Термины, связанные с цементом. Энергетические состояния

Главная --> Справочник терминов

Энергетические состояния Растворение солей в гликолях и их осаждение на поверхностях аппаратов ухудшают как осушающую способность глико-лей, так и энергетические показатели установок. Исследования показали, что при увеличении содержания СаС12 от 2 до 5 мае. % точка росы газа при осушке 90%-ным ДЭГом повышается с •—3 до -f-12°C. При содержании солей в ДЭГе более 5% он практически непригоден для осушки. Для увеличения эффективности процесса осушки рекомендуется периодически проводить обессоливание гликолей с применением ионитных фильтров и химических реагентов.

Энергетические показатели производства водорода улучшаются при получении в котлах-утилизаторах пара высоких параметров (см. гл. VIII, стр. 181), но здесь следует учесть дополнительные затраты на оборудование. Усложнение технологической и энергетической схем влияет на общую надежность системы производства водорода и гидрокрекинга, однако опасения не имеют достаточных оснований, так как надежность современного энергетического оборудования высока.

Энергетические показатели для установок сжижения природного газа и данные по коэффициентам сжижения природного газа (х), полученные для семи холодильных циклов при условии, что природный газ поступает на установку при атмосферном давлении, приведены на рис. 30.

Как видно из табл. 4, наилучшие энергетические показатели имеет каскадный цикл (аммиак — этилен). Этому циклу отвечает и максимальный коэффициент сжижения исходного газа.

При применении во втором каскаде этана (tlwa = —88,6° С) вместо этилена (?Кип =—103,7° С) показатели каскадного цикла значительно ухудшаются. Замена в первом цикле аммиака пропаном несущественно изменяет энергетические показатели.

Рис. 31. Энергетические показатели для холодильных циклов сжижения природного газа при исходном давлении газа от 15 до 80 кГ/см? (характеристики циклов см. в табл. 5).

2. Во втором холодильном цикле вместо этилена можно было бы применить этан. Однако применение этилена, температура кипения которого при том же давлении ниже, чем этана, позволяет охладить газ до более низкой температуры и этим самым заметно увеличить холодопроизводительность установки, т. е. улучшить энергетические показатели ее работы.

Обе схемы базируются в основном на типовом оборудовании, применяемом для обработки бессернистых газов. Но наличие сероводорода в газе обусловливает использование новых аппаратов. Включение в схемы процесса отдувки сероводорода, компрессии и рециркуляции кислых газов оказывает влияние на их энергетические показатели.

на их энергетические показатели.

Из данных табл. 8 и 9 следует, что за счет использования на турбине энергии пара высокого давления, получаемого в котле-утилизаторе, где происходит охлаждение газа, энергетические показатели процессов конверсии под давлением 55 и 90 ат уравниваются.

полимера, гибкостью макромолекул. Иными словами, коэффициент В может служить мерой отклонения осмотических свойств реального раствора от идеального в результате "разбухания" молекулярных клубков. Этот процесс, обусловленный осмосом растворителя в молекулярный клубок, предполагает изменение конформаций макромолекул, переход их в новые энергетические состояния. Разница между обоими равновесными энергетическими уровнями соответствует работе упругих сил, стремящихся вернуть молекулу в первоначальное состояние. Разбухание клубков прекращается, когда осмотические силы уравновешиваются упругими.

