, сопровождающего диффузию. Оно получило название диффузионного термоэффекта или эффекта Дюфура. Термодиффузия нашла практическое применение для разделения изотопов. Перспективным считается ее использование в нефтехимии и биохимии для разделения и очистки сложных смесей органических соединений, а также при получении особо чистых веществ [71]. В работе [72] показано, что термодиффузия наблюдается лишь в неидеальных системах. На этом основано применение термодиффузионных данных для оценки степени отклонения многокомпонентных систем от идеальности, в частности, для вычисления избыточных термодинамических функций газовых смесей. С эффектом Дюфура приходится считаться при тепловых расчетах [69]. [c.293]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология