Поскольку температура Т определяется энергией D межмолекулярного взаимодействия, можно записать, что D = аЯТ, где а - коэффициент, обычно близкий к единице, а произведение ЯТ характеризует величину тепловой энергии. Учитывая, что для многих полимеров значение энергии D = 6480 Дж/моль (это величина относится к так называемому диполь-дипольному взаимодействию [4]), получаем значение Т1, равное ~ 800 К, что удовлетворительно соответствует полученным экспериментальным данным.
В нелетучих веществах полимерного и неполимерного строения необратимый переход в продукты термораспада на спинодали сопровождается также резким увеличением частоты образования гомогенных зародышей, как и в летучих веществах.
Обнаружение верхней температурной границы фазовых состояний нелетучих веществ имеет не только фундаментальное значение для понимания процессов терморазрушения материалов при интенсивном нагреве, но и практическое применение в инженерных расчетах и организации тепловых процессов в химически реагирующих веществах и материалах. Многие температурные зависимости, используемые в технологических и других инженерных расчетах всевозможных тепловых процессов (уравнение Клапейрона-Клаузиуса, уравнения Вант-Гоффа, Аррениуса, зависимость теплоемкости от температуры), выведены в предположении, что превращения происходят в условиях термодинамического равновесия. Расчеты по таким формулам и уравнениям дают хорошие результаты, если скорости нагрева вещества невелики, а время, отведенное на превращения (фазовые или химические), достаточно велико. Такие условия не соблюдаются при интенсивном подводе тепла к жидким и твердым реагентам, например в плазмохимическом реакторе, при обработке материалов лучами лазера, потоком электронов, при радиационном нагреве теплозащитных покрытий в аппаратах авиакосмической и ракетной техники. В таких условиях вещество оказывается значительно перегретым свыше температуры равновесного превращения в другие фазы. Как проводить расчеты в таких случаях?
Если формально подставлять в упомянутые выше равновесные соотношения любые значения температуры, сколь угодно высокие и даже превышающие температуру Тх, можно получить всегда какой-то результат. Но такого рода результат не будет иметь физического смысла: на самом деле вещества как такового при температурах свыше Т не существует. Оно превратилось или в пар, или в продукты термолиза, свойства которых существенно отличаются от свойств исходного конденсированного продукта. Такая ошибка может возникнуть, в частности, при расчетах на компьютере, если в программе не учтено существование температуры достижимого перегрева. Поэтому равновесные соотношения требуют корректировки с учетом спинодали и достижимых перегревов.
Для учета достижимых перегревов и различных предспинодальных эффектов в уравнения теплофизики и химической физики были введены параметры, отражающие специфику протекания превращений в условиях интенсивного нагрева при температурах, значительно превышающих Ткип и Тр. Естественно, введение указанных корректировок повлияло на результаты расчетов тепловых процессов. Так, например, расчет такого важного технологического параметра, как длина проектируемого плазмохимического реактора для переработки нефелинового сырья, показал, что этот габаритный размер можно сократить по сравнению с тем значением длины реактора, который получался в расчетах исходя из равновесных условий протекания процесса терморазложения нефелинов.
Восстановление человеком экологических систем и поддержание в них естественного равновесия
Проблема
сохранения природного богатства в настоящее время волнует всех. Человек
довольно интенсивно использует природу для собственных нужд, тем самым нарушая
ее целостность. В результате ...
Биоиндикационная оценка состояния городской среды по величине флуктуирующей ассиметрии березы повислой на примере микрорайона Юбилейный
Огромную роль в оздоровлении воздушного бассейна играют древесные
растения, выступающие в роли своеобразного естественного фитофильтра,
аккумулирующего и частично дезактивирующего токсически ...
Государственные кадастры природных ресурсов и загрязнения окружающей среды
Актуальность работы обусловлена тем, что в настоящее время антропогенное
загрязнение окружающей природной среды приобрело огромный размах. Это привело к
серьезным экологическим, экономически ...