[Matematica pura, fisica, chimica, ecc.: problemi di allenamento del cervello non legati in alcun modo al commercio - pagina 466
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Vado a cercare su Google chi è Trachtenberg.
Tutte le altre condizioni sono identiche. Umidità, densità, contenuto di ossigeno, ecc. E anche la loro differenza non influisce sulla velocità della reazione tanto quanto la rimozione di calore dalla zona di reazione.
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In breve, c'è un famoso principio di le Chatelier in chimica: qualsiasi influenza sulla reazione chimica sposta l'equilibrio chimico in modo tale da ridurre questa influenza. Scriviamo la reazione di combustione (è esotermica):
Combustibile di partenza + Ossigeno <-> Prodotti della combustione + Calore Q
Ora raffredderemo la zona di combustione. In altre parole, dissiperemo il calore. La reazione, secondo il principio di Le Chatelier, allineerà l'equilibrio in modo da minimizzare l'influenza esterna (estrazione di calore). Tenderà a generare più calore. Poiché abbiamo il calore sul lato destro della reazione, l'equilibrio si sposterà a destra. Il fuoco si intensificherà.
E perché un incendio si spegne con l'anidride carbonica? È semplice: l'anidride carbonica è uno dei prodotti della reazione di combustione. Se aumentiamo artificialmente la sua concentrazione, l'equilibrio della reazione di combustione si sposterà a sinistra (dove non c'era ancora anidride carbonica), cioè nella direzione opposta alla combustione.
Un altro esempio, l'ultimo sul fuoco: se i prodotti della combustione vengono rimossi dalla zona di combustione, la combustione sarà più intensa (la reazione resiste e cerca di compensare l'influenza esterna aggiungendo più prodotti della combustione). Questo sembra essere usato in metallurgia.
Ricordo di aver letto dei nostri esploratori polari che sono riusciti a sopravvivere a un incendio sulla Vostok in Antartide durante l'inverno. Il gelo durante l'incendio è stato molto duro. Gli esploratori polari ricordano che l'alluminio bruciava. Questo non prova nulla, ma dimostra che l'aria fredda non impedisce affatto che un fuoco sia molto forte.
Teoricamente la risposta sembra giusta, ma mi sembra che la "dissipazione del calore" senza tener conto della densità dell'aria in qualche modo non sembri giusta :)
E se l'esperimento si fa in un recipiente chiuso, per soddisfare l'identità di tutte le "altre condizioni"? Penso che sia improbabile che il carburante riesca a bruciare più velocemente a temperature più basse.
Tutte le altre condizioni sono identiche. Umidità, densità, contenuto di ossigeno, ecc. E anche la loro differenza non influisce sulla velocità della reazione tanto quanto la rimozione di calore dalla zona di reazione.
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In breve, c'è un famoso principio di le Chatelier in chimica: qualsiasi influenza sulla reazione chimica sposta l'equilibrio chimico in modo tale da ridurre questa influenza. Scriviamo la reazione di combustione (è esotermica):
Combustibile di partenza + Ossigeno <-> Prodotti della combustione + Calore Q
Ora raffredderemo la zona di combustione. In altre parole, dissiperemo il calore. La reazione, secondo il principio di Le Chatelier, allineerà l'equilibrio in modo da minimizzare l'influenza esterna (estrazione di calore). Tenderà a generare più calore. Poiché abbiamo il calore sul lato destro della reazione, l'equilibrio si sposterà a destra. Il fuoco si intensificherà.
Sono fortemente in disaccordo con la formulazione :) Dopo tutto, il calore non sorgerà dal vuoto - infatti l'afflusso di aria/ossigeno si intensificherà, a causa dello spostamento più veloce dell'aria calda da parte dell'aria più fredda - differenza di densità. Accelerato l'afflusso di ossigeno -> accelerato il tasso di reazione, piuttosto che "togliere calore" -> accelerato il tasso di reazione.
Non si può accelerare l'ossigeno in un recipiente chiuso - è già tutto lì.
