દહન પ્રક્રિયાઓની રસાયણશાસ્ત્ર. વિસ્ફોટ ઊર્જા

વિસ્ફોટ ઊર્જા

ઊર્જાના અન્ય સ્ત્રોતો પર વિસ્ફોટકોના મુખ્ય ફાયદા એ કોમ્પેક્ટનેસ, પરિવહનક્ષમતા અને તે હકીકત છે કે ઊર્જા પ્રકાશન ટૂંકા ગાળામાં થઈ શકે છે, જેનાથી તે વિશાળ શક્તિને વિકસિત કરી શકે છે. તેથી, 1 કિલોના સમૂહ અને 1.65 ગ્રામ / સેમી 3 ઘનતાવાળા ગોળાકાર ચાર્જના વિસ્ફોટ સાથે, જે શક્તિશાળી વિસ્ફોટક બનેલું છે - હેક્સોજેન, કેન્દ્રમાં ઉત્સાહિત (પ્રારંભ કરેલું), પદાર્થ દ્વારા વિસ્ફોટક પરિવર્તનનો ફેલાવો વેગ 8300 મી / સેકંડ છે. માર્ગ આર  (ચાર્જની ત્રિજ્યા), જે ડિટોનેશન પસાર કરશે, તે સમાનતાથી નક્કી કરવામાં આવે છે

ક્યાં ગુપ -  અનુક્રમે માસ અને ચાર્જ ઘનતા.

પ્રક્રિયાના અમલીકરણ સમય - τ = આર / ડી (ડી  - વિસ્ફોટ વેગ).

પાવર એન  (કેજે / ઇ), વિસ્ફોટ દરમિયાન વિકસિત, અનુમાનિત કરી શકાય છે, પ્રકાશિત ગરમી જથ્થો જાણીને ક્યૂ  1 કિલો આરડીએક્સના વિસ્ફોટક પરિવર્તન સાથે:

આરડીએક્સ માટે ક્યૂ  = 5420 કેજે / કિલો. ગણતરી કરાયેલ શક્તિ વધારે પડતી મર્યાદિત છે, કારણ કે જે સમયગાળા દરમિયાન વિસ્તૃત ગેસ કામ કરે છે તે ધ્યાનમાં લેવામાં આવતું નથી. તે નોંધવું જોઇએ કે તે વિશ્વનાં સૌથી મોટા પાવર પ્લાન્ટની ક્ષમતા કરતા વધી ગયું છે. આવા ઝડપી પરિવર્તન માટે સક્ષમ વિસ્ફોટકો કહેવામાં આવે છે વિસ્ફોટથી.

વિસ્ફોટક વિસ્ફોટકોએ વિસ્ફોટકો શરૂ કર્યા હતા, જેનો વ્યવહારિક રીતે કોઈ સ્વતંત્ર ઉપયોગ થયો નથી અને તેનો ઉપયોગ માત્ર વિસ્ફોટકોની તૈયારી માટે થાય છે. વિસ્ફોટના સાધન (વિસ્ફોટક કેપ્સ, વિસ્ફોટક કારતુસ, ફ્યુઝ, ડિટોનેટિંગ કોર્ડ્સ, વગેરે) એક વિશિષ્ટ પેટા જૂથમાં જોડાય છે. બ્લાસ્ટિંગ વિસ્ફોટકો, ગનપાઉડર અને વિસ્ફોટકો વિસ્ફોટક સામગ્રીનો સમૂહ બનાવે છે. ગોળીબાર દરમિયાન વિસ્ફોટકો અને દહન દરમિયાન બંને, ગેસમાં વિસ્ફોટકોના રૂપાંતર પર વધારાની શરતો લાદવામાં આવે છે: બંદૂકધારી માટે - વિવિધ દબાણમાં સ્થિર રાજ્ય દહન, વિસ્ફોટકો માટે વિસ્ફોટકો - પદાર્થ દ્વારા પરિવર્તનની ખૂબ ઊંચી દર.

જો કે, વિસ્ફોટકો માત્ર ઝડપી પરિવર્તનોમાં સક્ષમ નથી. જો તમે પરંપરાગત માધ્યમોથી વિસ્ફોટકોની થોડી માત્રાને સળગાવી દો અને વાયુના વિસર્જનને અવરોધ્યા વિના વાતાવરણીય પરિસ્થિતિઓમાં બર્ન કરવા દો, તો દહન ધીમે ધીમે અને શાંત થઈ જશે. ભ્રષ્ટાચાર દ્વારા બિનકાર્યક્ષમ વિસ્ફોટકોના વિનાશની પદ્ધતિ આ આધારિત છે, યોગ્ય અમલીકરણ સાથે, તે સલામત અને અનુકૂળ છે. અયોગ્ય દહનના કિસ્સામાં, સંજોગો ઊભી થઈ શકે છે, જેના હેઠળ દહન વિસ્ફોટકોના વાયુઓમાં ઝડપી પરિવર્તન સાથે આપમેળે વિસ્ફોટમાં ફેરવાશે.

વિસ્ફોટ શું છે? વિસ્ફોટ એ પદાર્થના ભૌતિક અથવા રાસાયણિક પરિવર્તનનો ઉલ્લેખ કરે છે, જેમાં તેની ઊર્જા ઝડપથી કોમ્પ્રેશનની ઊર્જા અને પદાર્થની હિલચાલ અથવા તેના પરિવર્તન અને પર્યાવરણના ઉત્પાદનોમાં પસાર થાય છે.  વિસ્ફોટની શક્તિ અલગ હોઈ શકે છે. રાસાયણિક, વિદ્યુત, પરમાણુ, થર્મોન્યુક્લિયર, થર્મલ, ગતિશીલ ઊર્જા, સ્થિતિસ્થાપક સંકોચન ઊર્જા પ્રકાશન વિસ્ફોટક પ્રક્રિયાઓ સાથે થઈ શકે છે. દાખલા તરીકે, સામગ્રીના વિનાશની ઇલેક્ટ્રિક-સ્પાર્ક પદ્ધતિમાં, માઇક્રોએક્સપ્લોઝનો ઉપયોગ થાય છે, જે ઊર્જાનો સ્ત્રોત એ વિદ્યુત વિસર્જન છે અને ઊર્જાના વાહક બાષ્પીભવન અને વિઘટનની ઉત્પત્તિ અથવા ડિસ્ચાર્જ હાથ ધરવામાં આવે છે તે માધ્યમને ગરમ કરે છે. કોમ્પ્રેસ્ડ ગેસ સિલિંડરો, સ્ટીમ બોઇલર્સ, હાઇ પ્રેશર વાહિનીઓના વિનાશને લીધે થતો વિસ્ફોટ હાઈ સ્પીડ પર પણ આગળ વધી શકે છે અને આસપાસની જગ્યાને ગંભીર નુકસાન પહોંચાડે છે.

જોકે, મુખ્યત્વે સંભવિત રાસાયણિક ઉર્જાનો ઉપયોગ એ છે કે, ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં (રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાના પરિણામે) ઘણા પદાર્થો ઝડપથી કોમ્પ્રેસ્ડ વાયુઓની ઊર્જામાં પસાર થઈ શકે છે. આવા પરિવર્તનોમાં સક્ષમ પદાર્થોને વિસ્ફોટક કહેવામાં આવે છે, અને વિસ્ફોટ - રાસાયણિક. ભવિષ્યમાં, વિસ્ફોટ હેઠળ, ખાસ રિઝર્વેશન વિના, અમે માત્ર રાસાયણિક વિસ્ફોટને સમજીશું, અને વિચારણા હેઠળની બધી પ્રક્રિયાઓ રાસાયણિક વિસ્ફોટ દરમિયાન થતી પ્રક્રિયાઓને આભારી છે.

વિસ્ફોટની રજૂઆત કરવામાં આવતી ઊર્જાની સંખ્યા દ્વારા શોધી શકાય છે. આ પ્રક્રિયા કેટલીકવાર સાધનસામગ્રીના પરિમાણો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે (ઉદાહરણ તરીકે, ન્યુમેટિક રેડિયેટર્સ માટે - ચેમ્બર વોલ્યુમ અને કોમ્પ્રેસ્ડ એરના દબાણ દ્વારા), તે તેની ઊર્જા નક્કી કરવામાં સક્ષમ હોવું જોઈએ. એક ન્યુમેટિક રેડિયેટર માટે, તે સમાન છે પીવી /(કે  - 1), ક્યાં આર  - સંકુચિત ગેસનો દબાણ; વી -  ચેમ્બર વોલ્યુમ; કે -  સુધારણા પરિબળ (હવા માટે કે  = 1.4), ઇલેક્ટ્રીક-ડિસ્ચાર્જ રેડિયેટર માટે - યુસી2/2,   ક્યાં સાથે  ક્ષમતા યુ - તાણ રાસાયણિક વિસ્ફોટકોની ઊર્જા મોટા ભાગે કિલોગ્રાઉસ દીઠ કિલોગ્રામમાં વિસ્ફોટની ગરમી દ્વારા સેટ કરવામાં આવે છે. સ્વાભાવિક રીતે, સ્રોતોની તુલનામાં એકમથી બીજામાં ઊર્જા સ્થાનાંતરિત થાય છે (કેલરીથી જૌલ્સ, વગેરે).

વિસ્ફોટના વિચારણાના સંબંધમાં, ચાલો પ્રક્રિયાને સ્પર્શ કરીએ, તેનાથી વિપરીત ચોક્કસ હદ સુધી, આચ્છાદન, જે ટેક્નોલોજીમાં લાગુ થવાનું શરૂ થઈ રહ્યું છે. વિસ્ફોટક ચાર્જના વિસ્ફોટથી, ઉર્જા સ્તર બાહ્ય વાતાવરણ પર કામ કરવા વિસ્તરણને કારણે ગેસને મંજૂરી આપે છે. બળતરા પર સ્રોતની આસપાસના પર્યાવરણના પદાર્થનું સ્રોત કરતા વધારે દબાણ હોય છે, અને જ્યારે અલગ અવરોધ દૂર કરવામાં આવે છે ત્યારે તે સ્રોતની અંદર જવું શક્ય છે. આ પ્રકારની પ્રક્રિયા વેવમાં ખલેલ લાવી શકે છે. ઇમ્પલ્સનનું સૌથી સરળ ઉદાહરણ ઇલેક્ટ્રિક બલ્બનું બલ્બ (તેને ખાલી કરવામાં આવે છે), હવામાં તૂટી જાય છે. માધ્યમનું દબાણ વધારે હોય છે, જ્યારે ગૌણ ભાંગી પડે છે ત્યારે વધુ ઊર્જા છૂટું થઈ શકે છે. ઊંડા કૂવાઓમાં, તે નાના પહાડોમાં પણ નોંધપાત્ર બને છે. પાણીની વિસ્ફોટ દરમિયાન એક સમાન ઘટના જોવા મળે છે, જ્યારે હાઇડ્રોસ્ટેટિક દબાણની ક્રિયા હેઠળ વિસ્તૃત વિસ્ફોટ ઉત્પાદનો પતન થાય છે. ધરતીકંપોમાં, તેને જળાશયમાં ઉત્પન્ન થયેલા વિસ્ફોટની બીજી અસર તરીકે ગણવામાં આવે છે, જેમાં તેની પૂરતી ઊંડાઈ હોય છે.

કેમિકલ વિસ્ફોટ  - હાઇ સ્પીડ, ગરમી ઉત્પન્ન અને ઊંચા દબાણમાં સંક્રમિત વાયુઓની રચનામાં પરિભ્રમણ કરેલા પદાર્થનું રાસાયણિક પરિવર્તન સ્વયં-પ્રસારિત કરવું. ડિટોનેશન એ ચોક્કસ પદાર્થ માટે સતત, મહત્તમ ઝડપ સાથે કરવામાં આવેલા વિસ્ફોટનો એક વિશિષ્ટ કેસ છે.

સૌ પ્રથમ, વિસ્ફોટ દરમિયાન પ્રકાશિત થયેલ ઉર્જા (ગરમીની માત્રા) નો અંદાજ કાઢવો આવશ્યક છે. પ્રતિક્રિયાઓ બે પ્રકારની હોય છે - ગરમી (એક્સથોથેમિક) છોડવા અને શોષણ (એંડોથર્મિક) સાથે. અણુઓના નિર્માણની ગરમી - પરમાણુથી સંયોજનો (પછીની રચનાની ગરમી શૂન્ય છે) - કાં તો નકારાત્મક હોઈ શકે છે (તત્વોમાંથી તેમના રચના પર વધારાની ઊર્જા ખર્ચવી જરૂરી છે) તેમજ હકારાત્મક. વિસ્ફોટકોમાંથી ઉષ્મા છોડવામાં આવે છે સામાન્ય રીતે જ્વલનશીલ ઘટકો અને ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ (ઓક્સિજન) વચ્ચેની પ્રતિક્રિયાને કારણે થાય છે, જે તેનો ભાગ છે. જો વિસ્ફોટક એક વ્યક્તિગત રાસાયણિક સંયોજનો છે, તો તે પરમાણુમાં જુદા જુદા જૂથો હશે, જો મિશ્ર હોય, તો તે વિવિધ પદાર્થો છે જે મિશ્રણ બનાવે છે. તેમના ગુણોત્તર પદાર્થની ઓક્સિજન સંતુલન નક્કી કરે છે. જ્યારે ઓક્સિજન વિસ્ફોટકના દ્વિતિય ઘટકને સંપૂર્ણપણે ઓક્સિડાઇઝ કરવા માટે પૂરતો નથી, ત્યારે સંતુલન નકારાત્મક છે. હકારાત્મક ઓક્સિજન સંતુલન ધરાવતા પદાર્થોમાં, વિસ્ફોટમાં ઓક્સિજનનો ભાગ બિનઉપયોગી રહે છે અને તે અસંતૃપ્ત રીતે હારી જાય છે. યોગ્ય ઓક્સિડન્ટ્સ અને જ્વલનયોગ્ય પસંદ કરીને સંયુક્ત વિસ્ફોટકોના ગુણધર્મો બદલી શકાય છે.

