О кинетике тепловыделений при затворении и твердении вяжущих
Исследование и анализ кинетики тепловыделения или изменения температуры смесей во времени в адиабатическом режиме проведения эксперимента. Стадии: адсорбция, лимитирующая скорость химического взаимодействия и диффузии молекул воды через слой геля.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 30.05.2017 |
| Размер файла | 110,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
О кинетике тепловыделений при затворении и твердении вяжущих
Одним из косвенных методов познания сущности физических и химических процессов, протекающих при затворении водой и твердении строительных растворов, может служить исследование кинетики тепловыделения или изменения температуры смесей во времени в адиабатическом режиме проведения эксперимента. Это связано с тем, что любой динамический процесс независимо от природы его сопровождается выделением или поглощением тепла. Знание кинетических констант, таких как константа скорости процесса или реакции, энергия активации, термический коэффициент, облегчает обработку экспериментальных данных и способствует объективной и более глубокой оценке влияния различных факторов на эти процессы.
Данная работа является продолжением анализа кинетических кривых тепловыделения, рассмотренных ранее [1] и дополнительно представленных на рисунке. На кривых изменения температуры цементного теста во времени при различных условиях проведения эксперимента наблюдаются три обобщенных последовательно протекающих стадии, названных так потому, что они могут включать различные по своей природе явления.
Стадии обусловлены: 1 - адсорбцией; П - лимитирующей скоростью химического взаимодействия; Ш - лимитирующей скоростью диффузии молекул воды через слой геля.
Первая, связанная с небольшим повышением температуры, вероятно, обусловлена теплотой смачивания, частичным растворением ингредиентов смеси, адсорбцией и хемосорбцией молекул дисперсионной среды - воды, как имеющей химическое средство. Учитывая малые значения теплот смачивания и растворения [2], определяющее значение будет иметь тепло, выделяющееся хемосорбцей, в результате которой, возможно, образуются двухмерные фрагменты кристаллогидратов. Наличие ПАВ или других примесей может во времени растянуть этот процесс.
кинетика диффузия адсорбция адиабатический
Изменение температуры цементного теста при различных условиях проведения эксперимента При этом отметим, что некоторое падение температуры после первоначального повышения в начале эксперимента и более значительное в конце связано с отклонением его от адиабатного, т.е. с потерей тепла за счет теплообмена с окружающей средой.
Вторая стадия связана с гидролизом минералов вяжущего, в результате чего из двумерных структурных элементов формируются объемные гелеобразные трехмерные фрагменты новообразований. Этот процесс, начавшись с поверхности частиц за счет диффузии молекул воды, через недостаточно протяженный слой геля распространяется в глубь их объема. Безусловно, химические реакции гидролиза и гидратации будут теплоопределяющими.
Третья стадия, по-видимому, обусловлена протеканием тех же реакций, но с лимитирующей стадией диффузии молекул дисперсионной среды через слой геля, а также процессами его кристаллизации и перекристаллизации.
Учитывая высокую водопроницаемость геля, малые значения теплот фазовых переходов [3], тепловыделением в последней стадии можно пренебречь.
При избытке дисперсионной среды как одного из реагентов обобщенные скорости первой и второй стадий линейно зависят от площади контактов двух сред. Их можно описать кинетическим уравнением мономолекулярной реакции первого порядка [4]. Скорость процесса будет эквивалентна скорости изменения поверхности контакта и то же самое скорости изменения тепловыделения.
Переходя от тепловыделения к температурам и учитывая, что k=f(Т), получим
Интегрируя данное уравнение, можно получить теоретическую аналитическую зависимость между температурой смеси и временем. К сожалению, невысокие неопределенные интегралы могут быть выражены через элементарные функции. В нашем случае эта зависимость примет вид
Использование ее для практических целей остается проблематичным. Задача может найти упрощение, если функциональную зависимость Tx=f(ф) выразить исходя из экспериментальных данных с помощью степенного ряда
T= a+b•ф +с•ф2,
Тогда
где V - скорость изменения температуры смеси.
Таким образом, используя экспериментальные данные, можно найти энергию активации, а из отношения скоростей при двух температурах можно оценить температурный коэффициент реакции (у) уравнения Вацт-Гоффа [4], т.е., определить, во сколько раз изменяется скорость реакций гидролиза и гидратации при нагревании на каждые 10 градусов.
И соответственно установить влияние различных технологических факторов на эти энергетические параметры.
Литература
1. Мальцев Н В., Мальцев В.Т. Вопросы кинетики тепловыделения в цементном тесте // Известия РГСУ. - 2007. - №11. С. 96 - 102.
2. Эммануэль НМ., Кнорре А.Г. Курс химической кинетики. - М.: Высшая школа, 1962. - 413 с.
3. Каранетьянн МХ, Каранетьянн МЛ Основные термодинамические константы неорганических и органических веществ. - М.: Химия, 1968. - 470 с. 4. Панченков ТМ., Лебедев В.Л Кинетика и химический катализ. - М.: Химия, 1985. - 589 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Сущность и особенности явления диффузии как беспорядочного хаотического движения молекул. Исследование зависимости скорости диффузии от температуры в твердых веществах, сущность явления капиллярности. Проявление диффузии в природе и ее применение.
презентация [688,1 K], добавлен 13.05.2011Скорости газовых молекул. Обзор опыта Штерна. Вероятность события. Понятие о распределении молекул газа по скоростям. Закон распределения Максвелла-Больцмана. Исследование зависимости функции распределения Максвелла от массы молекул и температуры газа.