Victor, sono stato educato in tecnologia microelettronica, ho studiato al dipartimento di fisica e chimica del MIET (a Zelenograd). Ci hanno dato un sacco di chimica, termodinamica, chimica fisica, fisica delle superfici, ecc. Ora molte cose sono state dimenticate, ma a quel tempo le nostre teste erano gonfiate da tutti questi parametri estesi/intensivi e dalle derivate parziali della fisica.
A livello qualitativo, il principio di Le Chatelier funziona bene - se si controlla la logica e non si va oltre la ragionevolezza nel ragionamento. Certo, non spiega tutto (perché è qualitativo), ma dà una spiegazione qualitativa per uno studente di 1-2 anni in quale direzione andrà la reazione quando si fa una certa azione.
A livello quantitativo, è descritto dalla chimica fisica. Questa è la stessa termodinamica, solo con il potenziale chimico preso in considerazione. Ma questo non era il 2° anno...
P.S. Ci sono difetti logici nel suo ragionamento. Sì, il calore non nasce dal vuoto, ma dalla reazione chimica stessa. Se mescolate sodio e acqua, da dove viene il calore? Ed è la rimozione del calore nell'esempio del fuoco che è la ragione principale dell'esacerbazione dell'incendio. La bellezza del principio è proprio che permette di non entrare nel dettaglio e di prevedere immediatamente la direzione del processo.
P.P.S. Potrei sbagliarmi, ma nelle reazioni esotermiche usate in metallurgia, è l'ossigeno freddo che viene alimentato nella zona di combustione. Non perché sia più facile, ma perché il principio di Le Chatelier funziona: la reazione è accelerata per due motivi contemporaneamente - sia per l'alimentazione di ossigeno esterno che per il fatto che fa freddo!
P.P.S. Forse mi sbaglio, ma nelle reazioni esotermiche usate in metallurgia, l'ossigeno nella zona di combustione è freddo. Non perché sia più facile, ma perché il principio di Le Chatelier funziona: la reazione è accelerata per due motivi contemporaneamente - sia per l'apporto esterno di ossigeno che per il freddo!
Victor, sono stato educato nella tecnologia microelettronica, ho studiato al dipartimento di fisica e chimica dell'Istituto di Tecnologia Elettronica di Mosca (a Zelenograd). Ci hanno dato un sacco di chimica, termodinamica, chimica fisica, fisica delle superfici, ecc. Ora molte cose sono state dimenticate, ma a quel tempo le nostre teste erano gonfiate da tutti questi parametri estesi/intensivi e dalle derivate parziali della fisica.
A livello qualitativo, il principio di Le Chatelier funziona bene - se si controlla la logica e non si va oltre la ragionevolezza nel ragionamento. Certo, non spiega tutto (è qualitativo), ma dà una spiegazione qualitativa per uno studente di 1-2 anni in quale direzione andrà una reazione quando si fa una certa azione.
A livello quantitativo, questo è descritto dalla fisico-chimica. È la stessa cosa della termodinamica, solo con il potenziale chimico preso in considerazione. Ma quello non era il 2° anno...
P.S. Ci sono difetti logici nel suo ragionamento. Sì, il calore non nasce dal vuoto, ma dalla reazione chimica stessa. Se mescolate sodio e acqua, da dove viene il calore? Ed è la rimozione del calore nell'esempio del fuoco che è la ragione principale dell'esacerbazione dell'incendio. La bellezza del principio è proprio che permette di non entrare nel dettaglio e di prevedere immediatamente la direzione del processo.
P.P.S. Potrei sbagliarmi, ma nelle reazioni esotermiche usate in metallurgia, è l'ossigeno freddo che viene alimentato nella zona di combustione. Non perché sia più facile, ma perché il principio di Le Chatelier funziona: la reazione è accelerata per due motivi contemporaneamente - sia per l'alimentazione di ossigeno esterno che per il fatto che fa freddo!
Non discuto il principio di Le Chatelier, ma non mi piacciono i dettagli della soluzione del problema :) Cioè sembra che la formulazione del problema sia tale da ricordare solo il principio di Le Chatelier, senza dettagli inutili.
