Число взаимных столкновений молекул

Диффузия в пористых катализаторах. Перепое компонентов реакционной смеси внутри гранулы катализатора осуществляется главным образом посредством диффузии. Интенсивность диффузии внутри гранулы зависит от фазового состояния и состава реакционной смеси, физических свойств компонентов, составляющих реакционную смесь, строения пористой структуры катализатора, температуры и давления каталитического процесса. При изучении диффузии внутри пористого катализатора прежде всего необ.хо-димо учитывать влияние строения пористой структуры на интенсивность диффузии. Пористость катализатора, размер пор, их извилистость, форма и взаимное расположение — основные свойства пористой структуры, оказывающие влияние на интенсивность диффузии компонентов реакционной смеси внутри гранулы катализатора. Пористость катализатора, равная объему свободного пространства в единице объема пористой массы, определяет долю сечения гранулы катализатора, доступную для диффузии. Извилистость пор характеризует увеличение среднего пути диффузии, относительно длины в направлении, перпендикулярном внешней поверхности гранулы. Размер пор определяет механизм диффузии реагентов внутри пористой массы катализатора, если реакционная смесь является газофазной. При диффузии газов в порах молекулы каждого компонента реакционной смеси испытывают сопротивление своему движению в результате столкновения с молекулами других компонентов и с поверхностью пор. Если размер поры значительно превосходит длину среднего свободного пробега молекул газа, то число взаимных столкновений между молекулами будет значительно больше числа столкновений молекул с поверхностью поры. Перенос вещества будет протекать по закону молекулярной диффузии в свободном пространстве. Если размер пор значительно меньше длины среднего свободного пробега молекул газа, то молекулы сталкиваются преимущественно со стенками пор и каждая молекула двигается независимо от остальных. Такая диффузия называется кнудсеновской. В случае, когда длина среднего свободного пробега молекул газа соизмерима с размером пор, имеет место переходный режим диффузии. На режим диффузии жидкостей размер пор не оказывает влияния пока не становится соизмеримым с размером молекул жидкости. [c.60]

Одной из первых теорий, относящихся к катализу поверхностями твердых веществ, является теория, предложенная в 1825 г. Фарадеем некоторые ее положения справедливы и в настоящее время. В соответствии с этой теорией первая стадия представляет собой адсорбцию реагентов реакция протекает в адсорбционном слое. Считалось, что конденсация приводит к сближению молекул и большему числу взаимных столкновений и, следовательно, к более высокой скорости реакции. [c.204]

Максвелл Л. 2-9] и независимо от него Больцман (2-10) занимались выяснением влияния сил взаимодействия между молекулами на число взаимных столкновений молекул газа. Максвелл полагал в первом приближении, что силы взаимодействия е зависят от направления, и считал их равными аг (г—расстояние между центрами м олекул, а /г —показатель степени). При этом он полагал, что сила молекулярного взаимодействия является отталкивающей и что л = 5. [c.121]

Как следует из кинетической теории, число взаимных столкновений молекул, характеризующих интенсивность химического превращения, пропорционально концентрациям реагирующих веществ. Таким образом, за скорость химической реакции принимают изменение концентрации реагирующих веществ в единицу времени. [c.166]

Из обзорных материалов, изложенных в предыдуш,их главах, ясно, что при низких температурах и недостаточно интенсивном перемешивании среды вялая коагуляция является следствием замедленного теплового движения молекул и повышенной вязкости среды, увеличения гидратации коагулирующих частиц, уменьшения адгезионных сил и прочности хлопьев, уменьшения числа взаимных столкновений частиц. Другой существенный момент — влияние температуры на оптимальные значения pH. По упрощенной формуле 60] [c.176]

Хотя за отраженной ударной волной возникают чрезвычайно высо кие температуры, стенки реактора все же сохраняют комнатную те.м-пературу. Продолжительность реакции измеряется миллисекундами, я это время оказывается недостаточным для теплопередачи от горячих газов к стенкам реактора. Это означает не только возможность многократного безопасного использования ударной трубы при высоких температурах, что недостижимо для реакторов обычных конструкций, но н то, что ее можно рассматривать как реактор без стенок. Продолжительность пребывания реагирующих газов при температуре реакции настолько мала, что реагирующие молекулы и е успевают продиффундировать к стенкам. Поэтому число столкновений молекул со стенками в ударней трубе ничтожно мало по сравнению с числом взаимны - столкновений в газовой фазе. На одно столкновение молекулы газа со стенками реактора происходит приблизительно 10 столкновений между молекулами газа. [c.306]

