2015-04-17
1061
| Вещество | Тс, К при давлении р×10-5 Па: | |||||
| 1,013 | 5,065 | 10,13 | 15,18 | 20,26 | 25,23 | |
| Бензин | ||||||
| Бензол |
Катализаторы, как известно, делятся на положительные (ускоряющие) и отрицательные (замедляющие реакцию). Положительные катализаторы снижают температуру самовоспламенения, а отрицательные - повышают. Каталитическими свойствами могут обладать стенки сосуда, в котором находится горючая смесь. С увеличением каталитической активности материала стенки сосуда Тс снижается.
Температура самовоспламенения смеси горючих веществ обычно не подчиняется правилу аддитивности. Так, например, температура самовоспламенения смеси метанола и диэтилового эфира разного состава всегда ниже рассчитанной по правилу аддитивности.
Таким образом, приведенные данные показывают, что температура самовоспламенения действительно не является константой, а зависит от множества факторов. Истинное ее значение в точке С на рис.2 экспериментально можно определить только путем прямого измерения температуры. Однако современные средства измерений не позволяют пока это сделать с достаточной степенью точности, поскольку неизвестно, в какой именно точке объема горючей смеси возникает первоначальный очаг горения. Тепловая теория самовоспламенения подсказывает выход из данной ситуации. В точке касания С, с одной стороны, существует равенство тепловыделения и теплоотвода. С другой стороны, в точке С каждая функция является касательной к другой, т.е. производные по температуре от q+ и q_ также должны быть равны между собой В математической форме это будет иметь следующий вид:
|
|
|
Qгop×V×ko×Cгop×Cок×exp(-E/RTc) = a (T-To)-S (12)
и для производных:
Qгop×V×ko×Cгop×Cок×exp(-E/RTc)×E/RTc2 = a×S (13)
Разделив (27) на (28), получим:
RTc2/E = Tc - To. (14)
Путем несложных математических преобразований из этого квадратного уравнения можно найти выражение для Тс, которое будет иметь вид:
Тс = То + RTc2 / Е. (15)
Из рис.2 видно, что при самовоспламенении смесь в сосуде нагревается от температуры То до Тс. Расчеты показывают, что разница между ними невелика. Например, для углеводородов она равна всего 30 °С.
Это обстоятельство используется на практике: за температуру самовоспламенения принимается наименьшая температура стенки сосуда, при которой происходит самовоспламенение.
Так как температура самовоспламенения сильно зависит от условий ее определения (от материала сосуда, его формы, размеров и т.д.), то чтобы исключить этот отрицательный момент, в нашей стране и за рубежом законодательным путем установлены одинаковые для всех лабораторий условия испытаний, зафиксированные в ГОСТе 12.1.044. Следует отметить, что методика эта универсальна и применяется для определения температуры самовоспламенения газов, жидкостей и твердых горючих веществ.
|
|
|
В настоящее время температура самовоспламенения определена для многих веществ, и ее можно найти в справочной литературе. Однако не для всех. Для алканов, ароматических углеводородов и алифатических спиртов она может быть приближенно рассчитана по условной средней длине молекулы соединения. Метод расчета будет изучаться на практическом занятии.
