Диффузия и теплопередача в химической кинетике Франк-Каменецкий Д.А. (1014155)
Текст из файла
УДК 541.124/128 Рецензенты: О.И. Лейлулский, С.С. Новиков 1805000000.366 Ф 161-8 74 Н 042(02)-87 © Издательство "Наука' 1987 г. Фр ан к-К ам е н е ц к и й Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетнке. — Мз Наука,! 987. — 502 с. Книга посвящена макроскопической кинетике химических реакций— законам протекания их в реальных условиях, в природе и в технике в сочетании с физическими процессами переноса вещества и тепла. В доступной для широкого круга читателей форме наложены основы термодинамнческой теории процессов переноса и гидродинамической теории диффузии в многокомпонентных смесях. Рассматриваемые в книге вопросы имеют фундаментальное значение для теории процессов и аппаратов химического машиностроения, физики и химии горения и взрыва, физико-химической гш1родинамикн, теории периодических химических реакций и химической кибернетики.
Табл. 14. Ил. 201. Бнблиогр. 321 назв. ГЛАВНАЯ КНИГА Д.А.ФРАНК-КАМЕНЕЦКОГО И ЕЕ АВТОР Настоящая книга — третье изцание замечательной монографии Д,А. Франк-Каменецкого "Диффузия и теплопередача в химической кинетике". Изданная в СССР в 1947 г. и вторым изданиемв 1967 г., книга была переведена в ФРГ в 1959 г. и в США в 1969 г. Монография сыграла огромную роль в развитии послевоенной науки и техники, в воспитании не одного поколения химиков, технологов и физикохимиков. До настоящего времени именно эта монография остается наиболее известной и чаще всего цитируемой в работах, относящихся к основам химического машиностроения и к теории горения. Книга стала библиографической редкостью и в связи с этим, естественно, возник вопрос о ее переиздании.
К величайшему сожалению, третье издание посмертное. Давид Альбертович Франк-Каменецкий безвременно скончался 2 июня 1970 г., не дожив до шестидесяти лет. Намечая новое издание без участия автора, представляется необходимым подробно сказать и о книге и о ее авторе. Нужно объяснить причину исключительного долголетия и актуальности книги. Отличительная ее особенность заключается в обилии собственных результатов автора — одного из тех, кто заложил основы новой области науки. В Предисловии к первому изданию академик Н.Н. Семенов пишет: "При этом автору удалось разработать новые плодотворные методы, выделить важные предельные области, ввести ряд новых физических понятий и получить ценные физические результаты.
Можно сказать, что этот труд знаменует собой начало превращения макроскопической кинетики в самостоятельный раздел науки. Автору удалось показать, что рассматриваемые вопросы имеют не только частное и прикладное, но и общее научное значение, представляют общий теоретический интерес". Развитие науки за последние 35 — 40 лет полностью подтвердило эту оценку Н.Н.
Семенова. Макроскопическая кинетика под новыми названиями "синергетика", "теория диссипативных структур". "теория катастроф" бурно развивается. При этом, естественно, возникают новые задачи и получаются новые результаты. Однако для глубокого понимания новых отраслей науки с их историческими корнями необходимо 1 обратиться к основам, к пионерским работам в области макроскопической кинетики — и здесь книга Франк-Каменецкого является лучшим пособием. В настоящее время все меньше остается людей, знавших Д.А, ФранкКаменецкого лично. Не все читатели книги представляют себе творческий путь и облик автора, не все знают о широте научных интересов Давида Альбертовича, и в частности, о его результатах в других областях науки — в физике плазмы, в астрофизике и космологии. В предлагаемом очерке сделана попытка восполнить этот пробел. Думается, что такой рассказ поможет лучше оценить и предлагаемую монографию "Диффузия и теплопередача в химической кинетике".
Давид Альбертович начал свою научную деятельность при не совсем обычных обстоятельствах. Детство и юность он провел в Сибири, там же получил диплом инженера-металлурга (окончил Томский технологический институт) и стал работать на горно-обогатительном заводе. В начале 1935 г. Давид Альбертович написал академику Н.Н. Семенову письмо, в котором обсуждались проблемы химической термодинамики. Талант автора был настолько очевиден, что его пригласили в Институт химической физики. Сознательный поиск и привлечение способных молодых людей, особенно с периферии, широко и с успехом применя.
лись тогда в Ленинградском физико-техническом институте и в тех институтах, в частности в Институте химической физики, которые от него отпочковались. Давид Альбертович в составе большого коллектива принял участие в работе по проблеме окисления и фиксации атмосферного азота при горении и взрывах. Упоминания об этой проблеме, например у Кавен. пиша, появились сразу после открытия азота и вслед за тем, как был установлен состав воздуха. К исследованию этого процесса обраща.