Заселение колебательных уровней в значительной степени зависит от температуры, и число молекул, находящихся на заданном колебательном уровне, может быть найдено из распределения Больцмана. При комнатной температуре основная часть молекул находится на нулевом колебательном уровне и только малая часть молекул распределяется по более высоким колебательным уровням (у=1, 2, 3 и т. д.). Как следует из распределения Больцмана, плотность заселения уровней уменьшается при увеличении колебательного квантового числа. Группа переходов 1 показывает возможные кванты энергии, которые могут быть поглощены молекулой в основном состоянии. Группа переходов 2 соответствует процессу колебательной дезактивации молекулы, который качнет осуществляться в случае взаимных столкновений молекул (а также за счет взаимодействия с растворителем, если рассматривается люминесценция и поглощение растворенных веществ). К моменту акта испускания практически все молекулы находятся на нулевом колебательном уровне у , с которого и происходит сопровождающийся излучением переход ка невозбужденный электронный уровень. [c.50]

Если при атмосферном давлении газ представляет собой совокупность молекул, находящихся в хаотическом тепловом движении, в результате которого молекулы испытывают большое число столкновений между собой и со стенками сосуда, то в сильно разреженном газе хотя и сохраняется хаотический характер движения молекул, однако взаимодействие между ними практически исчезает и они прямолинейно двигаются в пределах предоставленного им объема, сталкиваясь в основном со стенками сосуда. Чем меньше число молекул в единице объема, тем реже происходят взаимные столкновения молекул и тем больше средний путь, проходимый молекулами между двумя соударениями. [c.5]

Физическое истолкование независимости коэффициента внутреннего трения от давления при Я < с основано на явлении взаимных столкновений молекул газа в пространстве между пластинами. Чем выше давление, тем, с одной стороны, больше становится переносчиков количества движения, но, с другой — тем больше количества движения теряется при столкновениях молекул соседних слоев, число [c.46]

Диффузия газов. Если в объеме находятся различные газы, то вследствие беспорядочного теплового движения молекул газы будут проникать друг в друга до тех пор, пока во всем объеме не создастся однородная смесь различных компонентов. Скорость процесса диффузии зависит от взаимных столкновений молекул, а следовательно, от давления в рассматриваемом объеме, а также от температуры газа, так как ею определяется кинетическая энергия движения молекул газа. Чем выше давление газа, тем меньше средняя длина свободного пробега молекул и тем медленнее протекает процесс взаимной диффузии. В случае высокого вакуума, когда число столкновений молекул газа между собой значительно уменьшается, диффузия происходит почти мгновенно, так как молекула любого компонента может сразу попадать в самые отдаленные части объема. В вакуумной технике принцип диффузии нашел применение в пароструйных диффузионных насосах, в которых откачка газа может происходить за счет диффузии откачиваемого газа в струю пара рабочей жидкости. [c.30]

Физическое истолкование независимости, коэффициента внутреннего трения от давления при к< й основано на явлении взаимных столкновений молекул газа в пространстве между пластинами. Чем выше давление, тем, с одной стороны, больше становится переносчиков количества движения, но, с другой — тем больше количества движения теряется при столкновениях молекул соседних слоев, число которых возрастает. Обратно, с понижением давления число переносчиков количества движения уменьшается, но одновременно уменьшаются и потери при столкновениях, поскольку число слоев становится меньше. [c.44]

В гомогенных системах фактор частоты для мономолекулярных реакций равен частоте колебаний вдоль пути реакции, а для реакций взаимодействия между двумя молекулами (или большим их числом) — частоте столкновений. Столкновение между молекулами реагирующих веществ, обладающими энергией, достаточной для образования активированного комплекса, может, однако, и не привести к химическому превращению, если при столкновении не выполнены некоторые дополнительные условия, например, определенная взаимная ориентация сталкивающихся молекул. Эти ограничений и учитываются в уравнении (1.2) энтропийным фактором. [c.11]