ઓક્સિજન સંતુલનની ઓક્સિડેશન માટે જરૂરી ઓક્સિજનની ખામી અથવા વધારે (ગ્રામમાં) અથવા ઓક્સિડેશન દરમિયાન 100 વિસ્ફોટક અવશેષ તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. ટેટ્રાનિટ્રોમેટિઆ સી (ΝO2) 4 માટે તે +49, એમોનિયમ નાઇટ્રેટ ΝH4ΝΟ3 - +20, ટ્રૉટાઇલ સી 7H5N3O6 - -74, હેક્સોજન (СH2N2) 3 - -21.6 જેટલું છે. વ્યાખ્યા દ્વારા મહત્તમ નકારાત્મક ઓક્સિજન સંતુલન હાઇડ્રોજન (-794) માટે છે, મહત્તમ હકારાત્મક ઓક્સિજન (+100) માટે છે.

નકારાત્મક ઓક્સિજન સંતુલન સાથેના વિસ્ફોટકોનું ઉદાહરણ ટ્રૉટાઇલ છે, જે સામાન્ય હાઇ-વિસ્ફોટક છે. તેનું રાસાયણિક નામ ત્રિનિરોટ્રોલ્યુન છે; નામો ટોલ, ટીએનટી મળી આવે છે. સ્ટ્રક્ચરલ ફોર્મ્યુલામાંથી જોઈ શકાય છે, જ્વલનશીલ ઘટકો - હાઇડ્રોજન અને કાર્બન અને ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટના અણુઓ - ઓક્સિજન છે, જે નાઇટ્રો જૂથ (NO2) નો ભાગ છે, TNT અણુમાં હજુ સુધી એકબીજા સાથે જોડાયેલા નથી:

પદાર્થના સૂત્રના આધારે, તમે તે દિશામાં કઈ દિશામાં આગળ વધશો તે સ્પષ્ટ કરી શકો છો, આ કિસ્સામાં કયા ઉત્પાદનો બનાવી શકાય છે. ટીએનટી માટે, વિસ્ફોટક વિઘટનની પ્રતિક્રિયા નીચે મુજબ છે:

ઉત્પાદનોની રચના વિસ્ફોટની સ્થિતિ અને તેમના અંતિમ રાજ્ય (વિસ્તરણની ડિગ્રી) પર આધારિત છે. ઘણી વિસ્ફોટક સિસ્ટમો પ્રથમ એવી શક્તિઓનો ખ્યાલ છે જે મહત્તમ ઉર્જાને મુક્ત કરે છે. આમ, એક પદાર્થમાં જે CaH4McOd ના ફોર્મ્યુલા ધરાવે છે, તે પ્રમાણમાં ઓછી ઓક્સિજનની સાથે [ ડી< (2એ + બી / 2)] સૌ પ્રથમ, હાયડ્રોજનને સૌથી ફાયદાકારક તરીકે ઓક્સિજન સાથે પ્રતિક્રિયા આપવામાં આવે છે, કેમકે એચ 2 ઓ બનાવવા દરમ્યાન ઓક્સિજન દીઠ એકમ દીઠ 255 કેજે અને 187 કેજે / સીઓ 2 ની રચના દરમિયાન (CO2 ની રચનાની ગરમી 379 કેજે / એમઓએલ) છે.

વિસ્ફોટકોના પરિવર્તનની ગરમીની ગણતરી કરવાનો અભિગમ, જેમાં શક્ય પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનો રેકોર્ડ કરવામાં આવે છે, જેનું નિર્માણ તેની મહત્તમ થર્મલ અસરને સુનિશ્ચિત કરે છે, તેને મહત્તમ ઓપરેશનના સિદ્ધાંત તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. અમુક અંશે ગણતરી પ્રક્રિયાને આદર્શ બનાવે છે અને સકારાત્મક અથવા સહેજ નકારાત્મક ઑક્સિજન સંતુલન સાથે સિસ્ટમ્સ માટે સૌથી વધુ ચોકસાઈ આપે છે. હકીકતમાં, વિસ્ફોટ ઉત્પાદનો (પી.ટી.) ની રચના સામાન્ય રીતે આ ગણતરી સાથે સુસંગત નથી. બાદમાં તે હકીકત છે કે વિસ્ફોટ પછી કેટલાક સમય માટે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા ચાલુ રહે છે અને હકારાત્મક અને નકારાત્મક થર્મલ અસરો બંનેની પ્રતિક્રિયાઓના ઉત્પાદનો વચ્ચે સંતુલન સ્થાપિત થાય છે. પછીના ઉદાહરણો પ્રતિક્રિયાઓ છે

નકારાત્મક ઓક્સિજન સંતુલન સાથેની સિસ્ટમ્સની અંદાજિત ગણતરી માટે, તમે મહત્તમ વોલ્યુમના સિદ્ધાંતના આધારે લે ચૅટેલિયર પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરી શકો છો, અને જો વોલ્યુમ સમાન હોય તો, મોટા ગરમી પ્રકાશન સાથેની પ્રતિક્રિયા પ્રાધાન્ય આપે છે. વિસ્ફોટ ઉત્પાદનોની અંતિમ સ્થિતિ નક્કી કરવા માટેની પદ્ધતિ સૌથી માન્ય છે. મુખ્ય પ્રતિક્રિયા એ કાર્બન માટે CO નું ઓક્સિડેશન છે. જો ઓક્સિજન અવરોધિત હોય, તો તે CO અને H2 ની વધારાની ઓક્સિડેશન પર સમાન રીતે ખર્ચવામાં આવે છે. આ કિસ્સામાં આરડીએક્સના વિઘટનની પ્રતિક્રિયા નીચે મુજબ છે:

વિસ્ફોટ ઉત્પાદનોની રચનાની વધુ ચોક્કસ ગણતરી ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓની ગતિવિજ્ઞાન અને શરતોને ધ્યાનમાં લઈને કરવામાં આવે છે. ઉચ્ચ તાપમાન અને દબાણમાં પદાર્થની સ્થિતિ પર વિશ્વસનીય માહિતીની અભાવને કારણે આ ગણતરીઓની ચોકસાઈ હંમેશાં પૂરતી હોતી નથી. ગરમી અને વિસ્ફોટ ઉત્પાદનોની રચના પરનો ડેટા પ્રાયોગિક રીતે મેળવવામાં આવે છે, જેના માટે વિસ્ફોટની તપાસની ખાસ પદ્ધતિઓ વિકસાવવામાં આવી છે અને સફળતાપૂર્વક ઉપયોગ કરવામાં આવી છે.

પહેલાથી નોંધ્યું છે કે, વિસ્ફોટ ઊર્જા વિસ્ફોટકોના વિસ્ફોટક પરિવર્તનની ગરમી દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. પૂર્વવર્તી અને વિસ્ફોટના ઉત્પાદનોની રચનાની ગરમીને જાણતા અને હેસ કાયદાનો ઉપયોગ કરીને (પ્રક્રિયાના થર્મલ અસર પરિવર્તન માર્ગ પર આધારિત નથી, પરંતુ તત્ત્વોના પ્રારંભિક અને અંતિમ સ્થાને), અમે ગરમી અને વિસ્ફોટના અન્ય પરિમાણોની ગણતરી કરી શકીએ છીએ. આ ગણતરીઓ ભૌગોલિકીય ઇજનેરની પ્રથામાં પણ થઈ શકે છે, કેમ કે મિશ્ર વિસ્ફોટક અને ગનપાઉડરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે અને વધતી માત્રામાં તેનો ઉપયોગ કરવામાં આવશે.

પ્રવાહી બળતણવાળા દાણાદાર એમોનિયમ નાઈટ્રેટમાંથી ઇડાનિટ પ્રકારના સસ્તા વિસ્ફોટક મિશ્રણની ગણતરી કરો. ગણતરીના સરળતા માટે, ઉપયોગમાં લેવાતા પેટ્રોલિયમ ઉત્પાદનોને બદલે - સૌર તેલ અથવા કેરોસીન, જે પદાર્થોનું મિશ્રણ છે - બેન્ઝિન (C6H6) લો. જ્યારે કેસ વિસ્ફોટક મિશ્રણ ઘટકો અને ઓક્સિજન સંતુલન સૂચન દ્વારા સ્પષ્ટ થયેલ છે તે કિસ્સામાં ધ્યાનમાં લો. ચાલો જોઈએ કે બેન્ઝિન અને એમોનિયમ નાઇટ્રેટનું મિશ્રણ -10 નું ઑક્સિજન સંતુલન હોવું જોઈએ, નહીં તો 100 ગ્રામ મિશ્રણને સંપૂર્ણપણે ઓક્સિડાઇઝ કરવા માટે 10 ગ્રામ ઓક્સિજનનો અભાવ રહેશે. પ્રારંભ કરવા માટે, અમે કાર્યને સંતોષવા માટે મિશ્રણમાં કઈ રચના હોવી જોઈએ તે નિર્ધારિત કરીશું.

ઉકેલને સરળ બનાવવા માટે, ચાલો કલ્પના કરીએ કે આપણા વિસ્ફોટકો, જેમ કે, તે બે ભાગો ધરાવે છે - ઘટકોમાંથી એક (આ કિસ્સામાં, બળતણ, કારણ કે સંતુલન નકારાત્મક છે), જરૂરી સંતુલન પૂરું પાડતી રકમ અને શૂન્ય ઑક્સિજન સંતુલનના નિર્દિષ્ટ પદાર્થોનું મિશ્રણ સ્ટેચિઓમેટ્રિક). જો આપણે ગણતરી કરેલ જથ્થામાં આવા મિશ્રણને ઉમેરીએ, તો કુલ વજન 100 ગ્રામ સુધી લાવીશું, અમે આપેલ ઓક્સિજન સંતુલન સાથે રચના મેળવીશું.

સતત ગણતરીઓ હાથ ધરે છે.

બેન્ઝિન પરમાણુના ઓક્સિડેશન પર (તેના પરમાણુ વજન 78 છે)

15 ઓક્સિજન પરમાણુઓની જરૂર પડશે. તદનુસાર, બેન્ઝીન જથ્થો એક્સ1, જેના ઓક્સિડેશનમાં 10 ગ્રામ ઓક્સિજનની જરૂર પડે છે, અમે "બેન્ઝિન - ઓક્સિજન આવશ્યક છે" પ્રમાણમાંથી મેળવે છે.

આ જથ્થામાં ઉમેરી રહ્યા છે (100 - એક્સ1) શૂન્ય ઓક્સિજન સંતુલનનું જી મિશ્રણ, આપણે આપેલ રચનાનું મિશ્રણ મેળવે છે.

ચાલો સ્ટિઓઇકોમેટ્રિક મિશ્રણના 96.75 ગ્રામમાં ઘટકોની સામગ્રીની ગણતરી કરીએ. ઓક્સિડેઝરમાં વધારે ઓક્સિજન નક્કી કરો. સોલ્ટરપટર ડિક્સપોઝ અને ઑક્સિજનને મુક્ત કરે છે:

વધુમાં, ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ (80 એમોનિયમ નાઈટ્રેટ 80 નું आणविक વજન) ઓક્સિજન 16 ગ્રામ છોડશે. શૂન્ય ઓક્સિજન સંતુલનના મિશ્રણમાં બેન્ઝિન અને એમોનિયમ નાઇટ્રેટની વચ્ચેની પ્રતિક્રિયા એ રીતે લખાઈ છે

પછી અમને પ્રમાણ મળે છે:

તેથી, મિશ્રણના 96.75 ગ્રામમાં બેન્ઝિનનું 5.85 ગ્રામ અને એમોનિયમ નાઈટ્રેટનું 90.85 ગ્રામ હશે. આમ, આપેલ ઓક્સિજન સંતુલન સાથેના મિશ્રણની અંતિમ રચના અને વિસ્ફોટ ઉત્પાદનોની રચના, મહત્તમ કામગીરીના સિદ્ધાંત અનુસાર ગણતરી કરવામાં આવશે:

ગણતરીના ઉપાય વિના, વિસ્ફોટ ઉત્પાદનોમાં મફત કાર્બનની સામગ્રીને તાત્કાલિક રેકોર્ડ કરવાનું સંભવ છે, કારણ કે તે તેની હાજરી છે જે મિશ્રણની નકારાત્મક ઓક્સિજન સંતુલન નક્કી કરશે. 12 ગ્રામ કાર્બનના સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશનમાં 32 ગ્રામ ઓક્સિજનની જરૂર પડે છે, 10 ગ્રામ ઓક્સિજન કાર્બનના જી ઓક્સિડાઇઝ કરી શકે છે અથવા કાર્બનના છિદ્રના અપૂર્ણાંકને ઓક્સિડાઇઝ કરી શકે છે. ગણતરીઓના શુદ્ધતાને ચકાસવા માટે આ બાબતોનો ઉપયોગ કરવો સારો છે.

આવા મિશ્રણ તૈયાર કરવા માટે ખૂબ જ સરળ છે: નાઈટ્રેટની યોગ્ય માત્રાને બેન્ઝીન સાથે મિશ્ર કરવો જ જોઇએ. પ્રારંભિક ભાગો અને વિસ્ફોટ ઉત્પાદનોની રચનાને જાણીને, સિસ્ટમના વિસ્ફોટની ગરમીની ગણતરી કરવી સરળ છે. પ્રારંભિક ઘટકો અને વિસ્ફોટના ઉત્પાદનોની રચનાની ગરમી સંબંધિત ડિરેક્ટરીઓમાં મળી આવે છે. તેથી, બેન્ઝિનના 1 છિદ્ર માટે તે (કેજે / મોોલમાં) -39.1, એમોનિયમ નાઈટ્રેટ - +410.8, CO2 - +444.2, H2O - +271.7 છે.

વિસ્ફોટની થર્મલ અસર પ્રસમસ્યામાં x ચાર્જ સમીકરણથી નક્કી કરી શકાય છે

(4.29)

તે 374 કેજે / 100 ગ્રામ મિશ્રણ, અથવા 3740 કેજે / કિગ્રા હશે.

