Адиабатический тепловой взрыв

 

Для самоускорения химической реакции за счет накопления тепла в системе необходимо выполнение двух условий:

а) смесь должна обладать запасом энергии, которая выделяется в ходе реакции в виде тепла, то есть реакция должна быть экзотермической;

б) скорость реакции должна увеличиваться с ростом температуры.

Эти условия не жесткие. Экзотермических реакций довольно много. Второе условие удовлетворяется в подавляющем числе случаев.

Скорости изменения температуры и реакции:

 

 

где k₀ – предэкспонента константы скорости реакции;

C₀ – начальная концентрация исходного вещества;

T₀ – начальная температура смеси;

T_max – максимальная температура продуктов реакции;

n – порядок реакции (стехиометрический коэффициент для данного вещества в уравнении реакции);

r₀ – начальная плотность смеси.

 

Характер кривых, описывающих тепловое самовоспламенение, представлен на рисунке.

Общий характер кривых подобен случаю цепного самовоспламенения. Тоже имеется период, когда реакция почти не идет, а затем протекает с высокой скоростью.

Характер приведенных кривых становится наиболее ярко выраженным при больших энергиях активации E. Если за период индукции принять время, в течение которого скорость реакции достигает 5 % от своего максимального значения, то для отношения период индукции равен 85 % времени всего процесса, а при – уже 99,97%.

Время, за которое достигается максимальная скорость реакции, – это адиабатический период индукции:

 

при n = 1;

при n = 2.