[Archives] Mathématiques pures, physique, chimie, etc. : problèmes d'entraînement cérébral sans rapport avec le commerce. - page 466
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Je vais aller googler qui est Trachtenberg.
Toutes les autres conditions sont identiques. Humidité, densité, teneur en oxygène, etc. Et même leur différence n'affecte pas la vitesse de la réaction autant que l'évacuation de la chaleur de la zone de réaction.
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En résumé, il existe un célèbre principe de Le Chatelier en chimie : toute influence sur la réaction chimique déplace l'équilibre chimique de manière à réduire cette influence. Écrivons la réaction de combustion (elle est exothermique) :
Combustible + Oxygène <-> Produits de la combustion + Chaleur Q
Maintenant, nous allons refroidir la zone de combustion. En d'autres termes, nous allons dissiper la chaleur. La réaction, selon le principe de Le Chatelier, va aligner l'équilibre de manière à minimiser l'influence extérieure (extraction de chaleur). Il aura "tendance" à générer plus de chaleur. Puisque nous avons de la chaleur du côté droit de la réaction, l'équilibre va se déplacer vers la droite. Le feu va s'intensifier.
Et pourquoi éteint-on un feu avec du dioxyde de carbone ? C'est simple : le dioxyde de carbone est l'un des produits de la réaction de combustion. Si nous augmentons artificiellement sa concentration, l'équilibre de la réaction de combustion se déplacera vers la gauche (là où il n'y avait pas encore de dioxyde de carbone), c'est-à-dire dans le sens opposé à la combustion.
Autre exemple, le dernier sur le feu : si les produits de combustion sont retirés de la zone de combustion, la combustion sera plus intense (la réaction résiste et tente de compenser l'influence extérieure en ajoutant plus de produits de combustion). Cela semble être utilisé en métallurgie.
Je me souviens avoir lu un article sur nos explorateurs polaires qui ont réussi à survivre à un incendie sur le Vostok en Antarctique pendant l'hiver. Le gel pendant l'incendie a été très dur. Les explorateurs polaires se souviennent que l'aluminium brûlait. Cela ne prouve rien, mais cela démontre que l'air froid n'empêche pas du tout un feu d'être très puissant.
Théoriquement, la réponse semble correcte, mais j'ai l'impression que la "dissipation de chaleur" sans tenir compte de la densité de l'air ne semble pas correcte :)
Et si l'expérience est réalisée dans un récipient fermé, pour remplir l'identité de toutes les "autres conditions" ? Je pense qu'il est peu probable que le carburant parvienne à brûler plus vite à des températures plus basses.
Toutes les autres conditions sont identiques. Humidité, densité, teneur en oxygène, etc. Et même leur différence n'affecte pas la vitesse de la réaction autant que l'évacuation de la chaleur de la zone de réaction.
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En résumé, il existe un célèbre principe de Le Chatelier en chimie : toute influence sur la réaction chimique déplace l'équilibre chimique de manière à réduire cette influence. Écrivons la réaction de combustion (elle est exothermique) :
Combustible + Oxygène <-> Produits de la combustion + Chaleur Q
Maintenant, nous allons refroidir la zone de combustion. En d'autres termes, nous allons dissiper la chaleur. La réaction, selon le principe de Le Chatelier, va aligner l'équilibre de manière à minimiser l'influence extérieure (extraction de chaleur). Il aura "tendance" à générer plus de chaleur. Puisque nous avons de la chaleur du côté droit de la réaction, l'équilibre va se déplacer vers la droite. Le feu va s'intensifier.
Je ne suis pas du tout d'accord avec la formulation :) Après tout, la chaleur ne naîtra pas du vide - en fait, l'afflux d'air/oxygène s'intensifiera, en raison du déplacement plus rapide de l'air chaud par l'air plus froid - différence de densité. Accélération de l'apport d'oxygène -> accélération de la vitesse de réaction, au lieu de "retirer la chaleur" -> accélération de la vitesse de réaction.
Vous ne pouvez pas accélérer l'oxygène dans un récipient fermé - il est déjà présent.