ગેસ ઉત્પાદો (લિટરમાં) ની રચના જથ્થાના ગેસના જથ્થાને 22.4 (ગ્રામ પરમાણુનું કદ) દ્વારા ગુણાકાર કરીને પ્રતિક્રિયા સમીકરણમાંથી ગણતરી કરી શકાય છે. સ્વાભાવિક રીતે, આ પદાર્થની સ્થિતિ ધ્યાનમાં લેવી જોઈએ. તેથી, કાર્બન (સામાન્ય વાતાવરણીય દબાણમાં 3700 ડિગ્રી સેલ્સિયસથી ઉપરનું ઉષ્ણતામાન તાપમાન) ગેસનો તબક્કો આપશે નહીં, અલબત્ત, પાણી વરાળ હશે. વિસ્ફોટ ઉત્પાદનોનો જથ્થો, સામાન્ય વાતાવરણીય પરિસ્થિતિઓને સંદર્ભિત કરવામાં આવે છે આપેલ વોલ્યુમ.  ઉપર ચર્ચા થયેલ સમસ્યામાં, તે લગભગ 800 એલ / કિગ્રા હશે.

જો વિસ્ફોટ ઉત્પાદનોની ગરમી અને રચના જાણીતી હોય, તો તેમનું તાપમાન ટીસૂર્ય સંબંધથી નક્કી કરી શકાય છે ટીઅપ = = ક્યૂ / સીવીસીઆર જ્યાં સાથેવી સીપી અંતરાલ માટે વિસ્ફોટ ઉત્પાદનો (સતત વોલ્યુંમ પર) ની સરેરાશ ગરમી ક્ષમતા છે Τ 0–Τ ચાર્જ નોંધનીય છે કે ગરમીની ક્ષમતા તાપમાનનું કાર્ય છે.

બાદમાં ગણતરીમાં કેટલીક (સંપૂર્ણ તકનીકી) ગૂંચવણો રજૂ કરે છે, કારણ કે નિર્ભરતાના પ્રકાર જાણીતા છે. જો કે, જુદા જુદા તાપમાનો (કોષ્ટક 4.1) પર ગરમીની ગરમીની સામગ્રી પર તૈયાર કરેલ ડેટાનો ઉપયોગ કરવો સરળ છે.

કોષ્ટક 4.1

કેટલાક ગેસની ગરમી સામગ્રી (આંતરિક ઊર્જા) માં ફેરફાર કરો (કેજે / એમઓએલ)

તાપમાનને ધ્યાનમાં રાખીને અને વિસ્ફોટના ઉત્પાદનોની રચનાને જાણતા, તમે તેમની ગરમીની સામગ્રી શોધી શકો છો અને વિસ્ફોટની ગરમીથી તેની તુલના કરી શકો છો. તાપમાન પસંદ કરતી વખતે ભૂલની પ્રકૃતિ નક્કી કરશે. ઓપરેશનનું પુનરાવર્તન, પરંતુ એક અલગ (સુધારેલા) તાપમાન સાથે, વિસ્ફોટના તાપમાનને શોધવા માટે તમે અંદાજીત પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરી શકો છો.

એ નોંધવું જોઇએ કે વિસ્ફોટ દરમિયાન મુક્ત થયેલ શક્તિ પ્રમાણમાં નાનું છે: સૌથી શક્તિશાળી વિસ્ફોટકોમાં 6500-6700 કેજે / કિગ્રા વિસ્ફોટની ગરમી છે. 1 કિલોની ટી.ટી.ટી. ના વિસ્ફોટથી, ગરમીમાં આશરે 4000 કેજે જેટલું ગરમી બહાર આવે છે, અને જ્યારે 1 કિલો ડીઝલ તેલ બર્ન કરે છે - લગભગ 44,000 કેજે. પરંતુ ઓક્સિજન સાથે ડીઝલ તેલના મિશ્રણના 1 કિલો દહનની ગરમી માત્ર 10,000 કેજે, અને ડીઝલ તેલ અને હવાના એક કિલોનું મિશ્રણ - 2670 કેજે. તે વારંવાર ભાર મૂક્યો હતો કે, ઊર્જાને છોડવા ઉપરાંત, વિસ્ફોટ દરમિયાન પહોંચેલા તાપમાને વાયુઓની સ્થિતિમાં હોય તેવા ઉત્પાદનોની રચના દ્વારા વિસ્ફોટની લાક્ષણિકતા કરવામાં આવે છે.

તેમ છતાં પ્રચંડ પ્રતિક્રિયા ની ગરમી

ટીએનટીના વિસ્ફોટક ડિસમપોઝિશનની ગરમી કરતાં 2.3 ગણું વધારે છે, તેના દહનને શાંતિથી મળે છે; પરિણામી ઉત્પાદનો, તે તાપમાને તેઓ ગરમ થાય છે તે પણ પ્રવાહી રહે છે. પરંતુ, ચિત્રમાં પરિવર્તન થતાં જ એક વ્યક્તિને ક્ષીણ થવું જ પડે છે: ગરમી પાણીને વરાળમાં ફેરવે છે અને બર્નિંગ વિસ્ફોટક પ્રક્રિયાઓ સાથે થાય છે. જથ્થામાં વિસ્ફોટકોએ ચાર્જ દ્વારા કબજો મેળવ્યો હતો, વિસ્ફોટથી તરત જ ભારે દબાણવાળા વાયુઓમાં સંકોચાઈ ગયો - પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનો, વાયુઓના વિસ્તરણ દ્વારા કરવામાં આવતી રચનાના સ્વરૂપમાં મુક્ત શક્તિની અનુભૂતિની ખાતરી કરવી.

વિસ્ફોટક બનાવતી વખતે, આપણે સ્વાભાવિક રીતે આ હકીકતમાં રસ ધરાવીએ છીએ કે સો વિસ્ફોટો સાથે, વધુ ઊર્જા છોડવામાં આવે છે અને સંકુચિત ગેસ રચાય છે જે યોગ્ય રીતે ઊર્જાને ખ્યાલ મેળવે છે. કેટલીકવાર આ જરૂરિયાતો સંઘર્ષ કરે છે. આમ, વિસ્ફોટક પદાર્થની રચનામાં ધાતુઓનો પરિચય, ખાસ કરીને યોગ્ય જ્વલનશીલ પસંદ કરીને વિસ્ફોટક ડિસઓપોઝિશનની ઊર્જા વધારી શકાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, એલ્યુમિનિયમ (A12O3 ની રચનાની ગરમી 1599 કેજે / એમઓએલ છે). એલ્યુમિનિયમ ઓક્સિડેશન ઉત્પાદનો ઘન હોય છે. કેટલાક વિસ્ફોટક મિશ્રણમાં એલ્યુમિનિયમના વધારા (ચોક્કસ મર્યાદા સુધી) બાદની કાર્યક્ષમતામાં વધારો કરી શકે છે. વિસ્ફોટની વધતી ઉષ્ણતા સાથે વિસ્ફોટકો છે, જેમાં તેની રચના ધાતુ છે. પહેલાથી જ નોંધ્યું છે કે, વિસ્ફોટના ઉત્પાદનોની રચના માત્ર વિસ્ફોટક પર જ નહીં, પણ વિસ્ફોટની સ્થિતિ પર પણ થાય છે: દીક્ષા, કદ અને ડિઝાઇનની પદ્ધતિ અને શેલ, વિસ્ફોટ થાય તે વાતાવરણની સ્થિતિ. જો પ્રારંભિક ઉત્પાદનો સતત રહે છે અને વિસ્ફોટ ઉત્પાદનોની રચનામાં ફેરફાર થાય છે, તો વિસ્ફોટની થર્મલ અસર પણ બદલાશે, તેથી કેટલાક વિસ્ફોટકો માટે વિસ્ફોટના વિવિધ મૂલ્યો ગરમીને તે જે સ્થિતિમાં કરવામાં આવે છે તેના આધારે આપવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ટેબલમાં. 4.2 શો (આર. શ્મિટ મુજબ) ટીનટી (ઘનતા 1.52) ના વિસ્ફોટના ઉત્પાદનોની રચના જ્યારે નબળી અને મજબૂત પ્રારંભિક દ્વારા ચાર્જ વિસ્ફોટ ઉત્તેજિત થાય છે.

સમગ્ર ચાર્જ પર પસાર થવા માટે ઝડપી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાના પ્રારંભને કારણે વિસ્ફોટકોના પરિવર્તન માટે, પ્રક્રિયા સ્વ-પ્રસારિત હોવી આવશ્યક છે. આ કરવા માટે, રાસાયણિક પ્રતિક્રિયામાં યોગ્ય ગતિવિધિ લાક્ષણિકતાઓ હોવી આવશ્યક છે, અને ઉર્જાને છોડવાની અનિવાર્ય ખોટ માટે ભરપાઈ કરવી આવશ્યક છે. પ્રતિક્રિયા દર, સ્વ-પ્રસારની ક્ષમતા, એક્થોથર્મિટી, ગેસ રચના નજીકથી સંકળાયેલ હોય છે અને એકબીજાને અસર કરે છે અને વિસ્ફોટક પ્રક્રિયાની સીમાઓને અસર કરે છે.

કોષ્ટક 4.2

ટીએનટીના વિસ્ફોટના ઉત્પાદનોની રચના

ટૅબમાં 4.3 ઉદ્યોગ દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાતા વિસ્ફોટકો અને પાઉડરની લાક્ષણિકતાઓ બતાવે છે.

કોષ્ટક 4.3

કેટલાક વિસ્ફોટકોની વિસ્ફોટક લાક્ષણિકતાઓ

વિસ્ફોટમાં એક વિસ્ફોટથી ઊર્જા પ્રકાશિત થાય છે, કેમ કે ઘન અથવા પ્રવાહી વિસ્ફોટક જથ્થામાં હજારો ડિગ્રીના તાપમાને ગરમ થતા મોટા પ્રમાણમાં વાયુઓમાં ફેરવાય છે. વિવિધ પ્રકારનાં વિસ્ફોટકો માટે, 1 કિલો વિસ્ફોટકો દીઠ પ્રકાશન વાયુઓનું કદ, 0.8-1 એલથી વધુની પ્રારંભિક વોલ્યુમ ધરાવતું, તે 300 થી 1000 એલ અને વધુનું મૂલ્ય છે. વિસ્ફોટકોના ગરમ વાયુના વિઘટનના ઉત્પાદનોના વિસ્ફોટ દરમિયાન રચાયેલી રચના, મિકેનિકલ કાર્યનું ઉત્પાદન કરવાનું શરૂ કરે છે. આમ, વિસ્ફોટકો દરમિયાન વિસ્ફોટ દરમિયાન છૂટી પાડેલી ગુપ્ત રાસાયણિક શક્તિનો અનામત રાખે છે. જો કે, વિસ્ફોટકોમાં માત્ર ગુપ્ત ઊર્જા હોય છે, પરંતુ, ઉદાહરણ તરીકે, ગેસોલિન, કોલસો, લાકડું અને અન્ય જ્વલનશીલ પદાર્થો. જ્વલનશીલ પદાર્થોના આ ઊર્જા દહન દરમિયાન મુક્ત થઈ શકે છે. શા માટે, વિનાશ અને ફેંકવાના હેતુ માટે, વિસ્ફોટકો અને ગનપાઉડરનો ઉપયોગ, ઉદાહરણ તરીકે, ગેસોલિનનો ઉપયોગ થાય છે? તે જાણીતું છે કે 1 કિલો ગેસોલિન ઊર્જા 1 કિલોગ્રામ TNT કરતાં 10 ગણું વધારે છે, અને ધૂમ્રપાન પાયોક્સિલીન પાવડર કરતા 12 ગણી વધારે છે. પરંતુ વિસ્ફોટક ચાર્જ અને ભારે ગતિ સાથે ગનપાઉડરનો ચાર્જ વાયુઓમાં ફેરવાઈ જાય છે, અને ગેસોલિન અથવા કોઈપણ બળતણ પૂરતી હવા અથવા મુક્ત ઓક્સિજન વિના બર્ન કરી શકતું નથી. 1 કિલો ગેસોલિનના દહનને ઓક્સિજન જેટલું જરૂરી છે કારણ કે તે 15.5 કિગ્રા હવામાં સમાયેલું છે. તેથી, બળતણના દહન (ઉર્જા) ની ગરમીને તેના 1 કિલો મિશ્રણ માટે તેની સંપૂર્ણ દહન માટે જરૂરી ઓક્સિજન સાથે ગણાવી આવશ્યક છે. આ ગણતરી સાથે, ઓક્સિજન સાથે ગેસોલિનના મિશ્રણના દહનની શક્તિ અને સમાન જથ્થાના વિસ્ફોટક ચાર્જના વિસ્ફોટની શક્તિ ઉપર આપવામાં આવેલ કરતા ઓછી છે, જો કે, આ કિસ્સામાં, ગેસોલિનના દહન દરમિયાન બહાર પાડેલી ઊર્જાની સંખ્યા વધુ છે: ધૂમ્રપાન પાવડર - 2860 કેજે / કિલો, ટ્રૉટાઇલ - 4100 કેજે / કિલો, ઓક્સિજન સાથે ગેસોલિનનું મિશ્રણ - 11,000 કેજે / કિલો. પરિણામે, તે વિસ્ફોટકો અને પાઉડરમાં સમાયેલ ઊર્જાની માત્રા નથી કે જે તેનો ઉપયોગ વિનાશ અને ફેંકવાના ઉદ્દેશ્યો માટેના મુખ્ય કારણ છે. મુખ્ય કારણ એ ઊર્જાની તીવ્રતામાં નથી, પરંતુ તેની ખૂબ ઝડપી પ્રકાશનમાં છે. જો 10-60 મિનિટમાં ઓટોમોબાઈલ એન્જિનમાં 1 કિલો ગેસોલિનનું દહન થાય છે (એન્જિન પાવર અને લોડ પર આધારીત), તો એક કિલર પાવડર બર્નમાં સેકન્ડના થોડા હજાર માસ માટે આર્ટિલરી બંદૂકના ચાર્જિંગ ચેમ્બરમાં અને 1 કિલો TNT નું વિસ્ફોટ માત્ર 30 એક સેકંડના 40 સદી. બળતણ દરમિયાન ઉર્જા બળતણના દહન કરતાં લાખો વખત ઝડપી પ્રગટ થાય છે. આ વિસ્ફોટની વિશાળ શક્તિ સમજાવે છે. જો કે, આખા વિસ્ફોટના વિસ્ફોટના સમય દ્વારા વિસ્ફોટની શક્તિની ગણતરી કરવી વધુ યોગ્ય છે, પરંતુ તે સમયે વિસ્ફોટના ઉત્પાદનો સામાન્ય વાતાવરણીય દબાણ સ્તર કરતા વધી જાય છે, વિસ્ફોટક પ્રક્રિયાના હાઇ-સ્પીડ શૂટિંગના પરિણામ સ્વરૂપે આવા સ્તરની પ્રાપ્તિ થોડી મિલીસેકંડ્સમાં થાય છે. આ કિસ્સામાં, 1 કિલોગ્રામ TNT ની શક્તિ 1 મેગાવોટથી વધુ તરીકે વ્યક્ત કરવામાં આવે છે. પરંતુ વાસ્તવિક પરિસ્થિતિઓમાં, આ ટૂંકા અવધિને કારણે આ શક્તિ સંપૂર્ણ રીતે પરિચિત થઈ શકતી નથી, તે સામગ્રીના જથ્થામાં જંતુનાશક સ્થાનાંતરણ અથવા નાશ થાય છે, જેના પર તે કાર્ય કરે છે, તેમજ પર્યાવરણીય ગરમીને કારણે ભારે નુકસાન અને તેનો ફેલાવો, બાકી રહેલી ગરમીમાં તેમના અંતિમ વિસ્તરણ પછી અને અનિવાર્ય રાસાયણિક નુકસાન પર વિસ્ફોટ ઉત્પાદનો. પરિણામે, ઉપયોગી મિકેનિકલ કાર્ય ઘણી વખત 1-2% કરતા વધી નથી અને જ્યારે વિસ્ફોટકમાં સમાયેલ ઊર્જાના 8 - 9% નક્કર માધ્યમમાં વિસ્ફોટ થાય છે. જો કે વિસ્ફોટકો અને ગનપાઉડરમાં રહેલી સંભવિત ઊર્જા વિશાળ વિસ્ફોટમાં તેના અપૂર્ણ ઉપયોગ હોવા છતાં, તેને અનિવાર્ય બનાવે છે. હાઇ પાવર વિસ્ફોટકો માટે વિશિષ્ટ છે અને જ્યારે તેનો ઉપયોગ પ્રોજેકટ થ્રોઇંગ માટે થાય છે. મોટા કેલિબરની આર્ટિલરી શૉટના પાવડર ચાર્જની શક્તિ 10 મેગાવોટ છે.

