Диффузия и теплопередача в химической кинетике Франк-Каменецкий Д.А. (1014155), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Этот этап развития химии был необходим и плодотворен. Именно на этом этапе выросли периодическая система, термохимия и химическая термодинамика. Однако по мере развития химической технологии, увеличения масштаба производства, осознания энергетики как частного случая реакции топлива с кислородом на передний план выдвинулись новые вопросы. Поддержание определенных условий оказалось не только трудной, но иногда н ненужной задачей.
Возникла проблема изучения химической реакции в условиях, зависящих репиющим образом от выделения тепла при реакции, от связанного с реакцией изменения давления и т.п. На современном языке, хотя и нестрого, можно сказать, что произошел резкий переход от рассмотрения линейных задач к задачам преимущественно нелинейным. Разработка теории теплового взрьша — типичной нелинейной задачи — практически совпала с развитием теории цепных химических реакций.
В 20.е — 30е годы возникла химическая физика, решающие сдвиги произошли в теории горения и взрыва. Прн общем вдохновляющем влиянии Н.Н. Семенова огромную роль в становлении новой науки сыграл Д.А. Франк-Каменецкий. Техническая гидродннамика и теплотехника существовали давно. Однако классические физики и химики имели недостаточное представление об этих науках. Аналитической теории турбулентности, турбулентного теплообмена и перемешивання не существует и до сих пор. Инжене. ры разработали своеобразные методы теории подобия, нашли понятие УП1 автомодельности. Лишь в последние десятилетия эш понятия все шире проникают в среду физиков и химиков.
Редкое сочетание инженерного образования и теоретических интересов Франк-Каменецкого позволило ему совершить научный подвиг— внести огромный вклад в химическую физику и теоретические основы химической технологии. Большая обшая культура Франк-Каменецкого и его педагогический талант придают особую ценность монографии. Предлагаемое третье издание выходит, увы, посмертно. В этой книге использованы заметки, оставленные Давидом Альбертовичем в связи с подготовкой нового английского издания. Со дня безвременной смерти автора прошло уже более 17 лет. За это время предмет книги значительно продвинулся вперед.
Тем не менее, выпуская новое издание, мы не решились сколько. нибудь заметно исправлять и дополнять текст. Любая попытка расширить книгу и пополнить ее новыми результатами неизбежно привела бы к разбуханию книги, нарушению ее цельности и, самое главное, уменьшило бы ее пела. гогическую ценность. Давид Альбертович знал гораздо больше того, что он включил в свою монографию. Но он знал и меру восприятия новых понятий. Я надеюсь, что новое издание книги донесет до нового, молодого читателя не только конкретные сведения. Книга Франк-Каменецкого глубоко авторская в лучшем смысле этого слова.
В ней есть много результатов, полученных самим Давидом Альбертовичем; книга показывает и его способ мышления, и глубокое понимание — сочетание интуиции и точного расчета. Наконец, у меня и, несомненно, у многих читателей возникает ощущение прикосновения к замечательному, чистому и талантливому человеку.
Как хорошо сказала Бэлла Ахмадулина: "Друзей моих прекрасные черты появятся и растворятся снова". Ради всего этого стоит выпустить новое издание замечательной классической монографии, которую давно уже невозможно приобрести. Академик Я.Б. Зельдович ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮ Я последние годы в химической кинетике развилось новое оригинальное направление, стремящееся к комплексному изучению химического процесса в сочетании с физическими процессами передачи тепла и вещества. Наметилась возможность неожиданного синтеза таких, казалось бы, далеких областей науки, как химическая кинетика, с одной стороны, и теория теплопередачи, днффузии, гидродинамика — с другой.
Процессы, которые раньше считались в классической кннетнке возмущениями, искажающими ход химической реакции, приобрели особый интерес именно в комбинации с химическим процессом. Такое сочетание кинетики с теорией диффузии, теплопередачи, гидродинамикой позволило получить ряд теоретически ценных результатов, разработать новые методы изучения скоростей реакций и подвести научный фундамент под теорию таких важных технических процессов, как горение, растворение, основные процессы химической технологии. В разработке этого научного направления принял участие ряд исследователей в разных странах: Предводителев, Кнорре, Вулис (в теории горения угля), Жаворонков (в теории процессов и аппаратов химической технологии), Темкнн, Боресков (в теории катализа) — в Советском Союзе; Хоттель, Майерс, Бурке и Шуман, Шервуд, Чильтон и Кольберн, Льюис и Эльбе, Дамкелер, Фишбек — за рубежом.
