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总包反应与基元反应在线视频

总包反应与基元反应

下一节:双分子反应和碰撞理论

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总包反应与基元反应课程教案、知识点、字幕

在前面我们通过各种各样的

这种实验的观察

和对现象的理解

我们已经总结了一些化学反应

它里边主要的一些影响因素等等

那我们从这一节的话

重点就引出了两个非常重要的概念

就总包反应和基元反应

那么我们燃烧的话

基本就燃料加氧化剂变成产物

那我们就来观察

这么一个反应

就是一摩尔的燃料

加上a摩尔的氧化剂

变成b摩尔的产物

这么一个反应

那么这个反应

当然是一个

就是我们通常写的化学反应式

那么燃料的消耗速度的话

根据前面的定义

我们也就说d[XF] dt

我们就可以出来的对吧

那么等于-kG(T)

乘上什么

[XF]m

[XOx]m

也就是说我们

根据前面的定律

我们知道是这么一个关系

kG的话

G实际上这里边引入了一个

实际就总包反应的

化学反应速率常数的

这么一个概念

那么我们来想一想

真实的化学反应

会是怎么样子的

那么在这里边

我刚才说了

kG它是一个反应的系数

那么我们也知道

后面会通过一个分析

知道它是一个温度的强函数

nm的话

我们称之为反应级数

前面已经介绍到了

那么对基元反应的话

大家记住n m一定是整数

而对总包反应不一定是整数

那么总包反应总的来说

我们实际上就跟我们前面说的

那个目标是不一致的

我们目标说是要把详细的

化学过程都要搞清楚

而总包反应不是

我只管进来了什么物质

最后产生什么物质

总包反应大概这个

而这个跟热力学的总包反应

实际上是一致的

那么总包反应的性能

可以提供整个系统的

宏观的这种使用的

这么一个化学反应的

这样一个基础

所以也是很重要的

但我们再来好好的想一想

我们如果说有一个燃料的分子

在整个空间

a个氧化剂

同时跟他碰撞

有一次碰撞就得全部碰上

而且会马上形成b个

b个燃料(产物)

