燃烧学化学热力学及化学动力学.ppt

第四章　化学热力学与化学动力学基础 掌握化学热力学与化学动力学的基本概念、基本定律及基本理论。 化学热力学是利用热力学第一定律来分析化学能转化为热能使得相互关系，利用热力学第二定律来分析化学平衡的条件，以及在平衡时平衡常数与自由能的关系。 化学动力学是研究化学反应机理及化学反应速率的一门科学。燃烧是一种剧烈的化学反应，因此化学动力学在燃烧理论中占有重要的地位。 化学热力学与化学动力学分别是独立的学科，本章只讨论一些在分析燃烧过程中所必须掌握的基本知识。 概述 化学动力学是研究化学反应机理和化学反应速率及其影响因素的一门科学 概述 燃烧现象的本质是化学反应 §4-5 化学反应速率 一、化学反应速率的概念 一、化学反应速率的概念 二、化学反应的分类 二、化学反应的分类 三、质量作用定律 三、质量作用定律 四、化学反应级数n和反应分子数 四、化学反应级数n 四、化学反应级数与反应分子数 四、化学反应级数与反应分子数 §4-6 阿累尼乌斯定律 一、温度对反应速率常数的影响 一、温度对反应速率常数的影响 一、温度对反应速率常数的影响 二、分子碰撞理论 二、分子碰撞理论 三、可逆反应与化学平衡 三、可逆反应与化学平衡 三、可逆反应与化学平衡 三、可逆反应与化学平衡 §4-7 影响反应速率的因素 一、反应物质的性质对反应速率的影响 二、温度对反应速率的影响 三、压力对反应速率的影响 三、压力对反应速率的影响 三、压力对反应速率的影响 四、反应物质成分的影响 §4-8 链锁反应 现象 定义与特性 过程与分类 一、不分枝链锁反应 一、不分枝链锁反应 一、不分枝链锁反应 一、不分枝链锁反应 一、不分枝链锁反应 一、不分枝链锁反应 二、分枝链锁反应－－爆炸反应 二、分枝链锁反应－－爆炸反应 二、分枝链锁反应－－爆炸反应 二、分枝链锁反应－－爆炸反应 二、分枝链锁反应－－爆炸反应 三、爆炸极限 三、爆炸极限 三、爆炸极限 实验证明有许多化学反应速度常常与按照反应方程式根据活化分子碰撞理论求得的速度不相符合。 实验证明有许多化学反应速度常常与按照反应方程式根据活化分子碰撞理论求得的速度不相符合。 实验证明有许多化学反应速度常常与按照反应方程式根据活化分子碰撞理论求得的速度不相符合。 链的中断 分枝链锁反应的特点： 1、反应随着时间进展显著地自行加速。 2、有感应期存在。 从开始反应到反应显著加速的这段时间 　　在一定比例的燃料与氧化剂混合物中，当压力、温度改变时，缓慢反应区与快速反应区的分界线。 第一爆炸极限(p0.5KPa) 第二爆炸极限(p=0.5~50KPa) 第三爆炸极限(p50KPa) 第一爆炸极限(p0.5KPa) 　　随着压力降低，爆炸极限的温度升高。 第二爆炸极限(p=0.5~50KPa) 　　压力增加，爆炸温度升高。 第三爆炸极限(p50KPa) 　　压力增加，爆炸降低。 自由基（活性中间产物） 增长速度?（P，T） 销毁速度 ?（1/P） 碰壁销毁 空间销毁 ?（P，T） 因为即使外界条件都不变化，反应速率也会随时间发生变化，通常用微分形式来表示反应速率，即所谓瞬时速率。参加反应的物质浓度随时间减少，它们的变化率前面需加负号。产物的浓度随时间而增加，它们的浓度变化率前而用正号 质量作用定律指出反应速率与浓度的关系，化学反应级数指出浓度对反应速率的影响大小。 根据反应机理的不同，化学反应有简单反应和复杂反应之分。 依据反应过程中参与反应的分子数的多少，简单反应又可分为单分子反应、双分子反应和三分子反应。 质量作用定律指出反应速率与浓度的关系，化学反应级数指出浓度对反应速率的影响大小。 　　最常见的反应属于Ⅰ型，而只有少数的反应属于Ⅱ～Ⅴ。例如，爆炸反应属于Ⅱ型，酶反应属于Ⅲ型，某些碳氢化合物的氧化属于Ⅳ型，合成NO2反应属于Ⅴ型。 　　燃烧过程中化学反应的速率几乎都是随温度升高而很快增大，即属于图中（a）型的反应。 　　按照分子碰撞理论，分子之间需要通过碰撞才能引起化学反应。在碰撞过程中的能量交换提供了破坏原有分子结构的能量，产生了新分子，引起化学反应。 　　按照分子碰撞理论，分子之间需要通过碰撞才能引起化学反应。在碰撞过程中的能量交换提供了破坏原有分子结构的能量，产生了新分子，引起化学反应。 　　按照分子碰撞理论，分子之间需要通过碰撞才能引起化学反应。在碰撞过程中的能量交换提供了破坏原有分子结构的能量，产生了新分子，引起化学反应。 　　按照分子碰撞理论，分子之间需要通过碰撞才能引起化学反应。在碰撞过程中的能量交换提供了破坏原有分子结构的能量，产生了新分子，引起化学反应。 　　按照分子碰撞理论，分子之间需要通过碰撞才能引起化学反应。在碰撞过程中的能量交换提