પ્રથમ કાળક્રમે (ઓગણીસમી સદીના અંત) થર્મલ થિયરી હતા, જેનાં સ્થાપકો ચિત્રકાર, લે ચેટેલિયર અને ન્યુસેલ્ટ હતા. આ સિદ્ધાંતનો આધાર એ વાઇટ ગોફની પૂર્વધારણા છે જે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાના દરના તાપમાનના અવલંબન વિશે છે. થર્મલ વિસ્ફોટની સ્થિતિ પર્યાવરણમાં ગરમી દૂર કરવા પર પ્રતિક્રિયા ઊર્જાને કારણે ઉષ્માના ઇનપુટનું પ્રભુત્વ છે. આ કિસ્સામાં, સિસ્ટમ ગરમીને સંચયિત કરે છે, જે સ્વયં ગરમી તરફ દોરી જાય છે અને તે મુજબ, પ્રતિક્રિયાના સ્વયં-ગતિમાં પરિણમે છે.

જ્વલનશીલ ઓક્સિડેશન પ્રતિક્રિયા પ્રણાલિમાં ઘટના મોટાભાગે ઘણીવાર ઇગ્નીશનના એક અથવા બીજા સ્રોત દ્વારા સિસ્ટમની ગરમી સાથે સંકળાયેલી હોય છે. જ્યારે ઇંધણ પ્રણાલી ગરમ થાય છે, ત્યારે બળતણના પરમાણુઓ અને ઓક્સિજનની ઊર્જા વધે છે અને જ્યારે તે કોઈ ચોક્કસ મૂલ્ય સુધી પહોંચે ત્યારે તે સક્રિય થાય છે, દા.ત. સક્રિય કેન્દ્રો (રેડિકલ અને પરમાણુ) મુક્ત મૂલ્યો સાથે રચાય છે, જેના પરિણામે દહન પદાર્થના પરમાણુ સરળતાથી હવાથી ઓક્સિજન સાથે જોડાય છે. એ.એન. બાક અને સી. એન્ગલરે 1898 માં સ્વતંત્ર રીતે ઓક્સિડેશનની પેરોક્સિડેશન થિયરીનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો હતો, તે મુજબ જ્યારે દહનશીલ સિસ્ટમ ગરમ કરવામાં આવે છે, ત્યારે અણુ વચ્ચે એક બોન્ડ તોડીને ઓક્સિજન સક્રિય થાય છે અને સક્રિય પરમાણુ અણુઓમાં ભંગ કર્યા વિના અને જ્વલનશીલ પદાર્થ સાથે સંયોજનમાં દાખલ થાય છે. પ્રકારના પેરોક્સાઇડ સંયોજનો: આર 1 -OROR 2 અથવા RO-OH.

જો કે, પેરોક્સાઇડ થિયરી ઓક્સિડેશનની પ્રક્રિયાના કેટલાક લાક્ષણિકતાઓને સમજાવવા માટે સક્ષમ નથી, ઉદાહરણ તરીકે, એક તીવ્ર અસર, કેટલીકવાર અશુદ્ધિઓના નોંધપાત્ર ચિહ્નો.

રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાના દર, એમ / એસ, એરેનિયસિયસ કાયદાના આધારે, નીચેના સમીકરણ દ્વારા વ્યક્ત કરી શકાય છે:

, (1.12)

પ્રતિક્રિયા દર ક્યાં સ્થિર છે (એકતામાં ઘટાડાયેલી પ્રત્યારોપણની સાંદ્રતા પર રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા દર);

રેજેન્ટ્સની સાંદ્રતા, એમોલ / એમ 3;

Stoichiometric પ્રતિક્રિયાઓ stoichiometric પ્રતિક્રિયા સમીકરણ માં પ્રારંભિક reagents ના સાંદ્રતા ગુણોત્તર દ્વારા નક્કી થાય છે;

કુદરતી લઘુગણકનો આધાર;

સાર્વત્રિક ગેસ સતત, = 8.3 જે / (mol ∙ કે);

  તાપમાન, કે.

સ્વ-ઇગ્નીશન (થર્મલ વિસ્ફોટના થિયરી તરીકે પણ ઓળખાય છે) ની થર્મલ થિયરી એ એક્સથોથર્મિક ઓક્સિડેશન દરમિયાન ઉષ્ણતા ઉત્પન્નના દરની સરખામણી અને તેને સમાવતી વાસણની દીવાલમાં પ્રતિક્રિયાત્મક મિશ્રણમાંથી ગરમી દૂર કરવાની તુલના પર આધારિત છે. આત્મ-ઇગ્નીશનની સ્થિતિ આ ગતિઓની સમાનતા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. વહાણ દિવાલોનું તાપમાન કે જેના પર આ સમાનતા પ્રાપ્ત થાય છે તેને સ્વયંસંચાલિત તાપમાન કહેવામાં આવે છે. આ તાપમાનથી શરૂ થવું (દરેક કિસ્સામાં આપેલ ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં - વાસણનું કદ અને આકાર, ગેસના થર્મોફિઝિકલ ગુણધર્મો), સ્વ-હીટિંગ થાય છે, જે ફ્લેશ (સ્વ-ઇગ્નીશન) તરફ દોરી શકે છે.

ઉપરોક્ત ધ્યાનમાં લેતા, પ્રતિક્રિયાશીલ વાતાવરણમાં સ્વ-ગરમી માટે આપણે નીચે લખી શકીએ છીએ:

સતત વોલ્યુમ પર ગરમીની ક્ષમતા ક્યાં છે, જે / કે;

ગેસ ઘનતા, કિગ્રા / એમ 3;

ગેસનું તાપમાન, કે;

સમય, એસ;

પ્રતિક્રિયા ગરમી અસર, ડબલ્યુ;

પ્રતિક્રિયા દર, એમ / એસ;

પ્રતિક્રિયા વાસણની સપાટી, એમ 2;

પ્રતિક્રિયા વાસણનું કદ, એમ 3;

હીટ ટ્રાન્સફર ગુણાંક, ડબલ્યુ / (એમ 2 × કે);

વહાણ દિવાલનું તાપમાન, કે.

ડીએ ફ્રાન્ક-કેમેનેસ્કીએ થર્મલ ઇગ્નીશન માટેના માપદંડનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો છે, જે પૂરતી ગરમી પ્રકાશન દર સાથે જેટ વાસણમાં સ્થાયી તાપમાન વિતરણના ઉલ્લંઘનના આધારે છે:

, (1.14)

વહાણના લાક્ષણિક કદ ક્યાં છે, એમ;

પ્રાયોગિક પરિબળ;

ગેસ મિશ્રણની થર્મલ વાહકતા, ડબલ્યુ / (એમ × કે);

3.3 ની પરિમાણહીન માપદંડ; 0.88 અને 2 અનુક્રમે ગોળાકાર, પ્લેન-સમાંતર અને નળાકાર વાહનો માટે.

ડી.એ. ફ્રેન્ક-કેમનેટ્સકીના માપદંડને નીચે પ્રમાણે સમજવું જોઈએ: જો નક્કી કરેલા બધા પરિમાણોના સ્થાનાંતરણ દરમિયાન, અમને મૂલ્ય મળે, તો ઇગ્નીશન થાય ત્યારે, કોઈ ઇગ્નીશન નહીં હોય. માપદંડના સમીકરણથી તે પ્રતિક્રિયાની ગરમી અને વાહનોની ત્રિજ્યા જે પ્રતિક્રિયા થાય છે તે વિસ્ફોટના મહત્વના નિર્ણયો છે તે અનુસરે છે. થર્મલ વિસ્ફોટ તેજસ્વી વ્યક્ત કરે છે, વધુ અસમાનતાઓ પૂર્ણ થાય છે:

જો આ અસમાનતાઓ નબળી રીતે પરિપૂર્ણ થાય છે, તો થર્મલ વિસ્ફોટ ઘટાડો થાય છે - સાથે સાથે તાપમાનમાં વધારો થાય છે, મૂળ પદાર્થનો ઝડપથી બર્નઆઉટ થાય છે, જે વિસ્ફોટ ચિત્રને લુબ્રિકેટ કરે છે.

જ્વલનની ઘટના એક અથવા અન્ય ઇગ્નીશનના સ્ત્રોત દ્વારા જ્વલનશીલ સિસ્ટમના ગરમી સાથે ઘણીવાર સંકળાયેલી હોય છે. શિક્ષણશાસ્ત્રી એન.એન. ના સિદ્ધાંત અનુસાર સેમેનોવ, ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયા ગરમીને છોડીને સાથે આવે છે અને ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં વેગ લાવી શકે છે. બળતણમાં તેના સંક્રમણ સાથે ઓક્સિડેશનની પ્રતિક્રિયા સ્વ-પ્રવેગકની આ પ્રક્રિયાને સ્વ-ઇગ્નીશન કહેવામાં આવે છે.

થર્મલ સ્વ-ઇગ્નીશનના કિસ્સામાં, ગરમીના સિંકના દર ઉપર ગરમીના પ્રકાશન દરને કારણે તે થાય છે.

થર્મલ ઇગ્નીશનની પ્રક્રિયાને ધ્યાનમાં લો, જેમાં જ્વલનશીલ પ્રવાહીના જ્વલનશીલ ગેસ અથવા બાષ્પીભવનના વાયુનો સમાવેશ થાય છે, જે વાયુ સાથે વાસણમાં મૂકવામાં આવે છે. વહાણના વધતા તાપમાન અને દહનશીલ મિશ્રણ સાથે, પ્રતિક્રિયા દર અને ગરમીમાં વધારો થશે. ઉષ્ણતામાન, ઉષ્ણતામાન / તાપમાને ઉષ્ણતામાન પ્રકાશનની દર પર નિર્ભરતા નિર્ધારિત કરે છે:

, (1.15)

ગેસના દહનની ગરમી ક્યાં છે, જે;

દહનશીલ મિશ્રણનું કદ, એમ 3;

પ્રતિક્રિયા દર સતત;

પ્રતિક્રિયાશીલ, કિલોગ્રામ / એમ 3 ની એકાગ્રતા;

પ્રતિક્રિયા ઓર્ડર;

સક્રિયકરણ ઊર્જા, જે / એમઓએલ;

સાર્વત્રિક ગેસ સતત J / (mol · કે);

મિશ્રણનું તાપમાન, કે.

