Тепло может передаваться от более нагретого к менее нагретому.
Все самопроизвольные процессы идут к равновесию.
Переход тепла от менее нагретого тела к более нагретому не может происходить самопроизвольно. Для осуществления такого процесса необходимо затратить работу.
S-энтропия.
dS>=q/T-------------
Соотношения, связывающие константу равновесия с) энергией Гиббса --------
(3.51)
есть величина, постоянная, называемая константой равновесия. Тогда
, или
(3.52)
т. е. получаем соотношение для определения константы равновесия. При этом уравнение (3.50) принимает вид
(3.53)
и может быть использовано для анализа равновесия направления химических реакций.
Принцип Ле-Шателье -----------------------
если на систему, находящуюся в состоянии равновесия, оказывается внешнее воздействие, то в ней произойдут изменения, противодействующие этому. Пользуясь этим принципом и соотношением (3.53), можно через константу равновесия (3.51) управлять соотношением реагирующих веществ, т. е. в конечном итоге, выходом продуктов реакции.
Стадии гетерогенной реакции --------------------
В большинстве случаев гетерогенные реакции протекают через ряд стадий, наиболее характерные из которых следующие:
1) диффузия частиц исходных веществ к поверхности раздела фаз (реакционной зоне);
2) адсорбция реагентов на поверхности;
3) химическая реакция на поверхности;
4) десорбция продуктов реакции на поверхности раздела фаз;
5) диффузия этих продуктов от реакционной зоны вглубь одной из фаз.
Стадии 1 и 5 относятся к диффузионным, а стадии 2 – 4 к кинетическим.
Уравнение молекулярной диффузии и условия его применимости------------
Диффузия есть процесс самопроизвольного перемещения вещества, направленный на выравнивание концентраций в объеме. Движущейся силой диффузии является градиент концентрации , определяемый изменением концентрации вещества , приходящегося на отрезок пути в направлении диффузии. Приращение количества переносимого путем диффузии вещества пропорционально коэффициенту диффузии , градиенту концентрации, площади поперечного сечения среды, через которую переносится вещество, и времени
а переходя к бесконечно малым приращениям и скорости диффузии (потоку массы через единичную площадь) получаем уравнение 3.57
описывающее стационарную диффузию и называемое первым законом Фика.Для случая системы с распределенными параметрами, когда концентрация изменяется по всем трем координатам, в соответствии со вторым законом Фика уравнение диффузии принимает следующий вид:
(3.58)
где – плотность источников вещества, например, количество вещества, образующегося в результате химических реакций в единице объема в единицу времени.Необходимо подчеркнуть, что уравнения (3.57) и (3.58) относятся к молекулярному переносу в неподвижной среде и справедливы для изотермического процесса и случая, когда диффузия данного компонента не зависит от диффузии других компонентов.В этих условиях зависимость коэффициента диффузии от температуры , вязкости среды и радиуса диффундирующих молекул определяется формулой Стокса – Эйнштейна:
Уравнение турбулентной диффузии и его конкретный вид для диффузии кислорода из шлака в металл---------
турбулентная диффузия, обусловленная тепловой конвекцией и работой перемешивания поднимающихся пузырей и внедряющихся в ванну струй продувочного газа.
С учетом влияния конвекции уравнение диффузии принимает следующий вид:
(3.60)
где – скорость переноса вещества, м/с.
Чаще, в случаях преобладающего влияния турбулентной диффузии, используется эмпирическое уравнение вида
(3.61)
где – диффузионный поток;
– разность концентраций;
– коэффициент массоотдачи (турбулентной диффузии).