Входные данные и единицы измерения
Начните с величин «Начальная концентрация A (моль/л)», «Начальный объём (л)», «Приток растворителя (л/с)». Для примера в форме указаны Начальная концентрация A (моль/л): 1.5 моль/л; Начальный объём (л): 2 л; Приток растворителя (л/с): 0.005 л/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 «Реакция второго порядка с непрерывным разбавлением» важно не заменять экспериментальные величины произвольными числами без проверки размерностей. В расчёте также используются «Константа реакции (л/(моль·с))», «Время (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 «Реакция второго порядка с непрерывным разбавлением» применяется соотношение dA/dt=−kA²−(F/V)A; V=V₀+Ft. 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 «Концентрация A, моль/л» равен 0.334688, а «Прореагировало A, моль» — 2.19675. 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 «Начальная концентрация A (моль/л)»: вместо 1.5 вводится 1.35. В таком режиме величина «Концентрация A, моль/л» равна 0.325019. Этот пример удобен для оценки влияния одного независимого параметра на ход превращения; он не предполагает, что в реальной установке все остальные условия автоматически сохранятся.
Непрерывное добавление растворителя одновременно снижает концентрацию за счёт разбавления и меняет химическую скорость. Эти два эффекта нельзя считать одним и тем же. 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: Приток содержит только растворитель, нет отбора и изменения объёма от реакции. 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 «Реакция второго порядка с непрерывным разбавлением», 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
dA/dt=−kA²−(F/V)A; V=V₀+Ft.
Проверенные примеры
Начальная концентрация A (моль/л) = 1.5 моль/л; Начальный объём (л) = 2 л; Приток растворителя (л/с) = 0.005 л/с; Константа реакции (л/(моль·с)) = 0.025 л/(моль·с); Время (с) = 80 с
Концентрация A, моль/л = 0.334688; Объём на выходе, л = 2.400000; Прореагировало A, моль = 2.196749; Химическая конверсия A, % = 73.224972; Текущая скорость реакции, моль/(л·с) = 0.002800
Начальная концентрация A (моль/л) = 1.35 моль/л при остальных исходных значениях
Концентрация A, моль/л = 0.325019; Объём на выходе, л = 2.400000; Прореагировало A, моль = 1.919956; Химическая конверсия A, % = 71.109463; Текущая скорость реакции, моль/(л·с) = 0.002641
Начальная концентрация A (моль/л) = 1.395 моль/л при прочих исходных значениях
Концентрация A, моль/л = 0.328076; Объём на выходе, л = 2.400000; Прореагировало A, моль = 2.002617; Химическая конверсия A, % = 71.778404; Текущая скорость реакции, моль/(л·с) = 0.002691
Как пользоваться онлайн-калькулятором
- Укажите «Начальная концентрация A» (моль/л), от 0.01 до 20.0.
- Укажите «Начальный объём» (л), от 0.001 до 10000.0.
- Укажите «Приток растворителя» (л/с), от 1e-06 до 20.0.
- Укажите «Константа реакции» (л/(моль·с)), от 1e-06 до 2.0.
- Укажите «Время» (с), от 0.0 до 1000.0.
- Сопоставьте результаты с физическими ограничениями и условием применимости.