Разветвленные цепные реакции

Разветвленные цепные реакции – это реакции, в которых число образующихся активных частиц больше, чем число активных частиц, вступивнших в реакцию.

Скорость таких реакций быстро увеличивается и может произойти взрыв, хотя температура и не повышается настолько, чтобы был возможен тепловой взрыв. Переход разветвленной реакции во взрывной режим возможен только при определенных давлениях и температурах реагирующей смеси. При определенной температуре существуют такие пределы давлений, в области которых возможен взрыв или воспламенение.

Рассмотрим зависимость нижнего и верхнего пределов воспламенения от температуры.

Т_А Т' Т

Кривая САВ является границей самовоспламенения горючей смеси. В заштрихованной области реакция достигает стадии воспламенения или взрыва (полуостров воспламенения). Вне этой области реакция течет медленно и воспламенение невозможно. Ветвь АВ отвечает нижнему пределу воспламенения, ветвь АС – верхнему пределу воспламенения, т. А – мыс воспламенения. Ниже температуры самовоспламенение не наступает ни при каких давлениях. Температуре соответствует нижний предел давления Р₁ и верхний Р₂, ниже и выше которых воспламенение невозможно.

1. Если разветвленная реакция протекает ниже нижнего предела давления АВ, то цепи не развиваются из-за их обрыва на стенках сосуда. Нижний предел зависит от диаметра сосуда, материала стенок, состава смеси (добавок инертного газа), незначительно от Т.

2. С ростом давления обрыв цепей подавляется, они сильно разветвляются, реакция ускоряется и заканчивается самовоспламенением и взрывом.

3. При достижении верхнего предела воспламенения разветвление цепей снова затрудняется из-за их обрыва в объеме в результате тройных столкновений (с частицами загрязнений, концентрация которых растет с давлением). Верхний предел зависит от температуры, природы и количества примеси.

Таким образом, возникновение цепного воспламенения или взрыва объясняется лавинообразным нарастанием числа активных частиц (что свойственно радикалам) при постоянной температуре в результате протекания разветвленной цепной реакции.

Дата добавления: 2014-01-06