презентация [1,2 M], добавлен 27.10.2013Определение физических величин, явлений. Изменение температуры углекислого газа при протекании через малопроницаемую перегородку при начальных значениях давления и температуры. Сущность эффекта Джоуля-Томсона. Нахождение коэффициентов Ван-дер-Ваальса.
контрольная работа [231,7 K], добавлен 14.10.2014Анализ противоречий в механизмах протекания электрического тока в проводниках. Обзор изменения состава и структуры поверхности многокомпонентных систем, механизма диффузии и адсорбции. Исследование поверхности электродов кислотных аккумуляторных батарей.
контрольная работа [25,0 K], добавлен 14.11.2011Понятие и свойства поверхностного натяжения. Зависимость энергетических параметров поверхности от температуры. Адсорбция. Поверхностная активность. Поверхностно-активные и инактивные вещества. Мономолекулярная адсорбция. Изотерма адсорбции Ленгмюра.
презентация [313,0 K], добавлен 30.11.2015Определение линейного теплового потока методом последовательных приближений. Определение температуры стенки со стороны воды и температуры между слоями. График изменения температуры при теплопередаче. Число Рейнольдса и Нусельта для газов и воды.
контрольная работа [397,9 K], добавлен 18.03.2013Основные положения и исходные данные теории детонации Михельсона. Расчет температуры зажигания от раскаленных микротел. Нормальная скорость горения, скорость детонации и концентрация вещества. Неразрывность потока, скорость диффузии и закон импульсов.
контрольная работа [274,8 K], добавлен 24.08.2012Схема нагнетательной скважины. Последовательность передачи теплоты от теплоносителя (закачиваемой воды) к горной породе. График изменения геотермической температуры по глубине скважины. Теплофизические свойства флюида, глины, цементного камня и стали.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 19.09.2012Описание и расчёт тепловой схемы АТЭЦ-2, выбор и расчет турбин, энергетических котлов. Электрическая часть станции. Охрана труда на АТЭЦ-2. Мероприятия по изменению водно-химического режима с помощью реагента СК-110, расчет эффективности установки.
дипломная работа [844,5 K], добавлен 24.08.2009Проверка эффекта Мпембы. Исследование температуры замерзания воды в зависимости от концентрации соли в ней. Зависимость температуры кипения от ее продолжительности, концентрации соляного раствора, атмосферного давления, высоты столба жидкости в сосуде.
творческая работа [80,5 K], добавлен 24.03.2015Структурное строение молекул воды в трех ее агрегатных состояниях. Разновидности воды, её аномалии, фазовые превращения и диаграмма состояния. Модели структуры воды и льда а также агрегатные виды льда. Терпературные модификации льда и его молекул.
курсовая работа [276,5 K], добавлен 12.12.2009Вычисление скорости молекул. Различия в скоростях молекул газа и жидкости. Экспериментальное определение скоростей молекул. Практические доказательства состоятельности молекулярно-кинетической теории строения вещества. Модуль скорости вращения.
презентация [336,7 K], добавлен 18.05.2011Изучение характеристик модели, связанных с инфильтрацией воздуха через материал. Структура материалов тела. Анализ особенностей механизма диффузии. Экспериментальное исследование диффузии, а также методика расчета функции состояния системы с ее учетом.
научная работа [1,3 M], добавлен 11.12.2012Разработка водоподготовительной установки, подбор водно-химического режима и расчет системы технического водоснабжения ТЭЦ мощностью 360 МВт. Показатели исходной воды, стадии ее обработки. Схема ВПУ, выбор оборудования; способы очистки конденсатов.
курсовая работа [414,9 K], добавлен 23.12.2013Проведение расчета теплопотерь через стенки шкафов. Рассмотрение схемы автоматического регулирования тепловыделения нагревательного устройства в зависимости от температуры наружного воздуха. Изучение условий обеспечения влажностного режима подогревателя.
курсовая работа [339,8 K], добавлен 01.05.2010Диффузии, как взаимное проникновение молекул одного вещества в межмолекулярные промежутки другого вещества в результате их хаотического движения и столкновений друг с другом. Условия протекания диффузии. Твердые тела. Жидкости. Диффузия в жизни человека.
презентация [1,5 M], добавлен 03.04.2017Скорости газовых молекул. Понятие о распределении молекул газа по скоростям. Функция распределения Максвелла. Расчет среднеквадратичной скорости. Математическое определение вероятности. Распределение молекул идеального газа. Абсолютное значение скорости.
презентация [1,1 M], добавлен 13.02.2016Теория температурных полей: пространственно-временные распределения температуры и концентрации растворов. Модель физико-химического процесса взаимодействия соляной кислоты и карбонатной составляющей скелета. Методы расчётов полей температуры и плотности.
автореферат [1,3 M], добавлен 06.07.2008Яркость люминесценции кристаллов. Основные физические характеристики люминесценции. Изучение спектра, кинетики и поляризации излучения люминесценции. Яркость фосфоресценции органических молекул. Начальные стадии фосфоресценции кристаллофосфоров.
реферат [36,8 K], добавлен 05.06.2011Физические и химические свойства воды. Распространенность воды на Земле. Вода и живые организмы. Экспериментальное исследование зависимости времени закипания воды от ее качества. Определение наиболее экономически выгодного способа нагревания воды.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 18.01.2011
