А ГДЕ ЖЕ СУТЬ? (на счет связи наук)

Нефедов И. В., Дудкин А. В., Кобелев Д. И. при
поддержке и с учетом замечаний кафедр химии СевКавГТУ в Ставрополе и
Невинномысске.
Физические и химические процессы, такие как сжатие газа и
химическая реакция, видимо, имеют один корень: теплота выделяется,
если в результате процесса расстояния между атомами в молекулах (кусок
металла, например, это одна большая молекула) уменьшаются и поглощается,
если наоборот. Соображения, которые привели к такому выводу следующие:
вакуум – это материя; мерой теплоты является частота вращения
атомов вокруг своей оси, а не интенсивность или амплитуда
колебательных движений атомов (см. нашу статью
«”Поверхностный” взгляд на теплопроводность”). Тогда, чем больше частота
вращения, тем больше слоев вакуума «цепляет” на себя каждый атом, тем
больше расстояние до соседних атомов. Замерзание воды не является
исключением из этого правила (замерзание воды подобно неправильной
укладке кубиков (макромолекул) в коробку).
В качестве подтверждения выше
сказанного рассчитаем температуру пламени одной реакции
горения по известной температуре пламени для другой реакции горения. Тем
самым покажем, что различия в скоростях химических реакций определяются
только условиями теплообмена, а не видом самих реакций:
4NН3 + 5O2 = 4NО + 6H2O + 904 кДж,
4NН3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O + 1268,8 кДж [1].
При атмосферном давлении в гомогенных условиях температура горения NH3 в кислородсодержащей смеси, содержащей 22 % (об.) NН3, составляет 2040 °С. При этом образуется только N2 [1].
Примем, что скорости данных реакций равны и найдем температуру горе­ния NH3 до NO (по температуре горения NH3 до N2):
2040 соответствует 1268,8
х                »                    904,

 => х = 1453,5 °С, а т. к. в реакции конверсии NH3 в NO при атмосферном давлении содержание NH3 = 10 — 10,5 % (об.) [1], то разделим температуру на два:
1453,5 / 2 = 726,8 0С, теперь 726,8 0С / 11 % (об.) = 66,1 0C — увеличение температуры газовой смеси на 1 % окисленного аммиака до NO, поэтому 726,8 — 33,05 = 693,75 0C — температура газовой смеси после окисления 10,5 % NH3 в NO, а с учетом предва­рительного подогрева аммиачно – воздушной смеси до 100 0C [1]: 693,75 + 75 = 768,75 0С (25 градусов уже было при стандартных условиях), плюс по­вышение температуры за счет снижения выхода NO [1]: 768,75 + 6 = 774,75 0C, что и есть средняя температура конверсии NH3 в NO в промышленных условиях (из промышленных данных). По данным [1]: 780 – 820 0С.
Аналогично рассчитанные (считая скорости реакций равными, с учетом
стехиометрии) температуры горения водорода, ацетилена и метана
соответствуют (прослеживается зависимость) справочным данным.
Список используемых источников:
1. Справочник азотчика. Изд. 2 – е перераб. – М.: Химия, 1987. 464 с.