પ્રકાશિત થતી ગરમી જ્વલનશીલ મિશ્રણમાં તબદીલ થાય છે, અને તે ગરમ થાય છે. જલદી મિશ્રણનું તાપમાન વહાણની દિવાલોના તાપમાનને ઓળંગે છે, વહાણ દિવાલો દ્વારા ગરમી દૂર કરવાથી સમય દીઠ એકમ શરૂ થાય છે, મિશ્રણ અને વાસણ દિવાલો વચ્ચેના તાપમાનના તફાવતના પ્રમાણમાં આનુવંશિક હોય છે અને સંબંધ દ્વારા નિર્ધારિત થાય છે:

, (1.16)

જ્યાં - જહાજની દિવાલો દ્વારા ગરમી દૂર કરવાની દર, જે / એસ;

હીટ ટ્રાન્સફર ગુણાંક, જે / (કે · એમ 2 × ઓ);

જહાજ દિવાલોની સપાટી, એમ 2;

મિશ્રણનું તાપમાન, કે;

વહાણ દિવાલોનું તાપમાન, કે

આકૃતિ 1.5 - વિવિધ દબાણમાં તાપમાન પર ઉષ્ણતા ઉત્પન્નની અવલંબન

આકૃતિ 1.5 માં, કર્વ્સ 2, 3, અને 4 તાપમાન પર ઉષ્ણતા ઉત્પન્નની વિવિધ દબાણ અને સમાન મિશ્રણ રચના પર નિર્ભરતા બતાવે છે. સતત વાસણ અને મધ્યમ તાપમાન અને સતત મિશ્રણ રચના પર, જ્વલન ઝોનમાંથી દૂર થતી ગરમીની માત્રા સીધી રેખા 1 દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. જ્યારે મિશ્રણ રચનામાં ફેરફાર થાય છે, ગરમીની માત્રામાં ઘટાડો થાય છે અને તેના પરિણામ રૂપે, સીધી લીટીની ઢાળ બદલાઈ જાય છે. દબાણ વધારે છે, પ્રતિક્રિયા (વક્ર 4) દરમિયાન વધુ ગરમી ઉત્પન્ન થાય છે. વળાંક 2 દ્વારા નિર્ધારિત પરિસ્થિતિઓ હેઠળ, આત્મ-ઇગ્નીશન થઈ શકતું નથી, કેમ કે ગરમીનું નુકસાન (સીધી રેખા 1) આ દબાણ પર ઉષ્ણતા ઉત્પન્ન કરતા વધારે છે. સીધી રેખા સાથે વળાંક 3 ની સ્થિતિસ્થાપકતાના બિંદુને છૂટ આપવામાં આવેલી ગરમી વચ્ચેના સંતુલનને અનુલક્ષીને દૂર કરવામાં આવે છે - આપેલ પરિસ્થિતિઓમાં આપેલ દ્વિતિય સિસ્ટમના ન્યૂનતમ ઓટો ઇગ્નીશન તાપમાન. બહારથી ઊર્જાની નાની માત્રા સાથે, આત્મ-ઇગ્નીશન શક્ય છે. કર્વ 4 એવી પરિસ્થિતિઓનું વર્ણન કરે છે કે જેમાં સ્વ ઇગ્નીશન અનિવાર્ય છે, કેમ કે ગરમીને દૂર કરવામાં આવે તે કરતાં વધુ પ્રકાશિત થાય છે.

આપેલ યોજનાનું વિશ્લેષણ, એન.એન. સેમિયોનોવની સ્થાપના નિર્ભરતા:

, (1.17)

ન્યૂનતમ ઇગ્નીશન દબાણ ક્યાં છે, Pa;

સ્વ-ઇગ્નીશનનું લઘુત્તમ તાપમાન, કે;

પ્રતિક્રિયા ઓર્ડર;

મિશ્રણની રચના અને અન્ય ગુણધર્મો પર આધાર રાખીને, સતત.

આ સમીકરણ (1.17) પર આધારિત, કોઈ સૈદ્ધાંતિક રીતે અગાઉથી નિર્ધારિત કરી શકે છે કે આ વિશિષ્ટ સ્થિતિઓ હેઠળ દહન મિશ્રણની આત્મ-ઇગ્નીશન શક્ય છે. ન્યૂનતમ દબાણ અને સ્વયંસંચાલિત તાપમાન વચ્ચેનો સંબંધ અસંખ્ય પ્રયોગો દ્વારા પુષ્ટિ કરવામાં આવ્યો હતો અને દહન પ્રક્રિયાઓની અભ્યાસમાં મૂલ્યવાન પુરવાર થયું હતું.

દહન ચેઇન થિયરી

1928 ની શરૂઆતમાં, એન.એન.સેમેનોવે બે પ્રકારના વિસ્ફોટ - સાંકળ અને થર્મલના રાસાયણિક પ્રણાલીઓમાં અસ્તિત્વની સંભાવનાના વિચારને અદ્યતન કર્યો હતો.

ચેઇન પ્રતિક્રિયાઓ એ છે કે જે શ્રેણીબદ્ધ તબક્કામાંથી પસાર થાય છે (મધ્યવર્તી પ્રતિક્રિયાઓની શ્રેણી દ્વારા) જેમાં મફત વૉલેન્સીસ સાથે મધ્યવર્તી સંયોજનો રચાય છે, કહેવાતા સક્રિય કેન્દ્રો, જે પ્રક્રિયાના પછીના ઝડપી વહેતા તબક્કાના જંતુઓ છે.

ચેઇન રિએક્શનની ખ્યાલ સૌપ્રથમ 1913 માં દેખાઇ હતી, જ્યારે જર્મન ભૌતિક રસાયણશાસ્ત્રી એમ. બોડનસ્ટેઇનને જાણવા મળ્યું હતું કે જ્યારે ક્લોરિન સાથે હાઇડ્રોજનનું મિશ્રણ પ્રકાશિત કરવામાં આવ્યું હતું, ત્યારે ક્લોરિનના પરમાણુ, પ્રકાશ ઊર્જાના જથ્થાને શોષી લેતા, પરમાણુમાં ભરાય છે:

.

ક્લોરિન અણુઓ તરત જ હાઇડ્રોજન સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે, પરિણામે મિશ્રણનું વિસ્ફોટ થાય છે. ક્લોરિનના એક પરમાણુના સક્રિયકરણથી બે પરમાણુઓનું નિર્માણ થયું હોત:

.

જો કે, પ્રયોગો દર્શાવે છે કે આ હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડના 100,000 અણુ પેદા કરે છે. આ સમજાવી શકાય છે કે જો એવું માનવામાં આવે છે કે હાઇડ્રોજન સાથે ક્લોરિનની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનને ઉત્પન્ન કરે છે, જ્યારે તે ગૌણ પ્રતિક્રિયાઓમાં પ્રવેશ કરે છે, તે પુનર્જન્મ પામે છે અને પ્રતિક્રિયા ચાલુ રાખી શકે છે. આ ધારણા નીચેની પ્રતિક્રિયા યોજનાને અનુરૂપ છે:

હું પ્રાથમિક પ્રતિક્રિયા

ચોથો ઓપન સર્કિટ

આ સ્કીમ અનુસાર, એક ક્લોરિન પરમાણુ (I) નું સક્રિયકરણ બે ક્લોરિન અણુઓના દેખાવનું કારણ બને છે - સાંકળ પ્રતિક્રિયાના બે સક્રિય કેન્દ્રો. ક્લોરિન પરમાણુ પ્રત્યેક પ્રત્યેક ચેઇન પ્રતિક્રિયાને વધારી દે છે, જેમાં સક્રિય કેન્દ્ર સતત પુનર્સ્થાપિત થાય છે (II, III). આમ, પ્રારંભિક પ્રતિક્રિયા (I) ની અસર હેઠળ, સતત પ્રતિક્રિયાઓ થાય છે, સાંકળ (II, III, વગેરે) બનાવે છે. ચેઇન દીક્ષાના ક્ષણથી આ પ્રકારની પ્રતિક્રિયાઓની સંખ્યાને ચેઇન લંબાઈ કહેવામાં આવે છે. ક્લોરિન (IV) પરમાણુ અથવા હાઇડ્રોજન (વી) પરમાણુના અથડામણ અને તેનાથી પરમાણુઓની રચના અથવા ઘન સપાટીની સાથે સક્રિય કેન્દ્રોની અથડામણ વખતે અથડામણ તોડી શકે છે. આ એક લાક્ષણિક બિન-શાખા સાંકળ પ્રતિક્રિયા છે. તેમાં, પ્રત્યેક સક્રિય કેન્દ્ર ફક્ત એક નવા સક્રિય કેન્દ્રના દેખાવનું કારણ બને છે, તેથી પ્રતિક્રિયા ચાલુ રહે છે, પરંતુ ઝડપી થઈ શકાતી નથી.

શાખાની સાંકળની પ્રતિક્રિયામાં, દરેક સક્રિય કેન્દ્ર બે અથવા વધુ સક્રિય કેન્દ્રોને જન્મ આપે છે.

સાંકળ પ્રતિક્રિયાઓના સિદ્ધાંત મુજબ, ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયા જ્વલનશીલ પદાર્થના સક્રિયકરણથી શરૂ થાય છે.

પ્રેક્ટિસે બતાવ્યું છે કે આઇસોથર્મલ સ્થિતિઓ હેઠળ ઇગ્નીશન થઈ શકે છે, દા.ત. પ્રતિક્રિયા માધ્યમનું તાપમાન વધાર્યા વગર (મિશ્રણની "ઠંડી" ઇગ્નીશન). આ કિસ્સામાં, તેઓ સાંકળ (એસોમેટ્રિક) વિસ્ફોટની વાત કરે છે.

બે પ્રારંભિક ઘટકો: એક મોટા પ્રમાણમાં સાથે અણુ, રેડિકલ, ઉત્તેજિત અણુઓ: એક ઈંધણ અને ઓકિ્સડાઇઝર પહેલાં એક નવું, જ્વલન પેદાશો વધુ સ્થિર કણોના રૂપમાં સંકળાયેલ પ્રમાણમાં સ્થિર પરમાણુ રાજ્ય હોવા જટિલ મધ્યવર્તી પરિવર્તન કે અસ્થિર ઉત્પાદનો રચનામાં પરિણમી સાંકળ પસાર આયનોઇઝેશનની ડિગ્રી (ફોર્મલ્ડેહાઇડ, હાઇડ્રોકાર્બન અને હાઇડ્રોક્લોરાઇડ રેડિકલ, અણુ ઓક્સિજન અને હાઇડ્રોજન).

કંન્દ્રેયેવુ વી.એન. તે વખતે આણ્વિક ઑકિસજન (O) મોટા સાંદ્રતા, હાઇડ્રોકાર્બન રેડિકલ (CH 3), કાર્બન મોનોક્સાઇડ (CO), ફોર્મલ્ડેહાઇડ (CH 2 O), અને અન્ય એક જ્યોત વિવિધ હાઇડ્રોકાર્બન શોધી ક્રાંતિકારી gidrokislogo (OH) સક્ષમ હતી. જ્યોત આ પદાર્થો સાંદ્રતા હજારો છે અને અંતિમ પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનોના જ્યોત તાપમાને થર્મલ ડિસમપોઝિશન દરમિયાન તેમના સંતુલિત સાંદ્રતા કરતા લાખો વખત વધારે છે, ઉદાહરણ તરીકે, H 2 O → H + OH.

આ અવલોકનોના પરિણામોએ નિષ્કર્ષ તરફ દોરી જઇ હતી કે ઉત્પાદનોના અંતિમ વિઘટનને કારણે નકારાત્મક પ્રતિક્રિયાઓ પર પ્રતિક્રિયા આપતા અણુઓ અને રેડિકલ જોવા મળતા નથી, પરંતુ પ્રતિક્રિયાના મધ્યવર્તી ઉત્પાદનો છે.

આમ, આધારિત સાંકળ ઇગ્નીશન પદ્ધતિ અન્ય પસંદ મધ્યવર્તી તબક્કાઓ પર રચનામાં પરિણમી એક પદાર્થની રાસાયણિક પરિવર્તન એક સમગ્ર સાંકળ છે રાસાયણિક ખૂબ જ સક્રિય અસ્થિર ઉત્પાદનો, સક્રિય સાઇટ્સ કે સહેલાઇથી એકબીજા સાથે વચ્ચે અને શરૂ સામગ્રી પરમાણુઓ રચે સાથે પ્રતિક્રિયા તરીકે ઓળખાય નવા સક્રિય કેન્દ્રો અને અંતિમ ઉત્પાદનો, ઉદાહરણ તરીકે, H 2 O અને CO 2 નું મીથેન-એર મિશ્રણ માટે.

રેડિકલ અને અણુઓની ઉચ્ચ પ્રતિક્રિયાત્મકતા તેમની પ્રતિક્રિયાઓની ઓછી સક્રિયકરણ ઊર્જા દ્વારા સમજાવી શકાય છે, જે અણુ પ્રતિક્રિયાઓની સક્રિયકરણ ઊર્જાની નજીક છે:

ઓએચ + એચ 2 = એચ 2 ઓ + એચ - 25 કેજે / એમઓએલ

СН 3 + С 3 Н 6 - 12.5 કેજે / એમઓએલ

સીએચ 3 + સી 6 એચ 6 - 23.5 કેજે / એમઓએલ

એચ 2 ઓ → એચ + ઓહ

કોઈપણ સક્રિય કણો (એચ અથવા ઓ.એચ.) અત્યંત અસ્થિર હોય છે અને તેથી, રાસાયણિક રીતે સક્રિય, મૂળ પદાર્થના અણુ સાથે વિભાજિત થાય છે, વિભાજિત થાય છે, નવા સક્રિય કણો બનાવે છે:

એચ + ઓ 2 = ઓ.એચ. + ઓ

OH + H 2 = H 2 O + H

સક્રિય કણો એચ અને એચઇની પ્રતિક્રિયાના પરિણામી કણો ફરીથી પ્રતિક્રિયાઓમાં દાખલ થાય છે, અને ઓના કણો હાઇડ્રોજન સાથે સંપર્ક કરે છે:

O + H 2 = OH + H

તે, સક્રિય કણો અને પ્રારંભિક સામગ્રીના પરમાણુઓ વચ્ચેની પ્રતિક્રિયાના પરિણામે, ફક્ત અંતિમ ઉત્પાદનો જ નહીં, પણ નવા સક્રિય કણો પણ બને છે. પ્રતિક્રિયાના પરિણામે રચાયેલા સક્રિય કણો રાસાયણિક પરિવર્તનના નવા તબક્કામાં વધારો કરે છે, જે પ્રારંભિક સામગ્રીના સંપૂર્ણ વપરાશ પહેલાં થાય છે.