Молекулярная диффузия. Молекулярная диффузия представляет собой область микрокинетики, когда перенос массы вещества осуществляется молекулами. Молекулы газа непрерывно находятся в движении и сталкиваются друг с другом. Число таких столкновений, вследствие больших скоростей и большого числа молекул, очень велико. Молекулы как бы взаимно расталкивают друг друга, в результате чего направление и скорость движения молекул непрерывно меняются. Громадное число столкновений между молекулами приводит к тому, что они в массе не столько движутся в каком-либо направлении, сколько толкутся на месте. Этим и объясняется постоянное, самопроизвольное, медленное перемешивание молекул газа, перенос энергии и массы. [c.192]

Необходимым условием химического взаимодействия различных веществ, составляющих гомогенную систе.му, является столкновение их молекул. Только ирн столкновении молекулы попадают в с4 сру взаимного влияния электрических нолей, возбуждаемых той нли иной заряженной частицей другой молекулы. Тогда, очевидно, что скорость химического взаимодействия должна определяться числом столкновений различных молекул в единицу времени. Од- [c.89]

Весь этот экспериментальный материал привел в 80-х годах к заключению, что источником броуновского движения являются не внешние причины, а внутренние, присущие системе. Иными словами, движение обусловлено столкновениями молекул среды (жидкости или газа) со взвешенными в ней частицами. Если частица велика, то импульсы, обусловленные ударами молекул об ее поверхность, взаимно компенсируются. Однако если размеры ее незначительны, то статистически всегда возможно, что за время (И число ударов молекул или их интенсивность (поскольку в большой совокупности молекул всегда имеются более горячие , скорость которых превышает среднюю) с одной стороны будут большими чем с другой результирующая сила вызовет смещение частицы. [c.27]

Иными словами, движение вызвано столкновениями молекул среды (жидкости или газа) со взвешенными в ней частицами. Если частица велика, то импульсы, обусловленные ударами молекул об ее поверхность, взаимно компенсируются. Однако, если размеры ее незначительны, то статистически всегда возможно, что за время dt число ударов молекул или их интенсивность (поскольку в большой совокупности молекул всегда имеются более горячие , скорость которых превышает среднюю) с одной стороны будут большими, чем с другой результирующая сила вызовет смещение частицы. [c.28]

Химическое взаимодействие между двумя частицами (молекулы, атомы) возникает при взаимном возбуждении электронов, необходимом для разрушения старых и образования новых связей, а это возможно лишь при непосредственном контакте. Если бы при каждом столкновении, например, газовых молекул происходила химическая реакция, то из этого следовала бы колоссальная скорость этих реакций, так как число столкновений молекул газа даже при нормальных температурах огромно (10 в 1 см за 1 с). Однако не при каждом столкновении может происходить реакция, а только при таком, при котором энергия сталкивающихся частиц достаточна для возбуждения их связей. Энергия, необходимая для приведения одного моля реагирующих молекул в реакционноспособное состояние, называется энергией активации. [c.116]

Статистический закон распределения энергии. Протекание любых химических реакций, в том числе и реакций горения, должно подчиняться основным химическим закономерностям и в первую очередь — закону действующих масс. Однако чересчур прямое, упрощенное приложение этих закономерностей далеко не всегда дает возможность правильно описать механизм сложных явлений, в которых нас интересует прежде всего скорость процесса, зависящая от ряда особенностей в свойствах реагирующих веществ и в создаваемых режимных условиях. Химические превращения одних молекул в другие происходят не изолированно с каждой молекулой (или с небольшой группой молекул) в отдельности, а в огромном сборище находящихся в тепловом движении молекул, несущих различные энергетические заряды ( медленные и быстрые молекулы), и через взаимные столкновения, непрерывно воздействующие на распределение энергии в общей массе по закону Максвелла—Больцмана. Согласно этому закону, если общее число столкновений молекул равно х , а относительное число молекул, несущих энергии и. будет соответственно равно [c.48]

