Общие соображения по кинетике . Часть 2
В связи с изложенным описание кинетики процесса в его общем виде каким-либо обобщающим уравнением представляет чрезвычайно сложную задачу и едва ли может привести к сколько-нибудь приемлемому решению без больших упрощений, сводящих на нет смысл обобщения. Поэтому обычно бывает целесообразно с самого начала ограничить задачу следующими простейшими условиями, наиболее часто встречающимися при практическом осуществлении реакций в смесях твердых веществ:
1) возможная анизотропия компонентов реакционной смеси не сказывается в сколько-нибудь существенной мере на кинетике процесса;
2) форма зерен обоих реагентов близка к правильной; зерна каждого реагента в результате классификации их по крупности можно считать практически равновеликими друг другу;
3) скорость процесса не ограничена скоростью теплообмена между реагирующими веществами и окружающей их средой и соответственно не зависит от скорости плавления или кристаллизации1;
4) в силу большого различия в подвижности частиц реагентов можно считать, что массопередача осуществляется за счет движения частиц лишь одного реагента;
5) по истечении относительно небольшого времени с начала реакции на всем ее протяжении имеется резко отделенный от других слоев слой продукта АВ реакции, по сравнению с которым слой (АВ + В) имеет пренебрежимо малую толщину;
6) процесс можно считать квазистационарным, так как в любой момент он является саморегулирующимся (скорость всех составляющих его стадий зависит от скорости самой медленной из них).
Решение задачи, ограниченной этими условиями, остается все же достаточно сложным и может быть выполнено лишь приближенно с некоторыми дальнейшими упрощениями. Результаты такого решения, естественно, зависят от характера этих упрощений (или допущений) или, иначе, от метода подхода к задаче.
Используем один из таких методов [367].
Заметим, что движущая сила собственно реакции пропорциональна произведению некоторых степеней концентраций реагентов А н В па. поверхности взаимодействия:
Если процесс происходит за счет диффузии реагента А через нарастающий слой продукта АВ к поверхности реагента В (при толщине слоя АВ + В, близкой к нулю), то концентрацию последнего, на реакционной поверхности можно считать постоянной. Соответственно этому можно написать
(99)
где К — постоянный коэффициент, включающий в себя концентрацию реагента В на поверхности раздела В — АВ. Для чрезвычайно большого числа реакций m = 1. При достаточной частоте В значение его молярной концентрации на поверхности раздела В — АВ можно считать равным 1. Тогда движущая сила собственно реакции (первого порядка при F = const) выразится значением концентрации СА реагента А на поверхности В — — АВ:
Из уравнений (98) — (986) следует
Другие части:
Общие соображения по кинетике . Часть 1
Общие соображения по кинетике . Часть 2
Общие соображения по кинетике . Часть 3