这件事情的可能性怎么样

实际上是非常非常小的

比如我们就来研究一个

最简单的总包反应

就是氢的燃烧

就两个氢分子

加上一个氧的分子

应该会形成什么

两个水分子

那你可以想象一下

是不是会两个氢分子

跟一个氧分子一碰

就会形成两个水

这件事情的可能性很小

那实际上要让这样的反应

真正进行

实际上是怎么样子

基本的一个逻辑

实际上是首先是

一个氢分子和氧分子直接碰撞

而碰撞的时候

并不会马上变成什么

变成水

而是变成一个过氧羟基

HO2和一个氢

那么这个氢的话

又进一步跟氧的分子

这个氢就变成一个原子

实质上我们把它称之为

叫自由基或活化的分子

那么这个很重要

以后大家要记住

比如HO2也是一个自由基

那么在H的话

这个自由基它一般的比较活跃

它跟氧分子去碰撞

就变成什么

变成一个OH加上一个O

也就变成了一个什么

变成一个羟基

OH加上一个O

这个OH就是羟基

而这个羟基

今后我们在学习燃烧

贯穿燃烧里边非常非常

有用的化学物质

那么这个氧原子

跟氢分子

也可以去碰撞

碰撞就会变成一个水

所以这个的话

就形成一个水

那么那个氢

比如它跟氧分子

也可以去碰撞

但是这个时候

它会形成一个HO2

大家看一下这个式子里边

多出了一个M

这M是什么

是第三个物质

也就是其他的分子

它这两个相撞了

本身要完全变成HO2

实际上是很难的

为什么

它需要能量

它的键能结合了以后

能量会多出来

多出来靠谁

靠其他的分子带走

这就是整个的

氢和氧的反应的

大概可能发生的过程的

列举的四个

基元反应

那么我们把它称之为

这种一碰撞就发生了什么现象的

这个可能

一次碰撞所发生的反应

我们把它称之为基元反应

实际上氢的燃烧过程

可能有更多

我们下一章会更详细的去介绍

所以刚才实际上

我已经很清楚了

就说实际上你看这个过程当中

基本上的这个过程

的特点是什么

不管是氢和氧的一次碰撞

还是氢原子跟氧分子去碰撞

还是氧原子跟氢分子去碰撞

都是什么

断一个键 形成一个键

所以这是一个

基本的逻辑

那么如果我们把所有的这些过程

把所有的这些

基元反应全部加起来

比如我们把一个氢气和氧气

反应的变成水的这个过程的

所有的这些基元反应的一个结合

这个结合我们就称之为

叫反应机理

好 我们有了总包反应的概念

基元反应的概念

以及基元反应的总体的结合

是一个反应机理的这么一个概念

这三个概念的话

是非常非常重要的

那么可以告诉大家

总的来说

反应机理通常会

涉及非常非常复杂的

这么一个过程

比如我们刚才说了

氢的这么一个

应该说是最简单的一个反应了

它就涉及到大概

我刚才说了已经是二十多步

很多很多的反应

那事实上

大家如果针对一个复杂的反应

比如一个甲烷

我们后面会讲到

他可能涉及就几百个反应

所以怎么样能够

把这些问题搞清楚

事实上

我们不可能把所有的这几百个

几千个反应

通通搞清楚

这个要花费非常大的力气

所以现在

非常非常重要的一个任务

就怎么遴选一些最少的

基元反应

比如几个

就能把整个系统

能够描述清楚

这是现在非常活跃的一个领域

燃烧理论课程列表:

第一章 导论

-1.1 我们为什么要学习燃烧理论

--1-1:我们为什么要学习燃烧理论

-1.2 什么是燃烧:定义与现象

--1.2 什么是燃烧:定义与现象

-1.3 燃烧科学发展简史

--1.3 燃烧科学发展简史

-1.4 燃烧科学的研究方法

--1.4 燃烧科学的研究方法

-1.5 课程的结构

--1.5 课程的结构

第二章 燃烧与热化学

-2.1 概述

--概述

-2.2 状态参数复习

--状态参数复习

-2.3 热力学第一定律

--热力学第一定律

-2.4 反应物和生成物的混合物

--反应物与生成物的组成

--绝对(或标准)焓和生成焓

--燃烧焓与热值

--例题

-2.5 绝热燃烧温度

--定压绝热燃烧温度

--定容绝热燃烧温度

-2.6 化学平衡

--第二定律的讨论

--吉布斯函数

--复杂系统(选修)

-2.7 燃烧的平衡产物

--全平衡(选修)

--水煤气反应的平衡

--压力影响

-2.8 应用

--回热式和蓄热式交换器

--例题

--烟气再循环

-2.9 小结

--小结

-第二章 燃烧与热化学--第二章作业

第三章 传质引论

-3.1 传质概述

--3.1.1传质概述

-3.2 传质理论基础

--3.2.1菲克扩散定律

--3.2.2扩散的分子基础-分子动力学

--3.2.3扩散系数的微观推导(选修)

--3.2.4组分守恒方程推导

-3.3 传质应用实例

--3.3.1应用实例一:液面蒸发

--3.3.2蒸汽界面边界条件

--3.3.3液滴蒸发

-3.4 小结

--3.4.1液滴质量守恒+小结

-第三章 传质引论--第三章作业

第四章 化学动力学

-4.1 概述

--概述

-4.2 总包反应与基元反应

--总包反应与基元反应

-4.3 基元反应速率

--双分子反应和碰撞理论

--其他基元反应

-4.4 多步反应机理的反应速率

--净生成率

--反应速率常数与平衡常数关系

--稳态近似

--单分子反应机理

--链式反应和链式分支反应(一)

--链式反应和链式分支反应(二)

--化学时间尺度(一)

--化学时间尺度(二)

--部分平衡

-4.5 简化机理(选修)

--简化机理(选修)

-4.6 催化和非均相反应(选修)

--催化和非均相反应(选修)

-4.7 小结

--小结

-第四章 化学动力学--第四章作业

第五章 一些重要的化学机理

-5.1 概述

--概述

-5.2 H2-O2系统

--H2-O2系统

--H2-O2系统爆炸特性

-5.3 一氧化碳的氧化

--一氧化碳的氧化

-5.4 高链烷烃的氧化

--三步机理

--八步机理

--总包反应和准总包机理

-5.5 甲烷燃烧

--复杂机理和起源

--甲烷燃烧动力学

--高温反应途径分析

--低温反应途径分析

-5.6 氮氧化物

--氮氧化物的形成(一)

--氮氧化物的形成(二)

--氮氧化物的危害

-5.7 小结

--小结

-第五章 一些重要的化学机理--第五章作业

第六章 反应系统化学与热分析的耦合

-6.1 概述

--6.1 概述

-6.2 定压-定质量反应器

--6.2 定压-定质量反应器

-6.3 定容-定质量反应器

--6.3 定容-定质量反应器

-6.4 全混流反应器

--6.4 全混流反应器

-6.5 柱塞流反应器

--6.5 柱塞流反应器

-6.6 燃烧系统建模中的应用及小结

--6.6 燃烧系统建模中的应用及小结

-第六章 反应系统化学与热分析的耦合--第六章作业

第七章 反应流的简化守恒方程

-7.1 概述和总质量守恒

--7.1 概述和总质量守恒

-7.2 组分质量守恒

--7.2 组分质量守恒

-7.3 多组分扩散(选修)