Victor, j'ai reçu une formation en microélectronique, j'ai étudié au département de physique et de chimie du MIET (à Zelenograd). Ils nous ont donné beaucoup de chimie, de thermodynamique, de chimie physique, de physique des surfaces, etc. Aujourd'hui, beaucoup de choses ont été oubliées, mais à l'époque, nous avions la tête enflée par tous ces paramètres et dérivés partiels extensifs et intensifs en physique.
Sur le plan qualitatif, le principe du Chatelier fonctionne bien - si vous contrôlez la logique et n'allez pas au-delà du raisonnable dans le raisonnement. Bien sûr, elle n'explique pas tout (parce qu'elle est qualitative), mais elle donne une explication qualitative pour un étudiant de 1 ou 2 ans de la direction que prendra la réaction lorsqu'une certaine action sera entreprise.
Au niveau quantitatif, elle est décrite par la physico-chimie. Il s'agit de la même thermodynamique, mais avec un potentiel chimique pris en compte. Mais ce n'était pas la 2ème année...
P.S. Il y a des failles logiques dans votre raisonnement. Oui, la chaleur ne provient pas du vide, elle provient de la réaction chimique elle-même. Si vous mélangez du sodium et de l'eau, d'où vient la chaleur ? Et c'est l'élimination de la chaleur dans l'exemple du feu qui est la principale raison de l'exacerbation du feu. La beauté du principe est précisément qu'il vous permet de ne pas entrer dans les détails et de prédire immédiatement la direction du processus.
P.P.S. Je me trompe peut-être, mais dans les réactions exothermiques utilisées en métallurgie, c'est l'oxygène froid qui alimente la zone de combustion. Non pas parce que c'est plus facile, mais parce que le principe de Le Chatelier fonctionne : la réaction est accélérée pour deux raisons à la fois - par l'apport d'oxygène extérieur et par le fait qu'il fait froid !
P.P.S. Je me trompe peut-être, mais dans les réactions exothermiques utilisées en métallurgie, l'oxygène de la zone de combustion est froid. Non pas parce que c'est plus facile, mais parce que le principe de Le Chatelier fonctionne : la réaction est accélérée pour deux raisons à la fois - à la fois à cause de l'apport externe d'oxygène et parce qu'il fait froid !
Victor, j'ai reçu une formation en microélectronique, j'ai étudié au département de physique et de chimie de l'Institut de technologie électronique de Moscou (à Zelenograd). Nous avons reçu beaucoup de cours de chimie, de thermodynamique, de physico-chimie, de physique des surfaces, etc. Aujourd'hui, beaucoup de choses ont été oubliées, mais à l'époque, nous avions la tête enflée par tous ces paramètres et dérivés partiels extensifs et intensifs en physique.
Sur le plan qualitatif, le principe du Chatelier fonctionne bien - si vous contrôlez la logique et n'allez pas au-delà du raisonnable dans le raisonnement. Bien sûr, elle n'explique pas tout (elle est qualitative), mais elle donne une explication qualitative pour un étudiant de 1 à 2 ans de la direction que prendra une réaction lorsqu'une certaine action est entreprise.
Sur un plan quantitatif, ceci est décrit par la physicochimie. C'est la même chose que la thermodynamique, mais avec la prise en compte du potentiel chimique. Mais ce n'était pas la 2ème année...
P.S. Il y a des défauts de logique dans votre raisonnement. Oui, la chaleur ne provient pas du vide, elle provient de la réaction chimique elle-même. Si vous mélangez du sodium et de l'eau, d'où vient la chaleur ? Et c'est l'élimination de la chaleur dans l'exemple du feu qui est la principale raison de l'exacerbation du feu. La beauté du principe est précisément qu'il vous permet de ne pas entrer dans les détails et de prédire immédiatement la direction du processus.
P.P.S. Je me trompe peut-être, mais dans les réactions exothermiques utilisées en métallurgie, c'est l'oxygène froid qui alimente la zone de combustion. Non pas parce que c'est plus facile, mais parce que le principe de Le Chatelier fonctionne : la réaction est accélérée pour deux raisons à la fois - par l'apport d'oxygène extérieur et par le fait qu'il fait froid !
Je ne conteste pas le principe de Le Chatelier, mais je n'aime pas les détails de la solution du problème :) C'est-à-dire qu'il semble que la formulation du problème soit telle que seul le principe de Le Chatelier soit retenu, sans détails inutiles.