આવા વારંવાર પુનરાવર્તિત રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓને સાંકળ પ્રતિક્રિયાઓ અને સક્રિય કણો કહેવામાં આવે છે, જે પરિવર્તનની નવી ચેઇન્સને ઉત્પન્ન કરે છે, તે સક્રિય કેન્દ્રો છે.

હાઇડ્રોજન દહનની ઉપરની સાંકળ પ્રક્રિયાને આકૃતિ (આકૃતિ 1.6) તરીકે રજૂ કરી શકાય છે.

આકૃતિ 1.6 - હાઇડ્રોજનની ચેઇન બર્નિંગનું ચિત્ર

તે આકૃતિમાંથી જોઇ શકાય છે કે ફક્ત હાઇડ્રોજન (એચ) કણો, જે સક્રિય કેન્દ્રો છે, નવી પરિવર્તન ચેઇન્સને ઉત્પન્ન કરે છે. આ કિસ્સામાં, એચ સક્રિય સાઇટ અને અંતિમ ઉત્પાદન H 2 O એક ઓક્સિજન પરમાણુ ઓ 2 વધુમાં વચ્ચે પ્રતિક્રિયા દ્વારા પ્રક્રિયા સાંકળમાં દરેક કડી ઉત્પન્ન 3 નવા સક્રિય કેન્દ્ર એચ, નવી સેર પરિવર્તન વેગ આપે છે.

સક્રિય કેન્દ્રોમાં વધારો થતાં આવી ચેઇન પ્રતિક્રિયાને બ્રાન્ચેડ કહેવામાં આવે છે. પ્રતિક્રિયા ખૂબ જ ઊંચી દરે હિમપ્રપાત અને આવક તરીકે વિકસે છે, જે સામાન્ય પરમાણુ પ્રતિક્રિયાઓની ઝડપથી ઘણી વધારે છે.

નૉન-બ્રાન્કીંગ ચેઇન સાથે લાક્ષણિક પ્રતિક્રિયા હાઇડ્રોજન સાથે ક્લોરિનની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા છે. આ પ્રતિક્રિયાના સક્રિય કેન્દ્રો ક્લોરિન અને હાઇડ્રોજનના પરમાણુઓને બદલી રહ્યા છે. જ્યારે ક્લોરિન પરમાણુ પ્રતિક્રિયા આપે છે, ત્યારે એક હાઇડ્રોજન પરમાણુ રચાય છે, જ્યારે હાઇડ્રોજન પરમાણુ પ્રતિક્રિયા આપે છે, ત્યારે એક ક્લોરિન અણુ રચાય છે. તેથી, પ્રતિક્રિયા ચાલુ રહી શકે છે, પરંતુ ત્વરિત નથી.

એક જાણીતા હકીકત એ છે કે હાઇડ્રોજન વિસ્ફોટ સાથે કલોરિન ફોટોકેમિકલ પ્રતિક્રિયા તેમ છતાં (સ્વ-ઇગ્નીશન) અંત હકીકત એ છે કે પૂરતા પ્રમાણમાં ઊંચા ઝડપ સાંકળ પ્રતિક્રિયા ગરમી જેમાં મિશ્રણ ગરમ, ગરમી સિંક ઓળંગે કારણે, અને ત્યાં autoignition ગરમી માટે જરૂરી શરતો હોય છે.

જ્યારે શાખા સાંકળ પ્રતિક્રિયા કે હાઈડ્રોકાર્બન લાક્ષણિકતા છે વહેતી, સક્રિય કેન્દ્રો એકાગ્રતા દીક્ષા માટે પ્રારંભિક શરતો અનુલક્ષીને વધારો થયો છે અને શકાય સાંકળ સમાપ્તિ વિભાગીકરણ સાથે સક્રિય કેન્દ્રો રચનાના દરને દર, પછી આત્મ-ગતિ હિમપ્રપાત પ્રક્રિયા છે, જે ઇગ્નીશન તરફ દોરી જાય છે ઓળંગે છે.

સાંકળ પ્રતિક્રિયાઓના સિદ્ધાંતએ અમને દહન પ્રક્રિયાઓની ઘણી સુવિધાઓ (અશુદ્ધિઓનો મજબૂત પ્રભાવ, દબાણ દ્વારા ઓટો ઇગ્નીશનની મર્યાદાઓ, ઉદ્દીપન અને દબાણની અવરોધ વગેરે) સમજાવવા માટે મંજૂરી આપી છે, જેને થર્મલ થિયરી દ્વારા સમજાવી શકાતું નથી. વાસ્તવિક આગ અને વિસ્ફોટની ઘટના અને વિકાસની મિકેનિઝમ સંયુક્ત સાંકળ-થર્મલ પ્રક્રિયા દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. સાંકળ માર્ગથી શરૂ થતાં થર્મોલ પાથ દ્વારા ઓક્સિડેશનની પ્રતિક્રિયા તેના એક્થમોમિસીટીના કારણે ઝડપથી વધી રહી છે. તેથી, આખરે, જ્વલનની ઘટના અને વિકાસ માટે નિર્ણાયક (મર્યાદિત) સ્થિતિઓ ઉષ્ણતા ઉત્પન્ન અને પર્યાવરણ સાથે પ્રતિક્રિયા પ્રણાલીની ગરમી વિનિમય પરિસ્થિતિઓ દ્વારા નિર્ધારિત કરવામાં આવશે.

ઘણી રાસાયણિક પ્રક્રિયા રાસાયણિક સાંકળ પ્રતિક્રિયાઓ પર આધારિત હોય છે. આવી પ્રક્રિયાઓમાં, ઉદાહરણ તરીકે, પોલિમરાઇઝેશન પ્રક્રિયાઓ કે જે કૃત્રિમ રબર, પ્લાસ્ટિક, પોલિમર રેસા અને અન્ય ઘણા ઉત્પાદનોના ઉત્પાદનના આધારે બને છે. તેમાં કૃત્રિમ ફેટી એસિડ્સના ઉત્પાદન જેવા મહત્વના ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓનો પણ સમાવેશ થાય છે, અગાઉ લુબ્રિકન્ટ્સ સાફ કરવા, ક્રેકીંગ - તેલથી ઉચ્ચ ગુણવત્તાની ઇંધણ મેળવવાની પ્રક્રિયા વગેરેમાં વપરાયેલી ખાદ્ય ચરબીને બદલે છે.

બર્નિંગ  - ઑક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ સાથે દહન પદાર્થોના ઝડપી પ્રવાહની રાસાયણિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયા, મોટી માત્રામાં ગરમી અને તેજસ્વી ગ્લો (જ્યોત) ની છૂટ સાથે. દહન માત્ર ત્યારે જ શક્ય છે જ્યારે ત્રણ પરિબળો હોય: એક જ્વલનશીલ પદાર્થ, ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ, ગરમી સ્ત્રોત.

હીટ સ્રોત  (આગ) ઘર્ષણ, સ્પાર્ક, ગરમી, ઘર્ષણ (બેલ્ટ ટ્રાન્સમિશનમાં બેલ્ટ), અસર, દબાણના પરિણામે ગરમ થઈ શકે છે. ગરમીનો સ્રોત પણ ઇલેક્ટ્રિક (વાહક, ગરમી) નું ગરમી, રાસાયણિક અને સૂર્યની તેજસ્વી શક્તિ હોઈ શકે છે.

ઑક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટો  ક્લોરિન, ફ્લોરિન, બ્રોમિન છે. સૌથી સામાન્ય ઑક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ એ હવા ઓક્સિજન છે; દહન પ્રક્રિયા તેની સામગ્રી પર હવા પર આધારિત રહેશે. જો હવામાં ઓક્સિજન 14-16% કરતા વધારે હોય, તો સ્થિર બર્નિંગ જોવા મળે છે. જ્યારે ઓક્સિજનની સામગ્રી 14% કરતાં ઓછી હોય છે, ત્યારે સ્મોલરિંગનું અવલોકન થાય છે, અને જ્યારે તેની સામગ્રી 8-10% થી ઓછી હોય છે, ત્યારે સ્મોલ્ડિંગ પણ અટકે છે.

જ્વલનશીલ પદાર્થ. તે ગેસ (એમોનિયા, એસિટિલેન, હાઇડ્રોજન), પ્રવાહી (ગેસોલિન, એસીટોન, આલ્કોહોલ), સોલિડ્સ (કોલસો, લાકડા) હોઈ શકે છે. સખત અથવા પ્રવાહીને સળગાવી રાખવા માટે, ઉષ્ણતામાનના સ્ત્રોતથી તેને તાપમાં ગરમ ​​કરવું જરૂરી છે જેથી જલધારાવાળા વરાળની તીવ્ર પ્રકાશન તેમની સપાટી પરથી આવે. જ્યારે ચોક્કસ સાંદ્રતા પહોંચી જાય છે, ત્યારે આ વરાળ પ્રકાશમાં આવે છે. દહન પ્રક્રિયામાંના ગેસ તેમના એકત્રીકરણની સ્થિતિને બદલતા નથી.

નીચેના પ્રકારના દહન છે: 1) ફ્લેશ; 2) ઇગ્નીશન; 3) આત્મ-ઇગ્નીશન; 4) સ્વયંસંચાલિત દહન; 5) સ્મોલરિંગ; 6) વિસ્ફોટ.

1. ફ્લેશ  વાયુ, ગેસ, ધૂળ સાથે વાયુ ઓક્સિજનના મિશ્રણના તાત્કાલિક દહન કહેવામાં આવે છે, કોમ્પ્રેસ્ડ વાયુઓની રચના સાથે નહીં. ફ્લેશ પોઇન્ટ દ્વિતિય પદાર્થનું સૌથી નીચું તાપમાન છે, જેના પર બાષ્પીભવન અથવા ગેસ તેની સપાટી ઉપર બને છે, જે ઇગ્નીશન સ્રોતથી ફ્લેશિંગ કરવામાં સક્ષમ હોય છે, પરંતુ ત્યારબાદ સતત સતત બર્નિંગ માટે તેમની રચનાનો દર અપર્યાપ્ત છે.

આ તાપમાનની તીવ્રતાના આધારે, જ્વલનશીલ પ્રવાહીને વિભાજિત કરવામાં આવે છે:

એ) જ્વલનશીલ (જ્વલનશીલ પ્રવાહી - ગેસોલિન, એસીટોન, દારૂ) - ટીએફ ≤ + 45 ° સે;

બી) જ્વલનશીલ પ્રવાહી (GZh - તેલ, ડીઝલ બળતણ, બળતણ તેલ) - ટી vec\u003e + 45 ° સે.

2. ઇગ્નીશન  ગરમીના સ્રોતમાંથી પદાર્થ સતત સતત બર્નિંગ કહેવાય છે. જ્વલનશીલ પદાર્થના ન્યુનતમ તાપમાન કે જેના પર તે ઇગ્નીશન સ્રોતથી સળગે છે અને તેને દૂર કર્યા પછી બર્ન કરવાનું ચાલુ રાખે છે તેને ઇગ્નીશન તાપમાન કહેવામાં આવે છે. તે ફ્લેશ પોઇન્ટ કરતા વધારે છે.

હવામાં જ્વલનશીલ પદાર્થોનું ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવું, જેના પર ઇગ્નીશન અથવા વિસ્ફોટ શક્ય છે, તે નીચેની મર્યાદાઓની અંદર છે: નીચલું - સીડબલ્યુપી અને ઉપલા - ERW. દ્વિતિય મિશ્રણની બળતરા સીઇએલ (મિશ્રણમાં પૂરતા જ્વલનશીલ અણુ નથી) કરતાં વધુ સાંદ્રતા અને ઉચ્ચ ERW (મિશ્રણમાં પૂરતી ઓક્સિજન પરમાણુ નથી) કરતાં શક્ય નથી. ઇઆરડબ્લ્યુ અને સીડબ્લ્યુપી વચ્ચેનો તફાવત, વધુ ખતરનાક પદાર્થ. આ પરિમાણોના મૂલ્યોમાં ઘટાડો થઈ શકે છે, ઉદાહરણ તરીકે, ધૂળ-હવા મિશ્રણ (પીએલએન) ની ભેજવાળી સામગ્રીમાં વધારો સાથે, ઉદાહરણ તરીકે, ખાંડ, લોટ, કોલસાની ધૂળ સાથે હવાનું મિશ્રણ.

ચાલો પ્રવાહીની સંખ્યાબંધ વાયુઓ અને બાષ્પીભવન માટે એનવીપી અને એસવીવીના મૂલ્યોના ઉદાહરણો આપીએ:

એસિટિલેન 3.5-82%;

નેચરલ ગેસ 3.8-19.2%;

ગેસોલિન 1-6%;

કાર્બન મોનોક્સાઇડ 12.8-75%.

3.સ્વ ઇગ્નીશન- બાહ્ય સ્રોત (જ્યોત, ગરમ અથવા ગરમ શરીર) માંથી પદાર્થોના ઇગ્નીશનની પ્રક્રિયા ઇગ્નીશન તાપમાને સીધો સંપર્ક કર્યા વિના. આ તાપમાન વધતા દબાણમાં ઘટાડો કરશે અને મોટાભાગના જ્વલનશીલ વાયુઓ 400-700 ડિગ્રી સેલ્સિયસની રેન્જમાં હશે, લાકડા માટે - 340-400 ડિગ્રી સેલ્સિયસ; કોલસો - 400-500 ° સે. સ્વયં-ઇગ્નીશનનું ઉદાહરણ: ખુલ્લી જ્યોત (તેની સાથે સંપર્ક વિના) અથવા ગરમ વસ્તુઓ (કોલ્સ, હીટરના ખુલ્લા સર્પાકાર) નજીક આવેલી લાકડાના કાગળની ગરમી અને ત્યારબાદ ઇગ્નીશન.

4. સ્વયંસંચાલિત દહન  પદાર્થો (પદાર્થ) માં થતી ભૌતિક, રાસાયણિક અને જૈવિક પ્રક્રિયાઓના પરિણામે પદાર્થો થાય છે, જે ઇગ્નીશન સ્ત્રોતની ગેરહાજરીમાં સળગાવી દે છે.

