Химическая термодинамика. Теория горения и взрыва

Шедько Е.И.

Теория горения и взрыва

Конспект лекций

Для студентов специальности 170102

Пермь, 2010

Содержание

1. Основы химической термодинамики............................. 3

1.1. Химическая термодинамика................................. 3

1.2. Применение 1-го закона термодинамики к химическим

процессам................................................. 3

1.3. Теплоты реакций........................................... 4

1.4. Законы Гесса и Кирхгофа.................................... 6

1.5. Второй закон термодинамики в применении к химическим

процессам.................................................. 8

1.6. Равновесие в химических реакциях........................... 9

1.7. Вычисление константы равновесия.......................... 15

1.8. Скорость химической реакции.............................. 18

1.9. Адиабатическая температура сгорания. Температура взрыва..... 19

1.10. Сложные реакции. Метод квазистационарных концентраций... 23

1.11. Цепная неразветвленная реакция........................... 23

1.12. Особенности взрывных реакций............................ 25

1.13. Цепное самовоспламенение................................ 26

1.14. Тепловое самовоспламенение.

Адиабатический тепловой взрыв........................... 29

2. Горение веществ............................................ 30

2.1. Основные особенности процессов горения.................... 30

2.2. Воспламенение газовых взрывчатых систем................... 31

2.3. Горение газов............................................ 34

2.4. Горение конденсированных взрывчатых веществ.............. 37

2.5. Горение порохов.......................................... 40

3. Ударные и детонационные волны. Взрыв....................... 43

3.1. Условия возникновения ударных волн....................... 43

3.2. Плоская прямая ударная волна.............................. 44

3.3. Общая характеристика и основные зависимости детонационной

волны................................................... 50

3.4. Вычисление параметров детонационной волны............... 54

3.5. Детонация конденсированных ВВ........................... 56

3.6. Предельные условия устойчивости детонации................ 57

3.7. Основные физические явления, происходящие при взрыве...... 58

Список литературы............................................ 64

Основы химической термодинамики

Химическая термодинамика

Химическая термодинамика изучает химические процессы с термодинамической точки зрения. В отличие от технической термодинамики, она рассматривает процессы, в которых происходят внутримолекулярные изменения рабочего тела, то есть из одних веществ образуются другие. В ходе химической реакции разрушаются старые связи между атомами и возникают новые. При этом происходит выделение или поглощение энергии. Энергия, которая может проявиться только в результате химической реакции, называется химической энергией. Она составляет часть внутренней энергии системы.

В химических реакциях всегда происходит изменение состава системы, то есть происходит перераспределение массы между реагирующими веществами и продуктами реакции. Таким образом, в химических реакциях масса должна являться одной из величин, которые характеризуют состояние системы, то есть масса является дополнительным параметром состояния. Процесс перераспределения массы в изолированной системе может произойти только в результате внутренней неравновесности. Возникновение процесса в такой системе возможно лишь при существовании неравновесного поля химического потенциала j. Химическая реакция идет в направлении уменьшения j. При этом изменяются и другие параметры состояния: внутренняя энергия, энтальпия, энтропия и др.

Таким образом, химическая реакция может рассматриваться как термодинамический процесс. Следовательно, для нее должны действовать и законы термодинамики.