Наблюдаемые отклонения вязкости от постоянных значений можно объяснить па основе кинетической теории газов, если принять во внимание, что формулы (УП-15) и (УП-16) были выведены при допущении столкновений только двух молекул в системе. Однако в области низких давлений увеличивается число столкновений молекул со стенками, что усложняет механизм явления и служит причиной наблюдаемых отклонений. В области высоких давлений из-за взаимного сближения молекул большое влияние на вязкость начинают оказывать силы взаимного притяжения молекул и растущее число столкновений трех молекул. [c.237]

Элементарными химическими процессами будем называть такие химические реакции, которые протекают в одну стадию. Так, например, реакция между водородом и иодом IT2+J2- 2HJ представляет собой элементарный химический процесс, поскольку она осуществляется в результате непосредственпо го столкновения молекул водорода и иода. Следует, однако, иметь в виду, что каждый такой элементарный химический процесс есть статистически средний результат большого числа элементарных превращений, различающихся по взаимной ориентации сталкивающихся молекул, по скорости, энергии и состоянию начальных и конечных частиц существенно, однако, что все эти элементарные превращения имеют общую особенность, именно все они химически однородны, т. е. приводят к одному и тому же конечному веществу. [c.107]

Для высокого вакуума о/Л п<1, т. е. число взаимодействий молекул и атомов газа в.объеме намного меньше числа взаимодействий молекул и атомов газа с поверхностью. Когда напыление пленок происходит при высоком вакууме, атомы испаряемого вещества летят независимо друг от друга по прямым линиям без взаимных столкновений ч столкновений с молекулами остаточных газов вплоть до конденсации на поверхности стенок сосуда. На противоположной к маске стенке образуется четкое изображение маски, на закрытых частях которой полностью отсутствуют конденсированные частички пара. Изображение маски в точности соответствует ее геометрической тени, которая могла бы быть получена в том случае, если испаритель заменить точечным источником света. [c.78]

Однако высокие скорости химического реагирования, обусловленные огромным числом взаимных столкновений молекул, реализуются лишь в том случае, когда молекулы топлива и окислителя подведены друг к другу (при определенном температурном уровне) на расстояние I менее (5- 6)1, где А —длина свободного пробега молекул, т. е. менее 10 см. Следовательно, за счет одной только турбулентной диффузии нельзя обеспечить молекулярный контакт основной массы горючего и окислителя. Как бы ни была велика скорость движения потока и как бы умело ни использовались турбулизирующие средства (закручивание потоков, дробление струй и т. п.), масштаб турбулентности в топочных камерах заведомо превосходит указанную выше величину порядка (5н-6) 10 см. Следовательно, для оценки времени полного смешения газовых масс необходимо учитывать как время уничтожения дрейфующих клочкообраз- [c.10]

При сравнительно высоких температурах (обычно порядка 1000° С и выше) скорость химического реагирования в подготовленной рабочей смеси может достигнуть очень больших значений, в то время как скорости физических процессов переноса, таких, как диффузия и теплопередача, остаются ограниченными. Это явление имеет особое значение при сжигании предварительно ненеремешанных газов, являющемся главным объектом нашего изучения. Интенсивность же процессов в камере определяется скоростью в наиболее узком участке явления. Таким узким участком являются диффузия и теплообмен. В настоящей работе полнота выгорания топлива однозначно связывается с отношением времени пребывания газов в камере ко времени, потребному для завершения рассматриваемых предпламенных процессов. Упомянутые выше большие скорости освобождения тепла при химической реакции реализуются лишь в том случае, когда молекулы топлива и кислорода подведены друг к другу на расстоянии не более нескольких длин свободного пробега молекул. Лишь в этом случае (и при определенном температурном уровне) реализуется удивительная особенность газообразного состояния вещества — огромное число взаимных столкновений молекул, способствующих быстрому протеканию реакции. Так как потоки горючего и окислите. ля подаются в камеру раздельно, то часть времени пребывания газов в камере тратится на перемешивание, совершающееся в значительно мере по механизму турбулентной [c.292]