лись такие крупные химики, как Ф. Габер, В. Нернст (Германия), Р. Вон (Англия). В связи с развитием теории цепных реакций вставал вопрос о возможности прямого использования энергии горения для превращения азота в окись азота. Исследования, проведенные при участии Давида Альбертовича, показали, что процесс связан с механиз. мом цепной реакции при участии атомов Х и О, однако при этом выход окислов азота ограничен условиями термодинамического равновесия. Вполне естественно наметились направления последующей работы Давида Альбертовича: с одной стороны — теория горения и взрыва, с другой — общие основы химической технологии.
К этим вопросам Давид Альбертович был близок и по своему инженерному образованию и опыту. В фундаментальной работе 1939 г. (Журн. физ. химии. 1939. Т. 13. С. 738.) Давид Альбертович ставит задачу о тепловом взрыве с учетом пространственного распределения температуры в среде, в которой протекает химическая реакция. Решение этой задачи завершило почти веко.
вое исследование. Появилась возможность точно предвычислить условия возникновения взрыва. Многочисленные эксперименты полностью П подтвердили теорию Д.А. Франк-Каменецкого. Благодаря этой теории были получены важные результаты в химической кинетике. В упомянутой работе таилось, однако, более глубокое содержание, выходящее за пределы вопроса о взрыве. Только спустя много лет была понята плодотворность постановки задачи о критических условиях как о границе существования решения. На примере теплового взрыва Давид Альбертович развил теорию подобия процессов выделения и отвода энергии.
Он предложил асимптотическое выражение й, ехр ~ь (Т вЂ” Т, ) ], заменяющее экспоненциальную зависимость Й,ехр ( — А/Ят), при котором решение, относящееся к некоторой температуре, получается преобразованием подобия из решения, относящегося к другой температуре. По современной терминологии Давид Альбертович использовал групповые свойства уравнений и сознательно выбрал аппроксимацию, необходимую для возникновения группы, алдитивной по температуре и мультипликативной по координатам.
Эти общие физические и математические идеи были широко использованы в работах по теории горения, выполненных как при непосредственном участии Д.А. Франк-Каменецкого, так и в порядке продолжения его исследований. Исследования Давида Альбертовича, относящиеся к основам химической технологии, подытожены в его замечательной монографии. Теплопередача, диффузия, гидродинамика представляют собой разделы классической физики.
Монография замечательно сочетает аналитические решения, теорию подобия и полуэмпирический подход к явлениям и процессам различной степени сложности. Широкая научная программа физико-математического подхода к технологии, осуществляемая в настоящее время, во многом использует глубокие идеи и методы, изложенные в этой работе. С 1948 по 1956 г. Д.А. Франк-Каменецкий работает под общим руководством академика И.В. Курчатова по атомной проблеме. Он внес большой вклад в создание новой техники. Но даже в зти годы страшно напряженной практической работы он продолжает думать о фундаментальных 'научных проблемах. Его интересы перемещаются в область астрофизики. В этом он предвосхитил путь, по которому позже пошли очень многие теоретики, в том числе и автор этих строк. Проблемы спокойной эволюции звезд мастерски изложены в монографии "Физические процессы внутри звезд". Д.А.
Франк-Каменецкий также решил задачу о том, как при взрыве звезды ударная волна усиливается во внешних слоях. Это явление существенно связано с законами изменения блеска сверхновых звезд, а также, может быть, с процессом первичного ускорения космических лучей. Одним из первых Давид Альбертович понял, как об этом свидетельствуют работы об "эпиплазме", роль, которую играет в астрофизике и, в частности, в космологии процесс рождения пар частица — античастица в экстремальных условиях. В 1956 г. Д.А.
Франк-Каменецкий по приглашению И.В. Курчатова переходит в Институт атомной энергии, где возглавляет новое направле- рд ние — исследование взаимодействия волн с плазмой. Здесь нм впервые была четко сформулирована задача о нагреве плазмы за счет диссипацин волн, возбужцаемых в ней внешним источником колебаний. Давид Альбертович теоретически предсказал важное явление магнитно-звукового резонанса, которое затем было экспериментально обнаружено при его непосредственном участии. В дальнейшем нм и его учениками это явление бьшо подробно исследовано как в теоретическом, так и в экспериментальном плане.
Были изучены дисперсионные свойства обширного класса колебаний: прямых и косых магнитно-звуковых волн. Экспериментально было показано возникновение резонансной раскачки электромагнитных полей в плазме при магнитно-звуковом резонансе ("эффект пространственного усиления магнитного поля"). Наконец, была обнаружена аномальная диссипация магнитно-звуковых колебаний и, как следствие этого, продемонстрирована экспериментально возможность нагрева плазмы при магнитно-звуковом резонансе до высоких температур. В частности, с помощью этого метода плотную водородную и гелиевую плазму удалось нагреть до температур 5(!Оь — 10') К.
Характеристики
Тип файла DJVU
Этот формат был создан для хранения отсканированных страниц книг в большом количестве. DJVU отлично справился с поставленной задачей, но увеличение места на всех устройствах позволили использовать вместо этого формата всё тот же PDF, хоть PDF занимает заметно больше места.
Даже здесь на студизбе мы конвертируем все файлы DJVU в PDF, чтобы Вам не пришлось думать о том, какой программой открыть ту или иную книгу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
