Входные данные и единицы измерения
Начните с величин «Исходная концентрация A (моль/л)», «Константа A→B при T₀ (1/с)», «Константа B→C при T₀ (1/с)». Для примера в форме указаны Исходная концентрация A (моль/л): 2.1 моль/л; Константа A→B при T₀ (1/с): 0.031 1/с; Константа B→C при T₀ (1/с): 0.013 1/с. Эти значения задают исследуемую систему: её состав, экспериментальное время или кинетическую характеристику. Если используете лабораторные концентрации, сначала убедитесь, что они отнесены к одинаковому объёму и не подменяют массовую долю или абсолютное количество вещества.
В модели «Температурная кинетика промежуточного вещества A→B→C» важно не заменять экспериментальные величины произвольными числами без проверки размерностей. В расчёте также используются «Энергия активации A→B (кДж/моль)», «Энергия активации B→C (кДж/моль)», «Известная температура (К)», «Рабочая температура (К)», «Выдержка (с)». Каждый вход участвует либо в определении скорости, либо в ограничении выхода, либо в вычислении связанного результата. Указать произвольные числовые значения недостаточно: параметры одного опыта должны относиться к одной реакционной системе, а константы разных стадий — к сопоставимой температуре.
Закон скорости и смысл вычисления
Для задачи «Температурная кинетика промежуточного вещества A→B→C» применяется соотношение kᵢ(T)=kᵢ(T₀)exp[Eai/R(1/T₀−1/T)]; A,B,C из решения цепочки первого порядка. Математическая формула выбирается по принятому механизму и заданным условиям. Различайте порядок реакции и её стехиометрические коэффициенты: они совпадают далеко не всегда, особенно для суммарных, последовательных и каталитических процессов.
При настройках примера показатель «Константа A→B при T₂, 1/с» равен 0.0860114, а «A, моль/л» — 0.0437801. Эти результаты нужны для взаимной проверки и оценки масштаба процесса. Там, где показан состав смеси, полезно проверить, что расход исходных реагентов согласован с накоплением продуктов, а итог не нарушает материальный баланс.
Сравнение двух режимов реакции
В дополнительном примере изменяется показатель «Исходная концентрация A (моль/л)»: вместо 2.1 вводится 1.89. В таком режиме величина «Константа A→B при T₂, 1/с» равна 0.0860114. Этот пример удобен для оценки влияния одного независимого параметра на ход превращения; он не предполагает, что в реальной установке все остальные условия автоматически сохранятся.
Для цепочки A→B→C обе стадии ускоряются по-разному при изменении температуры. Поэтому максимум промежуточного продукта сдвигается не только из-за общего ускорения реакции. Сопоставляя два режима, проверяйте не только изменение итоговой концентрации или времени, но и физический смысл результата. Более высокая мгновенная скорость не всегда означает больший выход требуемого вещества, если параллельно ускоряется нежелательная реакция либо существует промежуточная стадия.
Ограничения и проверка применимости
Принятое допущение: Обе стадии необратимые первого порядка, предэкспоненциальные множители и энергии активации постоянны. Эти ограничения важны не меньше самой формулы. Некоторые кинетические уравнения описывают только изотермический опыт, другие предполагают неизменный объём или отсутствие обратной реакции. Если исходная смесь нагревается, перемешивается неравномерно либо наблюдается ингибирование, результаты потребуют отдельной экспериментальной проверки.
Применяя калькулятор «Температурная кинетика промежуточного вещества A→B→C», перед использованием результата на практике проверьте размерности констант, точность измерения времени и концентраций, а также диапазон температур. Не переносите коэффициенты из одной реакции на другую по сходству названия. Измеренная скорость может зависеть от катализатора, перемешивания, диффузии и других факторов, которых нет среди параметров этой расчётной модели.
Формула расчёта
kᵢ(T)=kᵢ(T₀)exp[Eai/R(1/T₀−1/T)]; A,B,C из решения цепочки первого порядка.
Проверенные примеры
Исходная концентрация A (моль/л) = 2.1 моль/л; Константа A→B при T₀ (1/с) = 0.031 1/с; Константа B→C при T₀ (1/с) = 0.013 1/с; Энергия активации A→B (кДж/моль) = 28 кДж/моль; Энергия активации B→C (кДж/моль) = 51 кДж/моль; Известная температура (К) = 300 К; Рабочая температура (К) = 330 К; Выдержка (с) = 45 с
Константа A→B при T₂, 1/с = 0.086011; Константа B→C при T₂, 1/с = 0.083405; A, моль/л = 0.043780; B, моль/л = 0.179790; C, моль/л = 1.876429; Время максимума B, с = 11.806189
Исходная концентрация A (моль/л) = 1.89 моль/л при остальных исходных значениях
Константа A→B при T₂, 1/с = 0.086011; Константа B→C при T₂, 1/с = 0.083405; A, моль/л = 0.039402; B, моль/л = 0.161811; C, моль/л = 1.688787; Время максимума B, с = 11.806189
Исходная концентрация A (моль/л) = 1.953 моль/л при прочих исходных значениях
Константа A→B при T₂, 1/с = 0.086011; Константа B→C при T₂, 1/с = 0.083405; A, моль/л = 0.040715; B, моль/л = 0.167205; C, моль/л = 1.745079; Время максимума B, с = 11.806189
Как пользоваться онлайн-калькулятором
- Укажите «Исходная концентрация A» (моль/л), от 0.01 до 100.0.
- Укажите «Константа A→B при T₀» (1/с), от 1e-08 до 2.0.
- Укажите «Константа B→C при T₀» (1/с), от 1e-08 до 2.0.
- Укажите «Энергия активации A→B» (кДж/моль), от 0.0 до 100.0.
- Укажите «Энергия активации B→C» (кДж/моль), от 0.0 до 100.0.
- Укажите «Известная температура» (К), от 250.0 до 1000.0.
- Укажите «Рабочая температура» (К), от 250.0 до 1000.0.
- Укажите «Выдержка» (с), от 0.0 до 10000.0.
- Сопоставьте результаты с физическими ограничениями и условием применимости.