Мембранное газоразделение-разделение на компоненты газовых смесей или их обогащение одним из компонентов. При использовании пористых перегородок с преим. размером пор (5-30)-10 мкм разделение газов происходит вследствие т. наз. кнудсеновской диффузии. Для ее осуществления необходимо, чтобы длина своб. пробега молекул была больше диаметра пор мембраны, т. е. частота столкновений молекул газа со стенками пор превышала частоту взаимных столкновений молекул. Поскольку средние скорости молекул в соответствии с кинетич. теорией газов обратно пропорциональны квадратному корню их масс, компоненты разделяемой смеси проникают через поры мембраны с различными скоростями. В результате пермеат обогащается компонентом с меньшей мол. массой, концентрат-с большей. Коэф. разделения смеси = и,/ 2 = (Мз/М,) , где 1 и 2-числа молей компонентов соотв. с мол. массами М1 и М2. В реальных условиях весьма трудно с помощью пористых мембран обеспечить чисто кнудсе-новский механизм разделения компонентов. Это объясняется адсорбцией или конденсацией их на стенках пор перегородки и возникновением дополнительного т. наз. конденсационного либо поверхностного газового потока, наличие к-рого приводит к снижению К . [c.25]

Мембранное газоразделение. Это процесс разделения на компоненты газовых смесей или их обогащение одним из компонентов. При использовании пористых мембран с преимущественным размером пор 0,005-0,03 мкм разделение газов происходит вследствие так называемой кнудсеновской диффузии. Для ее осуществления необходимо, чтобы длина свободного пробега молекул была больше диаметра пор мембраны, т.е. чтобы частота столкновений молекул газа со стенками пор превышала частоту взаимных столкновений молекул. Поскольку средние скорости молекул в соответствии с кинетической теорией газов обратно пропорциональны квадратному корню их масс, компоненты разделяемой смеси проникают через поры мембраны с различными скоростями. В результате пермеат обогащается компонентом с меньшей молекулярной массой, ретант (концентрат) - с большей. Коэффициент разделения смеси Кр = / 2 = где и 2 число молей компонен- [c.331]

На механизм диффузии газов в пористых средах особенно существенное влияние оказывает размер пор. В единичном объеме пористой среды число взаимных столкновений между молекулами газа в свободном объеме пористой структуры Л 1 = егес/Я, где п — число молекул газа в единице объема, с — средняя скорость теплового движения молекул, К — длина свободного пробега молекул. Число столкновений молекул газа с внутренней поверхностью пористой среды равно = ЗпсЦ. Отношение этих двух чисел, называемое числом Кнудсена, определяет влияние внутренней поверхности пористой среды на диффузию газа Кп = Х/2г г = 2е/8 — гидравлический радиус пор. В зависимости от соотношения размера пор и средней длины свободного пробега молекул газа возможны различные режимы диффузии. Если длина свободного пробега значительно меньше размера пор (Кп 0), то число взаимных столкновений между молекулами газа будет значительно больше числа столкновений молекул с поверхностью пор. Поэтому влияние внутренней поверхности катализатора на движение молекул газа будет незначительным, и в свободном пространстве пористой структуры перенос веществ будет определяться молекулярной диффузией. В случае бинарной диффузии 12- Величина коэффициента молекулярной диффузии />12 определяется свойствами диффундирующего вещества и составом среды, в которой оно диффундирует. [c.162]

Величина А в уравнении (111.12) должна отвечать общему числу соударений молекул Z. Но обычно расчет Z дает иные результаты. Это расхождение оказалось тем более значительным, чем сложнее реагирующие молекулы. Спешим оговориться — указанное несоответствие практически не отражается на температурной зависимости скорости реакции и поэтому на величине энергии активации. Удовлетворительно передавая зависимость k от Т, уравнение (111.12) приводит к преувеличенным абсолютным значениям /г, во много раз (в отдельных случаях до стомиллионнократ) превышающим опытные величины. Это объясняется тем, что для взаимодействия необходим не только избыток энергии, но и определенная взаимная ориентация молекул течению процессов способствует столкновение молекул в положениях, когда в соприкосновение приходят их реакционноспособные связи или неподеленные пары электронов. [c.115]