Non, Alexey, ne te fais pas d'idées. La réaction est déjà en cours, le feu est allumé. Et à ce moment-là, nous refroidissons brusquement la température extérieure - disons, à -150 (l'oxygène reste un gaz). Le profane, bien sûr, pensera que le feu va s'éteindre. Mais nous sommes armés du principe du Chatelier...
Cela est également confirmé par le fait que, comme vous l'avez dit à juste titre, l'oxygène est introduit dans le four à froid - mais il n'est pas spécialement refroidi, par exemple à -50 degrés (ou est-ce que je me trompe ?).
Pourquoi ne pas le faire exprès ?
VictorArt : C'est-à-dire qu'apparemment la formulation du problème est telle que seul le principe de Le Chatelier est rappelé, sans détails supplémentaires.
Exactement, Victor! Je n'ai pas fait état de données supplémentaires et spécifiques. Eh bien, les moyens de résoudre le problème doivent être choisis en conséquence...
Je suis en train de ralentir, donnez-moi une formule.
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Il y a un ensemble de personnages. Le nombre de caractères est de 2 * N, c'est-à-dire pair.
Les caractères sont divisés en 2 sous-ensembles de N caractères chacun. Déterminez le nombre de façons possibles de diviser les symboles en sous-ensembles. La position du symbole dans le sous-ensemble n'est pas importante.
C'est-à-dire :
1) Pour l'ensemble {A,B} (c'est-à-dire avec N=1), il existe une seule option de division : {A} + {B}
2) Pour l'ensemble {A,B,C,D} (c'est-à-dire pour N=2), il existe 3 variantes :
{AB} + {CD}
{AC} + {BD}
{AD} + {BC}
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Comment déterminer le nombre de choix pour une valeur arbitraire de N ?
D'abord, à propos de l'oxygène. L'oxygène est obtenu par distillation de l'air. Il existe certes des technologies plus modernes - la technologie des membranes, par exemple, mais elle n'est pas à l'échelle industrielle. Il n'y a aucune raison de le chauffer. Il sera chauffé par lui-même dans un autogène.
Maintenant, à propos de Na. Qui a dit que le sodium ne peut pas être mélangé à l'eau sans qu'il y ait une réaction ? Vous pouvez si l'eau et le sodium sont sous forme solide. Sous forme solide, ils ne réagissent pas entre eux. Pensez aux comprimés d'aspirine effervescents où l'acide acétylsalicylique et l'acide citrique sont mélangés à du bicarbonate de sodium. Une fois dans l'eau - réaction, sous forme sèche - pas de réaction.
Maintenant, pour la vitesse de réaction. Bien sûr, la vitesse de la réaction dépend de la température. Plus c'est haut, plus c'est haut. Mais rappelons-nous la chimie physique. De quoi d'autre dépend-il ? Concentration. Et la concentration dépend de quoi ? La densité, par exemple. Je parle des gaz. La densité, d'ailleurs, est inversement proportionnelle à la température. Ainsi, lorsque la température augmente de ce point de vue, la concentration des substances initiales diminue.
Encore un point. La vitesse de réaction dépend de la concentration des produits de combustion. Plus la concentration des produits de combustion est élevée, plus la vitesse de réaction est faible.
La question n'est donc pas très "linéaire". Et ce sera du "décousu" sur ce forum et il n'y aura pas de réponse concrète.
Quant à moi, je ne peux pas non plus donner une réponse définitive. D'une part, je sais que la vitesse de réaction augmente avec la température, d'autre part, elle diminue (et il existe des exemples de son utilisation en ingénierie, notamment dans l'espace). Le processus de combustion est "auto-équilibré". C'est pourquoi nous sommes tous ici et pas encore là .....
Une dernière chose. Qu'est-ce qui brûle ? Le bois, par exemple ? N'oubliez pas que le bois se décompose en brûlant : charbon, méthane, méthanol, acide acétique, eau, cendres, etc. Parfois, il faut de l'énergie pour se décomposer, et parfois il s'autodécompose - cela dépend de ce qui brûle. Il existe des choses plus intéressantes : une substance peut être oxydée et réduite en même temps. Comment ? Comme ça. Les produits de la "combustion" deviennent aussi plus nombreux, mais c'est une illusion :)