УДК
536-12+544.4
Б
.
Г
.
Т р у с о в
МОДЕЛИРОВАНИЕ КИНЕТИКИ ХИМИЧЕСКИХ
ПРЕВРАЩЕНИЙ
:
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ
ПОДХОД
Представлен метод моделирования процессов химических превра
-
щений в произвольных газофазных системах
,
основанный на пря
-
мом использовании принципа максимальной скорости порождения
энтропии
.
В качестве движущей силы химического процесса приня
-
та величина
,
пропорциональная градиенту термодинамического по
-
тенциала
.
Разработанный вычислительный алгоритм реализован в
виде универсальной компьютерной программы
.
Выполнено сравне
-
ние результатов с расчетными и экспериментальными данными
.
Традиционный подход к решению задачи химической кинетики
основан на описании превращений вещества с помощью совокупно
-
сти независимых уравнений химических реакций
.
При этом процесс
моделирования можно условно разделить на пять стадий
:
—
экспериментальное исследование кинетики химических превра
-
щений
;
—
построение структурной кинетической модели
(
механизма реак
-
ций
);
—
решение обратной задачи для определения констант скоростей
элементарных стадий процесса
;
—
решение прямой задачи применительно к новым условиям
;
—
проверка адекватности модели
.
Все перечисленные этапы содержат известные проблемы
,
из
-
за ко
-
торых математическое моделирование является трудно формализуемой
задачей
.
Так
,
в результате эксперимента в большинстве случаев удается из
-
мерить концентрации лишь некоторых реагентов с приемлемой точ
-
ностью
.
Практически невозможно зарегистрировать содержание про
-
межуточных нестабильных соединений ввиду короткого времени их
существования
.
Кроме того
,
в ходе эксперимента принципиально не
-
возможно измерить сами скорости элементарных реакций
,
поэтому их
значения находятся лишь косвенным образом с использованием соста
-
вленной кинетической схемы процесса
.
Для построения кинетической схемы на основе различных гипотез
о механизме реакций обычно формируется ряд конкурирующих моде
-
лей с последующим их сравнением
.
Однако таким образом нельзя син
-
тезировать единственный
“
реальный
”
физический механизм
,
посколь
-
ку для него чаще всего невозможна корректная постановка обратной
26
ISSN 1812-3368.
Вестник МГТУ им
.
Н
.
Э
.
Баумана
.
Сер
. “
Естественные науки
”. 2005.
№
3