Положение каждой молекулы в п остранстве, т. е. ее координата X, являющаяся, как уже указывалось, случайной величиной, определяется совокупным воздействием огромного числа малых случайных событий — столкновений данной молекулы с другими. Согласно положениям теории вероятности, распределение случайной величины, являющейся суммой очень большого числа взаимно независимых случайных величин, описывается нормальным законом или законом Гаусса [c.36]

Температурный градиент вдоль поры, соединяющей два закрытых объема в капиллярно-пористом материале, может вызвать еще один специфический вид переноса массы, если по тонкому капилляру движение газа (пара) происходит в режиме кнудсеновского течения. Действительно, если длина свободного пробега молекул превышает диаметр капилляра, то молекулы перемещаются навстречу друг другу со скоростями теплового движения без взаимных столкновений и условием механического равновесия системы служит равенство числа молекул во встречных потоках, а не равенство давлений, как это имеет место в случае сплошной среды, когда молекулы сталкиваются преимущественно друг с другом. При этом оказывается, что если при наличии разности температуры в капиллярно-по-ристом материале давление одинаково во всех его точках, то газ по микрокапилляру перемещается в сторону большей температуры. [c.47]

Коэффициент к, умноженный на значения концентраций, определяет, по существу,, число столкновений (с соответствующей взаимной ориентацией молекул и т. д.) в единицу времени, а экспоненциальный фактор (равный 1 при ацт= 0 и имеющий меньшие значения при более высоких энергиях активации) выражает долю столкновений, нри которых молекулы обладают достаточной энергией, чтобы между ними произошла реакция. Экспоненциальная форма этого фактора обусловливает то, что скорость увеличивается в определенное число раз при повышении температуры па данную величину. Нормальное увеличение скорости в 2 раза при повышении температуры на 10° соответствует энерх ии активации приблизительно 13 ООО кал1молъ. [c.332]

В результате изучения линейных спектров в последнее время было доказано существование значительного количества летучих двухатомных соединений водорода (не образующихся в весомых количествах) для металлов побочных подгрупп. Они образуются как элементами главных подгрупп (которые выступают не как одновалентные элементы), так и значительным числом металлов побочных подгрупп. В некоторых случаях их существование можно подтвердить другими методами. По-видимому, речь идет в данном случае исключительно о соединениях, молекулы которых существуют лишь до взаимного столкновения. В связи с этим следует указать, что физики иногда рассматривают в качестве молекул соединения тдкже и такие агрегаты, которые вследствие очень короткой продолжительности жизни не могут быть выделены. К ним прежде всего принадлежат те, которые химики называют радикалы, не существующие в свободном состоянии . [c.32]

В смеси газов различные виды молекул при постоянной температуре имеют одинаковую среднюю кинетическую энергию движения. Отсюда следует, что средние скорости молекул разных видов обратно пропорцио-нальны квадратным корням из их молекулярных весов. Если такая смесь контактирует с поверхностью, имеющей настолько маленькие поры, что диаметр их соизмерим со средней длиной пробега молекул до их взаимного столкновения, скорость истечения газа сквозь поры прямо пропорциональна среднемолекулярной скорости. Так, если смесь газов с молекулярными весами М[ и М2 диффундирует через пористую перегородку, отношение числа молей первого и второго газов П]/ 2 в первой пробе выходящих газов превышает исходное отношение (П /п2)о в ]/Мч/Му раз [c.336]

Мы уже знаем, что число удачных столкновений свободных атомов водорода, а следовательно, и вероятность образования молекул Нг определяется вероятностью столкновений, вероятностью антипараллельности спинов, вероятностью тройного столкновения, вероятностью отвода колебательной энергии при этом столкнобении и, наконец, вероятностью преодоления очень небольшого вращательного барьера. В случае же, рассматриваемом теперь, приходится принимать во внимание, кроме всех только что упомянутых обстоятельств, еще вероятность того, что сталкивающиеся частицы будут обладать достаточной энергией для преодоления большого активационного барьера, зависящего от межъядерного отталкивания и взаимного отталкивания электронов, не принимающих участия в образовании связей, а также от изменения состояния связеобразующих электронов, которые должны перестроиться так, чтобы прекратили существование старые связи и одновременно возникли новые. [c.155]