В Институте химической физики АН СССР, специально занимающемся вопросами кинетики химических реакций и теории горения, велись, в частности, и работы по макроскопической кинетике. Достаточно назвать хорошо известные работы Еловича, Тодеса, Зельдовича и его школы. Из этой школы вьппел и автор настоящей книги. В предлагаемом вниманию читателей труде впервые не только в советской,но и в мировой научной литературе дано развернутое систематическое изложение всех разделов макроскопической ки- нетики с единой, оригинальной точки зрения. При этом автору удалось разработать новые плодотворные методы, выделить важные предельные области, ввести ряд новых физических понятий н получить денные научные 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 иобщее научное значение, представляют общий теоретический интерес. Книга представляет собой оригинальную монографию, излагающую проблемы, в разработке которых ее автор принимал самое активное и непосредственное участие. Не претендуя на абсолютную полноту и объективность в выборе материала, она отличается единством подхода, наличием оригинальной и последовательно проводимой точки зрения.
Не по всем излагаемым в книге вопросам воззрения автора получили всеобщее признание. В частности, развиваемые в главе У представления о свойства ламинарного подслоя являются спорными. Но постановка этих вопросов, во всяком случае, будет стимулировать дальнейшее развитие науки. Советская наука заняла уже почетное место в области химической кинетики вообще и макроскопической в частности. Есть все основания надеяться, что настоящая книга будет стимулировать дальнейшее развитие этой области, а такл<е поменяет очень многим химикам, физикам и ни>венерам, работающим над прикладными вопросами. Академик Ы. Н. С е м е н о в ПРЕДИСЛОВИЕ П ервое издание настоящей'книги вышло в 1947 г.
С тех пор макроскопическая кинетика химических реакций развилась в обширную отрасль науки. С ней теснейшим образом связаны такие актуальные научные дисциплины, как теория процессов и аппаратов химической технологии, инженерная химия гетерогенного катализа, физика горения и взрыва, физико-химическая гидродинамика, теория колебательных процессов в химии и биологии, а также новое бурно растущее направление — химическая кибернетика, включающая автоматическое регулирование химических процессов и их математическое моделирование с помощью быстродействующих вычислительных машин. Для всех этих вопросов тематика настоящей книги имеет фундаментальное значение. Современный этап развития науки отличается особенно быстрым ростом пограничных областей.
Это в полной мере относится и к макроскопической кинетике, в которой соприкасаются химия и физика, гидродинамика и теория процессов переноса, химическая и физическая кинетика, а также теория колебанийи кибернетика. Роль физических факторов в протекании химических реакций — такова тема этой книги.
Конечно, автору удалось охватить только некоторые ее аспекты — в полном своем объеме эта тема по существу неисчерпаема. Первое издание книги, вышедшее очень малым тиражом, быстро разошлось и давно стало библиографической редкостью. За прошедшие двадцать лет проблемы, которые рассматриваются в книге, не только не стали менее актуальными, но, напротив, приобрели еще более обширное научное и прикладное значение и стали важными для еще более широких кругов читателей. Для второго издания книга подверглась коренной переработке.
При этом было сохранено как основное научное направление, так и общая ее структура. Однако конкретное содержание отдельных глав не только пополнено новым материалом, отражающим развитие науки за прошедшие два десятилетия, но и углублено и расши- рено в своих основах. Из десяти глав книги пять написаны заново, а в остальные внесены существенные дополнения. Как и в первом издании, основное внимание уделено фундаментальным физическим идеям: предельным областям протекания реакции, устойчивым и неустойчивым режимам с их критическими условиями, принципу инвариантности в применении к диффузионным процессам, а также приближенным методам равнодоступной поверхности и разложения экспонента и их принципиальному значению.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
