Для подавляющего большенства процессов кинетическая функция инвариантна относительно концентрации активного реагента и температуры. Иными словами, каждому значению безразмерного времени х соответствует вполне определенное значение
, которое имеет одно и то же значение для любых постоянных значений С и Т. Поясним смысл этого утверждения на примере некоторых простых моделей процессов растворения.
1. Исходный продукт представляет собой совокупность сферических частиц одинакового размера, скорость растворения которых пропорциональна поверхности. В этом случае справедливо следующее дифференциальное уравнение для скорости растворения:
(29)
где m – масса частицы;
F – поверхность частицы;
k0 – константа скорости реакции, не зависящая от температуры;
- порядок реакции;
Е – энергия активации;
R – газовая постоянная.
Если обозначить текущий радиус растворяющейся частицы через r, а её начальный радиус через r0, получим, что , а
, где
- плотность твердой фазы. Поэтому:
(30)
Если растворение протекает при постоянных концентрациях и температуре, то интегрирование дает:
(31)
Таким образом, для рассматриваемой модели радиус растворяющейся частицы уменьшается во времени по линейному закону.
Время полного растворения определяется из условия (частица полностью растворилась):
(32)
Доля нерастворившегося продукта определяется очевидным соотношением
, с учетом которого уравнение (31) можно записать так:
(33)
Характеристические графические зависимости для разных С и Т представлены на рис.3.
Рис.3. Зависимость доли нерастворившегося компонента от времени при различных условиях для продукта, состоящего из полностью растворившихся сферических частиц.
Температура: . Концентрация моль/л:
С учетом выражения (32) последнее уравнение можно переписать в виде или:
(34)
Определение жесткости и умягчение
воды.
Цель работы -
проведение анализа воды на жесткость и умягчение воды. ...
Газификация углей
В связи со сложной экологической ситуацией
современная технология ищет новых
решений химических,
энергетических проблем, проблем добычи природных ископаемых.
...
Разработка энергосберегающей технологии ректификации циклических углеводородов
Процесс ректификации
играет ведущую роль среди процессов разделения промышленных смесей. Большая
энергоемкость процесса делает поиск оптимальных схем разделения актуальной
задачей химическо ...