--7.3 多组分扩散(选修)

-7.4 动量守恒方程(选修)

--7.4 动量守恒方程(选修)

-7.5 能量守恒方程-质量通量表达形式

--7.5 能量守恒方程-质量通量表达形式

-7.6 守恒标量的概念-混合物分数定义

--7.6 守恒标量的概念-混合物分数定义

-第七章 反应流的简化守恒方程--第七章作业

第八章 层流预混火焰

-8.1 概述及物理描述

--8.1 定义及重要特征与实验室典型火焰

-8.2 层流火焰分析

--8.2.1 简化分析

--8.2.1 简化分析(续)

--8.2.2 详细分析

-8.3 影响火焰速度和火焰厚度的因素

--8.3.1 温度、压力和当量比,燃料选型及火焰速度选型

--8.3.2 火焰速度测量

-8.4 熄火、可燃性和点火

--8.4.1 冷壁熄火

--8.4.2 可燃极限和点火

-8.5 火焰稳定及小结

--8.5 火焰稳定及小结

-第八章 层流预混火焰--第八章作业

第九章 层流非预混火焰

-9.1 概述

--概述

-9.2 无反应的恒定密度层流射流

--物理描述

--求解

--两个例子

-9.3 射流火焰的物理描述

--射流火焰的物理描述

-9.4 简化理论描述

--概述

--守恒标量

--状态关系式

--各种不同的解法(一)(选修)

--9.4.5 各种不同的解法(二)(选修)

-9.5 不同几何形状燃烧器的火焰长度

--圆口和槽型口燃烧器火焰长度

--火焰长度的影响因素

--两个例子

-9.6 碳烟的形成和分解

--碳烟的形成和分解

-9.7 对冲火焰(选修)

--对冲火焰(选修)

-9.8 小结

--小结

-第九章 层流非预混火焰--第九章作业

第十章 液滴的蒸发与燃烧

-10.1 概述

--概述

-10.2 液滴蒸发的简单模型

--基本假设

--气相分析

--气液界面能量平衡

--液滴寿命

-10.3 液滴燃烧的简化模型

--假设

--质量守恒和组分守恒

--温度分布

--液滴表面能量守恒

--火焰面处能量守恒

--液气平衡 总结和求解

--燃烧速率常数和液滴寿命

--例题

--扩展到对流条件

-10.4 一维蒸发控制燃烧

--物理模型和假设

--液滴数目和液滴相守恒

--总守恒方程

--气相成分和气相能量守恒

--液滴动量守恒 模型总结

--例题

-10.5 小结

--小结

-第十章 液滴的蒸发与燃烧--第十章作业

第十一章 固体燃烧

-11.1 概述及燃煤锅炉

--11.1.1 概述

--11.1.2 燃煤锅炉

-11.2 非均相反应

--11.2.1 非均相反应及表面化学反应

--11.2.2 碳反应的半总包机理反应

-11.3 单颗粒碳的燃烧-单膜模型

--11.3.1 模型建立

--11.3.2 质量与组分守恒与表面化学动力学

--11.3.3 电路比拟与碳燃烧控制

--11.3.4 能量守恒

-11.4 单颗粒碳的燃烧-双膜模型

--11.4.1 模型建立

--11.4.2 组分守恒、封闭性和表面化学反应

-11.5 颗粒燃烧速度

--11.5 颗粒燃烧速度

-11.6 煤的热解及燃烧

--11.6 煤的热解及燃烧

-第十一章 固体燃烧--第十一章作业

第十二章 湍流燃烧入门(选修)

-12.1 概述

--概述

-12.2 湍流现象与描述

--湍流的现象与描述

-12.3 湍流尺度

--湍流尺度

-12.4 湍流模型

--湍流模型方法(1)

--湍流模型方法(2)

-12.5 湍流预混火焰

--湍流火焰速度

--湍流火焰结构与模式

--12.5.3 例题

--层流火焰折皱模式

--分布式反应区模式和漩涡小火焰模式

--火焰稳定

-12.6 湍流非预混火焰

--射流火焰

--火焰长度

-12.7 湍流燃烧小结

--湍流燃烧小结

课程总结

-课程总结

--课程总结

总包反应与基元反应笔记与讨论

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