химический каталог




Сборник примеров и задач по физической химии

Автор И.В.Кудряшов, Г.С.Каретников

перемешивания постоянна) эффективная константа скорости

А* = р*/(* + р), (XXVI.16)

где k — константа скорости собственно химической реакции первого порядка; (5 — константа скорости диффузии (скорость переноса вещества в зону реакции на единицу площади поверхности),

B = D/8, (XXVI.17)

6 — расстояние, на которое переносится реагент.

Для реакции, протекающей в диффузионной области (к* — Р), кинетические уравнения принимают вид: дифференциальная форма — =PS(c-c„), (XXVI 18)

At

Ас_ At

где с, с0 — концентрации реагента В в объеме раствора и у поверхности реагента А соответственно. При с„ = О

(XXVI 19)

(XXVI.20)

интегральная форма

DS 2,3 с,

k — — —--— lg—6V h-h s c2

Для реакций типа А(тВ) + В(Г) = АВ(ТВ) , когда слой продукта реакции АВ пористый и не затрудняет контакта исходных веществ А и В и реакция протекает в кинетической области, порядок может-k't.

Am ~S~

быть нулевым, первым, вторым и дробным. Для реакций нулевого порядка кинетическое уравнение в интегральной форме имеет вид

(XXVI.21)

где Am — приращение массы исходного реагента А за счет образования на нем слоя АВ; S — реакционная площадь поверхности, S = const; к — константа скорости.

= k"t.

Если контакт реагентов А и В осуществляется через плотный слой АВ, реакция, как правило, лимитируется диффузией, тогда кинетическое уравнение в интегральной форме является уравнением параболы:

(XXVI.22)

где к" — константа скорости, которая пропорциональна коэффициенту диффузии D реагента А или В через слой конечного продукта АВ. Скорость испарения описывается уравнением

Ре

(XXVI.23)

~VlnMRT

где Уисп — число молей жидкости, испарившихся в единицу времени с единицы площади поверхности (скорость испарения); Ps —давление насыщенного пара.

ЗАДАЧИ С РЕШЕНИЯМИ

1. Образец сплава металла А и В длиной 0,5 см и образец металла В длиной 0,5 см спаяны друг с другом. Определите время, за которое в результате диффузии А из сплава в чистый слиток В на расстоянии от спая 0,01 и 0,2 см установится относительная концентрация А (сА!са), равная 0,2, и D = const = 2-Ю"9 см2/с.

Решение. Для определения времени диффузии используем уравнения Фика (XXVI.5) и (XXVI.9). Вначале вычисляем t для х = 0,01 см, предварительно определив Z по уравнению

с/с0=1"(1 — erfZ); 0,2 = I/2(l — erfZ); erfZ = 0,6~2.

; УТ

2 Л/Dt

Затем вычисляем время по уравнению

х 0,01

( = 9,6ч.

2 2T/D 0,621/2-10-'

Проверяем надежность полученных результатов и применимость урав нения (XXVI.5). Для этого подставляем найденные величины в уравнение (XXVI.10):

0,5> 5,6 У2-10-Ч.9,6-3600 > 0,046.

434

435

Условия применимости уравнения (XXVI.5) выполняются, так как

Повторяем расчет и вычисляем / для х = 0,2 см:

0,2

Z=0,6 = : / = 3875 ч.

21/2-10-»

Проверяем применимость уравнения (XXVI.5) для х = 0,2 см:

0,5 > 5,6 У2Л0=ШШ0 0,93.

Условие применимости уравнения не выполняется: I (хтах) < bfiVDt. Последний результат не надежен.

2. Рассчитайте время, за которое ширина диффузионной размытой зоны между сплавом АВ и металлом В станет равной 0,1 см и

D = const = 2- Ю-8 см2/с.

Решение. Ширина диффузионной размытой полосы 6 при диффузии в бесконечно протяженном теле (расстояние между фронтами диффузии) равна 2L или

6 = 2? = 2-5,6 УШ; 2.56 1/2-10-»г =0,1; г=11 ч.

3. На дно цилиндрического сосуда, залитого водой, помещен слой

сахара. Сахар, растворяясь, диффундирует в объем раствора. Над

сахаром раствор насыщен и концентрация его с0 постоянна. Высота

столба жидкости 20 см. Вычислите, на каком растоянии х от границы

раздела сахар—раствор относительная концентрация с/с„ станет равной 0,8 через 16 сут; D = 0,25 см2/сут. Учтите, что для данных условий

(/, D), согласно уравнению (XXVI. 10), / = 11,2 см при 298 К.

Решение. Поскольку происходит нестационарная диффузия в полубесконечном пространстве, то для расчета используем уравнения (XXVI.7) и (XXVI-9):

0,8 = (1 — erf Z); erfZ = 0,2 Z = 0,2; 0,2 = */2 I/O,25-16; * = 0,8сМ.

страница 171
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205

Скачать книгу "Сборник примеров и задач по физической химии" (3.96Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
стопор для двери напольный круглый
триплексное сканирование артерий метро бабушкинская
учеба парикмахер курсы москва
прокат гидроскутеров в казани

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(03.12.2016)