No, Alexey, non farti venire strane idee. La reazione è già in corso, il fuoco divampa. E al momento Ch raffreddiamo bruscamente la temperatura esterna - diciamo, a -150 (lasciamo che l'ossigeno rimanga un gas). Il profano, naturalmente, penserà che il fuoco si spegnerà. Ma siamo armati del principio di Le Chatelier...
Questo è anche supportato dal fatto che, come hai detto correttamente, l'ossigeno viene immesso nel forno a freddo - ma non è appositamente raffreddato, per esempio a -50 gradi (o mi sbaglio?).
Perché non farlo di proposito?
VictorArt: Cioè, apparentemente la formulazione del problema è tale che viene richiamato solo il principio di Le Chatelier, senza ulteriori dettagli.
Esattamente, Victor! Non ho riportato alcun dato aggiuntivo e specifico. Bene, i mezzi per risolvere il problema dovrebbero essere scelti di conseguenza...
Sto rallentando, dammi una formula.
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C'è un insieme di personaggi. Il numero di caratteri è 2 * N, cioè pari.
I caratteri sono divisi in 2 sottoinsiemi di N caratteri ciascuno. Determinare il numero di modi possibili per dividere i simboli in sottoinsiemi. La posizione del simbolo nel sottoinsieme non è importante.
Cioè:
1) Per l'insieme {A,B} (cioè con N=1) c'è una sola opzione di divisione: {A} + {B}
2) Per l'insieme {A,B,C,D} (cioè per N=2) ci sono 3 varianti:
{AB} + {CD}
{AC} + {BD}
{AD} + {BC}
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Come determinare il numero di scelte per un valore arbitrario di N?
Prima di tutto, riguardo all'ossigeno. L'ossigeno si ottiene distillando l'aria. Anche se ci sono tecnologie più moderne - la tecnologia a membrana, per esempio, ma non è su scala industriale. Non c'è motivo di riscaldarlo. Sarà riscaldato da solo in un autogeno.
Ora su Na. Chi ha detto che il sodio non può essere mescolato con l'acqua senza una reazione? È possibile se l'acqua e il sodio sono in forma solida. In forma solida, non reagiscono tra loro. Pensate alle compresse effervescenti di aspirina dove l'acido acetilsalicilico e l'acido citrico sono mescolati con bicarbonato di sodio. Una volta in acqua - reazione, in forma secca - nessuna reazione.
Ora per il tasso di reazione. Beh, ovviamente, il tasso di reazione dipende dalla temperatura. Più è alto, più è alto. Ma ricordiamo la chimica fisica. Da cos'altro dipende? Concentrazione. E la concentrazione dipende da cosa? La densità, per esempio. Sto parlando di gas. La densità, a proposito, è inversamente proporzionale alla temperatura. Quindi, all'aumentare della temperatura da questo punto di vista, la concentrazione delle sostanze iniziali diminuisce.
Un altro punto. La velocità di reazione dipende dalla concentrazione dei prodotti della combustione. Più alta è la concentrazione dei prodotti della combustione, più bassa è la velocità di reazione.
Quindi, la domanda non è molto "lineare". E sarà "divagare" su questo forum e non ci sarà una risposta concreta.
Per quanto mi riguarda, anch'io non posso dare una risposta definitiva. Da un lato so che il tasso di reazione aumenta con l'aumentare della temperatura, dall'altro diminuisce (e ci sono esempi di utilizzo in ingegneria, in particolare nello spazio). Il processo di combustione è "auto-bilanciato". Ecco perché siamo tutti qui e non ancora lì .....
Un'altra cosa. Cosa sta bruciando? Legno, per esempio? Non dimenticare che il legno si decompone quando brucia: carbone, metano, metanolo, acido acetico, acqua, cenere, ecc. A volte ci vuole energia per decomporsi, e a volte si "autodecompone" - dipende da cosa sta bruciando. Ci sono cose più interessanti: una sostanza può essere ossidata e ridotta allo stesso tempo. Come? In questo modo. I prodotti della "combustione" diventano anche di più, ma questa è un'illusione :)