જ્યારે આ સામગ્રીમાં ભીના દાણા, ઘાસ, સ્ટ્રો અને અપર્યાપ્ત વેન્ટિલેશનમાં મોટી માત્રામાં સંગ્રહિત થાય છે, ત્યારે બાયોકેમિકલ પ્રક્રિયાઓ (ક્ષાર) ગરમીને મુક્ત કરે છે. આ સામગ્રીના તાપમાનમાં વધારો થાય છે, તેમના મોટા જથ્થા (રિક્સ, સ્ટેક્સ) પર્યાવરણમાં ગરમી પેદા થતા અટકાવે છે, જે આગને કારણે થાય છે. આવા પદાર્થો સંગ્રહ પહેલાં સારી રીતે સૂકા જોઈએ. ટીશ્યુ સંપર્ક (ઓવરલો, સફાઈ સામગ્રી) જેમાં તેલના ડાઘ હોય છે અને વણસેલા વિના ઢગલામાં ભરાયેલા હોય છે તે સ્વયંને ઉત્તેજિત કરે છે. તેથી, કામના કપડાંને હવાના મફત પ્રવેશની ખાતરી કરવા માટે આ રીતે લટકાવવું જોઈએ અને કામના વિસ્તારોમાંથી તેલને તાત્કાલિક દૂર કરવા જોઈએ.

પ્રતિક્રિયા દર પર આધાર રાખીને, દહન પ્રક્રિયા આ પ્રમાણે થાય છે ભ્રષ્ટાચાર  (વાસ્તવમાં થોડી સે.મી. / સેકન્ડ), વાસ્તવમાં બર્નિંગ  (થોડા એમ / એસ) અને વિસ્ફોટ  (કેટલાક સો અને હજાર મી / સે).

5. વિસ્ફોટ- ઉચ્ચ તાપમાન, દબાણ, રાસાયણિક રીજેન્ટ્સના પ્રભાવ હેઠળ પદાર્થના ભૌતિક અને રાસાયણિક સ્થિતિમાં અચાનક ફેરફાર. વિસ્ફોટથી, જનરેટ થયેલા વાયુઓ અને બાષ્પીભવનની સંખ્યામાં નાટકીય રીતે વધારો થાય છે, મોટી માત્રામાં ઊર્જાનું પ્રકાશન થાય છે, જે આઘાત વેવના સ્વરૂપમાં યાંત્રિક કાર્ય (ઇમારતો, માળખાંને નાશ કરવા, લોકોને ઇજા પહોંચાડવા માટે) કરવા સક્ષમ છે.

સામગ્રીનું દહન સંપૂર્ણ અથવા અપૂર્ણ હોઈ શકે છે. સંપૂર્ણ દહન (વધારાની ઓક્સિજન) દરમિયાન બિન-જ્વલનશીલ ઉત્પાદનો (સીઓ 2 અને એચ 2 ઓ) બને છે. અપૂર્ણ દહન (O 2 ની અભાવ) ના કિસ્સામાં, અપૂર્ણ ઓક્સિડેશન (CO, આલ્કોહોલ, એસિડ્સ) ના ઉત્પાદનો બને છે. તે ઝેરી અને વિસ્ફોટક છે. તેથી, જ્યારે બળતણ બળતણ (બોઇલરો, સ્ટોવમાં) ની પ્રક્રિયા ગોઠવવા, ભઠ્ઠામાં પૂરતી માત્રામાં ઓક્સિજનની ખાતરી કરવી જરૂરી છે.

1. દહનની થિયરીના મૂળભૂત ખ્યાલો.

1. દહન પ્રક્રિયાઓની સુવિધાઓ.

દહન એક જટિલ ભૌતિક રાસાયણિક પ્રક્રિયા છે જે દરમિયાન રાસાયણિક પરિવર્તન

સ્કેની ઉર્જાને છોડીને (મુખ્યત્વે ગરમી અને કિરણોત્સર્ગના સ્વરૂપમાં)

અને પર્યાવરણ સાથે ગરમી અને સમૂહ પરિવહન.

દહન પ્રક્રિયાના આધારે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા છે જે એક સાથે આગળ વધી શકે છે

પ્રવેગક સ્વયં-પ્રવેગકના કારણો આ હોઈ શકે છે:

1. સિસ્ટમમાં હીટ સંચય - થર્મલ પ્રવેગક

2. સક્રિય કણોનું સંચય - ચેઇન સ્વ-પ્રવેગક

3. ઑટોકાટાસીસ એ તેના ઉત્પાદનો સાથે પ્રતિક્રિયાના પ્રવેગક છે.

ઘણા કિસ્સાઓમાં, વ્યવહારિક રીતે મહત્વપૂર્ણ દહન પ્રક્રિયાઓ સંપૂર્ણપણે શારીરિક પાલન કરે છે

ઊંચા તાપમાને રાસાયણિક પરિવર્તન ઉચ્ચ ઝડપે આગળ વધી શકે છે અને રાસાયણિક પ્રક્રિયા સંપૂર્ણપણે શારીરિક કાયદાઓ, જેમ કે ગરમી સ્થાનાંતરણ અને પ્રસરણને આધિન છે અને તે દ્વારા નિયમન થાય છે તે હકીકતને કારણે. આનો અર્થ છે કે એક રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા જે ઉચ્ચ દર સાથે આગળ વધી શકે છે

તેની મર્યાદિત ગતિ છે અને એક અથવા બીજાના કાયદાનું પાલન કરે છે

જિક ઘટના.

દહન પ્રક્રિયાઓની મુખ્ય સુવિધા એ છે કે સ્વયં-પ્રવેગકની સ્થિતિ

પોતે બનાવનાર રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા. સાયબરનેટિક્સમાં, આ ઘટનાને હકારાત્મક પ્રતિભાવ કહેવામાં આવે છે, તે બાહ્ય પરિસ્થિતિઓમાં નાના ફેરફાર સાથે, ઓછી ગતિએ પ્રતિક્રિયાના સ્થિર મોડથી એક મોડમાં ફેરબદલ કરવાનું શક્ય છે.

જ્યાં પ્રતિક્રિયા દર ઝડપથી વધે છે. બાહ્ય પરિસ્થિતિઓમાં નાના ફેરફાર સાથે પ્રતિક્રિયાના મોડમાં તીવ્ર પરિવર્તનની આ ઘટના કહેવામાં આવે છે

છે જટિલ ઘટનાઅને જે શરતો હેઠળ તેઓ અવલોકન કરવામાં આવે છે તે કહેવામાં આવે છે

જટિલ પરિસ્થિતિઓ.

જટિલ ઘટનામાં શામેલ છે:

1. સ્વ ઇગ્નીશન

2. ઇગ્નીશન

3. જ્યોત પ્રસરણની સાંદ્રતા મર્યાદાઓ.

જટિલ ઘટના એ હકીકતથી નથી કે કુદરતના નિયમો ભારે બદલાતા રહે છે, પરંતુ

પ્રતિક્રિયા પ્રણાલી અને પર્યાવરણ વચ્ચે અસંતુલનનું પરિણામ છે

પર્યાવરણ

સ્વયં-ઇગ્નીશનની સ્થિતિ થર્મલ અથવા પ્રસરણ સમાનતાની અશક્યતા છે

પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિઓ, ઇગ્નીશન સ્થિતિ એ પ્રારંભિક શરત હેઠળ અસંતુલન છે.

દહન પ્રક્રિયાઓની બીજી સુવિધા એ તેમની ફેલાવાની ક્ષમતા છે

અવકાશમાં. જ્વલન થર્મલ મોડમાં, પ્રસરણ ગરમી સ્થાનાંતરણ દ્વારા થાય છે; સાંકળ અથવા ઑટોકાટલેટીકના કિસ્સામાં - સક્રિય કણોના પ્રસાર દ્વારા.

2. પ્રકાર અને દહન ની સ્થિતિઓ.

1. સહભાગીઓની એકંદર સ્થિતિ અનુસાર:

એ. દહન ગેસ સિસ્ટમ્સ - એકરૂપ દહન

બી. ઘન અને પ્રવાહી જ્વલનશીલ (ઘન-પ્રવાહી-સિસ્ટમ અને સોલિડ-ગેસ સિસ્ટમ્સ) નું દહન - ભિન્ન દહન

સી. કન્ડેન્સ્ડ સિસ્ટમ્સનું દહન (સોલિડ-લિક્વિડ સિસ્ટમ્સ,

પ્રવાહી - પ્રવાહી, ઘન - પ્રવાહી).

2. પ્રક્રિયાના પ્રસારની ગતિ અનુસાર:

એ. ડિફ્લેગ્રેશન બર્નિંગ - પ્રક્રિયાની ધીમી પ્રગતિ (ગરમીનું વહન અથવા પ્રસરણ દ્વારા)

બી. ડિટોનેશન બર્નિંગ - પ્રક્રિયાના ઝડપી ફેલાવો (સાથે

આઘાત તરંગની શક્તિ).

3. ઍરોડાયનેમિક શરતો દ્વારા:

એ. લમિનર બર્નિંગ એક સરળ જ્યોત ફ્રન્ટ છે.

બી. અસ્પષ્ટ દહન એક ખૂબ વક્ર જ્યોત મોર છે.

સહભાગીઓની એકંદર સ્થિતિ પર વિવિધ પ્રકારનાં દહનના ઉદાહરણો:

એકરૂપ દહન:

ઓક્સિજનમાં કાર્બનિક બર્નિંગ

સીએચ 4 (જી) + 2 ઑ 2 (જી) = સીઓ 2 (જી) +2 એચ 2 ઓ (સ્ટીમ)

અન્ય ઑક્સિડાઇઝિંગ વાયુઓની હાજરીમાં દહન

એચ 2 (જી) + ક્લ 2 (જી) = 2HCl (જી)

અસ્થિર પદાર્થો (ઓઝોન) નું વિઘટન

2 ઑ 3 (જી) = 3 ઑ 2 (જી)

જંતુનાશક દહન:

લિક્વિડ હાઇડ્રાઝીન બર્નિંગ:

એન 2 એચ 4 (જી) + ઓ 2 (જી) = એન 2 (જી) +2 એચ 2 ઓ (સ્ટીમ)

કાર્બન બર્નિંગ:

સી (ટીવી) + ઓ 2 (જી.) = સીઓ 2 (જી.)

અસ્થિર પદાર્થો (એસીટીલિન) ના વિઘટન

સી 2 એચ 2 (જી) = 2 સી (એસ.) + એચ 2 (જી)

દહન સિસ્ટમો બર્નિંગ:

KClO3 (sv.) + અલ (sv.) = કેસીએલ (sv.) + Al2O3 (sv.) 2NH4 NO3 (sv.) = 2N2 (g) + 4H2 O (સ્ટીમ) + O2 (g)

3. જ્વલન પ્રક્રિયાઓ થર્મોમીડિયામિક્સ. હીટ સંતુલન.

દહનનું તાપમાન: દહન પ્રક્રિયાને ચાર તાપમાન દ્વારા વર્ગીકૃત કરવા માટે તે પરંપરાગત છે

પેરુરાટી બર્નિંગ

પ્રારંભિક તાપમાને ટી 0 273 કે સાથેનું મિશ્રણ ધ્યાનમાં લેતા વગરનું મિશ્રણ

પર્યાવરણ

3. એડિઆબેટિક ટી.જી. જાહેરાત - પર્યાવરણ સાથે એકાઉન્ટ ગરમી વિનિમય કર્યા વિના મનસ્વી રચનાના મિશ્રણના દહનની ગરમી દ્વારા નક્કી થાય છે.

4. વાસ્તવિક ટી.જી. ક્રિયા વાસ્તવમાં નિરિક્ષણ (માપેલ) તાપમાન છે

બર્નિંગ તાપમાનની વિવિધ વ્યાખ્યાઓ વચ્ચે ગુણોત્તર

જ્વલન પ્રક્રિયાઓનું ગરમી સંતુલન શોષાયેલી ગરમીના નિર્ણય પર આધારિત છે

બર્નિંગ ઉત્પાદનો. ગરમી સંતુલન સમીકરણ ફોર્મ ધરાવે છે:

જ્યાં ક્યુ પીજી એ દહન ઉત્પાદનો દ્વારા શોષાયેલી ગરમી છે, ક્યૂ પી એ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાની ગરમી છે,

ક્યૂ એક્સ એ બાહ્ય સ્રોતોમાંથી ગરમી પ્રાપ્ત થાય છે, ક્યુ પરસેવો એ ગરમીનું નુકસાન છે.

બર્નિંગ લગભગ 20,000 સી કરતા વધારે તાપમાને જ્વલન ઉત્પાદનોના વિસર્જનમાં નોંધપાત્ર યોગદાન મળે છે.

ઉચ્ચ અને નીચલા કેલરીફ મૂલ્ય છે. પ્રથમ કિસ્સામાં, દહન ઉત્પાદન તરીકે પાણી, વરાળ સ્વરૂપમાં, બીજા કિસ્સામાં પ્રવાહી સ્વરૂપમાં લેવામાં આવે છે. તમારી સંખ્યા થી

વિભાજિત થતી ગરમી સળગતા પદાર્થની માત્રા પર આધાર રાખે છે, દાઢનું તાપમાન છે

તરાપો અને દહનની વિશિષ્ટ ગરમી. એટલે જ્વલન દરમિયાન પ્રકાશિત ગરમી 1

દાંડી અથવા કિલોગ્રામ જ્વલનશીલ સામગ્રી.

દહનની વિશિષ્ટ ગરમીની ગણતરી (કેજે / કિલોગ્રામમાં), ડી.આઇ. ફોર્મ્યુલાનો વારંવાર ઉપયોગ થાય છે.

મેન્ડેલીવ

જ્યાં એક્સ% (માસ.), ડબ્લ્યુ - ભેજમાં બળતણની રચનામાં ઘટકની સામગ્રી છે.

પ્રતિક્રિયાની ગરમીની ગણતરી કરવા માટેની સામાન્ય રીત રાસાયણિક થર્મોડાયનેમિક પર આધારિત છે

સિસ્ટમ દ્વારા કરવામાં આવે છે. ત્યારબાદ થર્મોડાયનેમિક્સના પ્રથમ નિયમ (ઊર્જા સંરક્ષણ કાયદો)

આઇસોબરિક પ્રક્રિયામાં પી = કોન્સ, એકીકરણ (1.7) અને સરળ પરિવર્તન આપે છે

પ્રતિ (1.8) અને (1.10) તે આ પ્રમાણે છે કે આઇસોકોરિક અને આઇસોબર પ્રક્રિયાઓમાં ગરમી રાજ્ય કાર્યના ગુણધર્મો પ્રાપ્ત કરે છે, દા.ત. પ્રક્રિયાના માર્ગ પર આધાર રાખે છે. આ જોગવાઈ કહેવામાં આવે છે જી.આઇ. કાયદો હેસ. રાસાયણિક પ્રારંભિક અને અંતિમ સ્થિતિ

સ્ટોક્સ સામગ્રી અને પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનો શરૂ થાય છે. સરળ પદાર્થોના ઉત્સાહ,

પ્રમાણભૂત પરિસ્થિતિઓ (2 9 8 કે અને 0.10113 એમપીએ) હેઠળ સ્થિર હોવાનું માનવામાં આવે છે. જટિલ પદાર્થો માટે, જ્યારે એલિમેન્ટ્સમાંથી બનાવવામાં આવે છે ત્યારે એન્થલપીમાં ફેરફાર કરવામાં આવે છે.

એક્સથોથેમિક (ગરમી પેદા કરે છે).

4. હીટ ક્ષમતા. તાપમાન પર પ્રતિક્રિયા થર્મલ અસર ની અવલંબન

હીટ ક્ષમતા - એકમ ગરમી માટે જરૂરી ગરમી જથ્થો કહેવામાં આવે છે

પદાર્થનો જથ્થો 1 કે. છે. વિશિષ્ટ ઇમોલર થર્મલ ક્ષમતા, એટલે કે. 1 કિલો ગરમી માટે જરૂરી ગરમી જથ્થો. અથવા 1 કેટર દીઠ પદાર્થના 1 છછુંદર.

નીચે મુજબ સાચું દાઢ ગરમીની ક્ષમતા નક્કી કરવામાં આવે છે.

સી (1.12) ડીટી

જ્યાં સી એ દાઢ ગરમીની ક્ષમતા છે, એમ કે કે.

સતત વોલ્યુમ અને દબાણ (આઇસોકોરિક અને આઇસોબરિક) સાથે ગરમીની ક્ષમતા માટે

ધ્યાનમાં (1.8) અને (1.10) અમને મળે છે

સતત વોલ્યુમ અથવા દબાણ પર તાપમાનની પ્રક્રિયાના ગરમીની અવલંબન પર ધ્યાન આપો. સમીકરણો ધ્યાનમાં રાખીને (1.13) અમને મળે છે

સમીકરણો (1.14) કહેવામાં આવે છે કિર્ચહોફ સમીકરણો.

પ્રતિક્રિયા દરમિયાન ગરમીની ક્ષમતામાં ફેરફાર અભિવ્યક્તિ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે

એટલે કે પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનો અને પ્રારંભિક સામગ્રીની ઉષ્મા ક્ષમતાઓના સરવાળા વચ્ચેનો તફાવત.

સમીકરણ (1.14) થી તે છે કે જો પ્રતિક્રિયા દરમિયાન ગરમીની ક્ષમતામાં ફેરફાર થાય છે

તે વાજબી છે (એટલે ​​કે, ઉત્પાદનોની ગરમીની ક્ષમતા પ્રારંભિક સામગ્રીની ગરમી ક્ષમતા કરતાં ઓછી હોય છે) અને પછી પ્રતિક્રિયાની થર્મલ અસર વધુ નકારાત્મક બને છે, પ્રતિક્રિયા વધુ કાર્યક્ષમ બને છે.

zothermic

ડાર્ટ શરતો દ્વારા ગણતરી (1.11).

જટિલ પદાર્થોમાં વાસ્તવિક પદાર્થોની ઉષ્મા ક્ષમતા, તેથી તાપમાન પર આધારિત છે

બર્નિંગ પરમાણુ ઊર્જા

મોટા ભાગના દહન પ્રક્રિયાઓ જ્વલનશીલ હોય છે, જેમાં હવામાંથી ઑક્સિજન સાથે હાઇડ્રોજન અને કાર્બન હોય છે.

દહનના થિયરીના ભૌતિક અને ગાણિતિક પાયાના વિચારણા તરફ આગળ વધતા પહેલા, આપણે પરમાણુ સ્તરે સમજવાની કોશિશ કરીએ, જ્યાં દહનની ઊર્જા આવે છે તેમાંથી મુક્ત થાય છે, જેમાંથી બીજું બધું આધાર રાખે છે: ગેસનું ગરમી, તેમાં સક્રિય રાસાયણિક કેન્દ્રોનું દેખાવ વગેરે.

ચાલો જોઈએ કે કાર્બન અને હાઈડ્રોજનનું મિશ્રણ કરવાના મુખ્ય પ્રતિક્રિયાઓના ગરમી શું છે તે હવાના ઓક્સિજન સાથે બનેલા છે.

અમે ડેટા ટેબલ અનુસાર લખીએ છીએ. 3.1 ઘન કાર્બનના સતત ઓક્સિડેશનની પ્રતિક્રિયાઓના ઊર્જા સંતુલન, ઉદાહરણ તરીકે ગ્રેફાઇટ:

આમ, કુલ નક્કર કાર્બન ઓક્સિડેશન પ્રતિક્રિયામાં, 386 કેજે / એમોલ છૂટા થાય છે:

ઓક્સિજન સાથે હાઇડ્રોજનને સંયોજિત કરીને કદ અને બંધ કરવામાં આવેલી ઊર્જા બંધ કરો:

CO અણુ કદાચ સૌથી ટકાઉ છે; તેની બંધનશીલ શક્તિ 1016 કેજે / એમઓએલ છે. (આગળની તાકાત એ 892 કેજે / એમઓએલની બોન્ડ એનર્જી સાથેના એન 2 પરમાણુ છે. બંને અણુઓમાં બંધાઈ રહેલા ઇલેક્ટ્રોનના ત્રણ જોડી છે, રાસાયણિક ભાષામાં ત્રણ વેલેન્સ બોન્ડ્સ છે. CO અણુમાં, પ્રથમ એક ઇલેક્ટ્રોન O થી C પસાર કરે છે, પછી O + અને C- નાઇટ્રોજન અણુઓ જેવા બને છે; તે CO અણુમાં ડીપોલ ક્ષણની હાજરી દ્વારા પુષ્ટિ કરે છે.) CO2 પરમાણુમાં, બીજા ઓક્સિજન પરમાણુનું બંધન નબળું છે: કોષ્ટક અનુસાર. 3.1

આ સંયોજનોમાં ઓક્સિજનની બંધનશીલ શક્તિ મૂળ ઓક્સિજનના પરમાણુની બંધનશીલ ઊર્જા સાથે સરખાવી શકાય છે. તેથી

પછી ઓક્સિજન પરમાણુ દીઠ માત્ર 240 કેજે / એમઓએલ. ઓક્સિજનના પરમાણુની ઓછી બંધનશીલ ઊર્જામાં, તેના રાસાયણિક પ્રવૃત્તિનું કારણ અને ઊર્જા સ્ત્રોત તરીકે ઓક્સિડેશનનો ઉપયોગ કરવાનો કારણો.

ગ્રેફાઇટ (તેમજ હીરા અને અસ્થિર કાર્બન) ના સ્ફટિક જાળીમાં કાર્બન પરમાણુની બંધનશીલ ઊર્જા ખૂબ ઊંચી છે. પ્રમાણમાં નાની પ્રતિક્રિયા ઉર્જા સી (ઓ) + 0.5O2 = = CO + 98 કેજે / એમઓએલ બે ખૂબ મોટી માત્રામાં તફાવત છે: એક CO બોન્ડ ઊર્જા (25 કેજે / એમઓએલ) (59 કેજે / એમઓએલ) થી પ્રત્યેક અણુઓની O2 ગેપ ઊર્જા ઘટાડે છે. ) અને કાર્બન પરમાણુના બાષ્પોત્સર્જનની ગરમી ઘટાડે છે. વાસ્તવમાં, 671 કેજે / એમઓએલની બાષ્પીભવનની ગરમી પણ નક્કી કરવામાં આવે છે. તે ખૂબ મોટી માત્રામાં છે.

સખત કાર્બન અને વાયુ હાઈડ્રોજનનું હાઇડ્રોકાર્બન ઇંધણમાં પરિવર્તન ઊર્જામાં નાના ફેરફાર સાથે થાય છે. બીજી તરફ, જ્યારે ટીના આલ્કોહોલ્સ, એલ્ડેહાઇડ્સ અને કેટોન્સ, કાર્બનિક એસિડ્સ, કાર્બોહાઇડ્રેટ્સમાં કાર્બનિક પરમાણુમાં ઓક્સિજન રજૂ કરવામાં આવે છે, ત્યારે સંપૂર્ણ દહન (CO2 અને H2O) સુધી તે મુક્ત થાય છે ત્યારે લગભગ જેટલી ઊર્જા બહાર આવે છે, કુદરતી રીતે, સમાન પ્રમાણમાં ઓક્સિજનનો વપરાશ થાય છે. તેથી, તે અંદાજે કરી શકાય છે કે કોઈપણ કાર્બનિક બળતણના સંપૂર્ણ દહન સાથે, 419-500 કિલોગ્રામ / ક્ષતિગ્રસ્ત ઓક્સિજન મુક્ત થઈ જાય છે. એકમાત્ર અપવાદો કેટલાક એન્ડોથેર્મિક, ઊર્જા સમૃદ્ધ સંયોજનો છે, જેમ કે એસિટિલેન અને ડાઈલેશન, ઉદાહરણ તરીકે, દહનની ગરમી વધારે હોય છે.

અપૂર્ણ જ્વલન માત્ર બળતણના પરમાણુની ગણતરીમાં જ નહી પરંતુ નિષ્ક્રીય ઓક્સિજનના પરમાણુ પર પણ જોખમી છે. 2Q (ઓ) + O2 = 2CO ની પ્રતિક્રિયામાં, 466 ની જગ્યાએ માત્ર 210 કેજે / એમોલ છૂટો થાય છે જ્યારે હાઇડ્રોજન સળગાવે છે અને 526 જ્યારે CO સળગાવે છે.

નક્કર કાર્બનમાં અણુ સીનું મજબૂત બંધન એ હકીકત તરફ દોરી જાય છે કે કાર્બન બાષ્પીભવન કરતું નથી. કાર્બન CO અથવા CO2 ના સ્વરૂપમાં માત્ર ઓક્સિજન સાથે સખત સ્થિતિ છોડે છે.

અપૂર્ણ દહન અને નીચા તાપમાને, પ્રતિક્રિયા 2СО = СO2 + С (ટીવી)) + 41 કેજે / એમોલ સખત કાર્બનના સંદર્ભમાં ઊર્જાપ્રદ ફાયદાકારક છે. મફત કાર્બન પરમાણુની ગણતરી કરતી વખતે, સંબંધિત પ્રતિક્રિયા 2CO = СO2 + С - 129 કેજે / મોોલમાં મોટી ઉર્જા અવરોધ હોય છે. તેથી, જ્વલન દરમિયાન સુગંધ અને સુગંધ માત્ર કાર્બનિક અણુના વિઘટનથી બનેલા હોય છે જેમાં કાર્બન હાડપિંજર હોય છે, પરંતુ CO માંથી નહીં.

હવે આપણે નાઇટ્રોજનને સમાવતી ઓક્સિડેશન પ્રતિક્રિયાઓ તરફ વળીએ છીએ.

નાઇટ્રોજન પરમાણુ N2 ખૂબ જ મજબૂત છે - તેની વિદ્યુત ઊર્જા 226 કેજે / એમઓએલ છે. તેથી, N2 અને O2 થી 2NO માં રૂપાંતરણની પ્રતિક્રિયા એંડોથર્મિક છે અને, થર્મોડાયનેમિક કારણોસર, ફક્ત ઉચ્ચ તાપમાને જ થઈ શકે છે.

નાઇટ્રોજન અને ઓક્સિજનમાંથી ઉચ્ચ ઓક્સાઈડ્સ (NO2, N2O3, N2O4, N2O5) ની રચના ઊર્જામાં વર્ચ્યુઅલ રીતે કોઈ ફેરફાર સાથે નહીં (N2 અને O2 ની બંધનશીલ ઊર્જાની સરખામણીમાં). તેથી, ઊર્જાના દૃષ્ટિકોણથી, નાઇટ્રોજન (CH3-ONO2 - નાઇટ્રો એસ્ટર, CH3 (CeH2) (NO2) 3 - ટ્રિનિટ્રૉટોલિએન) સાથેના સંયોજનોમાં ઑક્સિજન પેક કરવામાં આવે છે તે લગભગ વાયુ ઓક્સિજન જેટલું જ છે. કાર્બનિક પરમાણુમાં સંકળાયેલ ઓક્સિજન, પરંતુ નાઇટ્રોજનથી બંધાયેલું, તે પદાર્થોને બનાવવાનું શક્ય બનાવે છે જે ઘણી ઊર્જા બહાર કાઢે છે જ્યારે પરમાણુને એન 2 બનાવવા માટે ફરીથી ગોઠવવામાં આવે છે અને ઓક્સિજન CO2 અને H2O પરમાણુઓમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે. આ કારણોસર, સંયોજનો જેમાં ઓક્સિજન નાઇટ્રોજન (તેમજ ક્લોરિન, સ્યુએ 3 અને સીએલઓ 4) માં પાઉડર અને વિસ્ફોટકો તરીકે વપરાય છે.

આ દહનની પરમાણુ ઊર્જા વિશેના સામાન્ય વિચારો છે.