Конформационный анализ посвящен рассмотрению тех бесчисленных молекулярных структур, которые возникают в результате вращения в молекуле групп атомов вокруг ординарных связей; эти структуры называются кон формациями*. Каждая копформация характеризуется определенным пространственным расположением атомов и, в связи с этим, определенным содержанием энергии. При вращении группы атомов вокруг ординарной связи потенциальная энергия молекулы претерпевает изменение, которое может быть описано синусоидальной кривой. Те конформации, которым на этой кривой соответствуют минимумы, способны реально существовать и называются поворотными изомерами или устойчивыми к о н ф о р м а-ц и я м и **. Остальные конформации представляют такие энергетические состояния, которые молекула должна пройти для превращения одной устойчивой конформации в другую. Относительно низкие значения энергии активации взаимного превращения устойчивых конформации, как правило, являются причиной невозможности разделения поворотных изомеров при обычных температурах (исключением являются некоторые производные дифенила и аналогичные им соединения, рассмотренные на стр. 490). Так как разные поворотные изомеры обычно энергетически неравноценны, то большинство молекул каждого соединения существует преимущественно в одной или лишь в очень немногих устойчивых конформациях. Однако под действием специфических сил в условиях химической реакции соединение может также временно принять какую-либо из энергетически менее выгодных конформации.

где h — постоянная Планка; m — масса частицы; х, у, z — координаты; U и Е — потенциальная и полная энергии соответственно. Таким образом, уравнение Шредингера устанавливает соотношение между энергией Е электрона и волновой функцией Ч', определяющей его различные энергетические состояния. Квадрат этой функции Т2 представляет собой вероятность нахождения электрона в определенной точке пространства вокруг ядра, т. е. 4я2 является мерой электронной плотности в данной точке атомного пространства. Такое пространство вокруг ядра, в котором наиболее вероятно нахождение электрона, называется электронным облаком, или орби-талью.

Типы переходов и соответствующие энергетические состояния п-, я- и а-электронов схематически изображены на рис. 31. Как видно из рисунка, энергии этих орбиталей возрастают в ряду а < я < п и я* < а*.

в возбужденные энергетические состояния поглощают электромагнитное излучение в радиочастотном диапазоне. Образец помещают между полюсами сильного магнита и регистрируют интенсивность прошедшего излучения, плавно меняя частоту падающего излучения. Так получают спектр ЯМР, содержащий отдельные сигналы поглощения. Положение этих сигналов определяется как разность частоты сигнала исследуемого вещества и стандартного соединения [чаще всего тетраметилсилана Si(CH3)4J, деленная на рабочую частоту спектрометра (например, 100 МГц). Так как полученные величины очень малы (порядка 10~6), то по практическим соображениям их умножают на 106. Таким образом приходят к величинам химических сдвигов б, выраженным в безразмерных единицах — миллионных долях (м.д.). Эти величины характеристичны для ядер отдельных изотопов, но зависят также от химического окружения ядер в молекуле. Структурно-эквивалентным ядрам соответствуют одинаковые значения б; для протонов тетраметилсилана б полагается равным нулю.

Согласно другой классификации, органические реакции делятся на термические, являющиеся результатом столкновений молекул при их тепловом движении, и фотохимические, при которых молекулы, поглощая квант света hv, переходят в более высокие энергетические состояния и далее подвергаются химическим превращениям. При фотохимических реакциях часто образуются соединения с особой полициклической структурой, которые нельзя получить в термических реакциях. Термические реакции называются также реакциями в основном состоянии, а фотохимические — реакциями в возбужденном состоянии (при этом имеется в виду возбуждение электронов молекул на верхние энергетические уровни). Для одних и тех же исходных соединений термические и фотохимические реакции обычно приводят к различным продуктам.

Конформашюнные перестройки происходят и в н>зкомолску лярных органических соединениях, В качсстпс примера рассмот рим молекулу этапа СН3—СП3. Колебание группы атомов во кругсвязи С^С с частотой «Щ10^1 сопровождаете» измененк ем потенциальной энергии молекулы, которое описывается сипу соидальной кривой. Конформации, соответствующие минимум; энергии, являются устойчивыми, их называют конформсрали или конформационными изомерами. Остальные конформаци: представляют собой такие энергетические состояния, которы молекула должна пройти при переходе из одной устойчиво] конформацин в другую. Молекула этана может существовать двух положениях: цис и транс:

Эти методы определяются способностью электронов валентной оболочки молекул поглощать кванты света, соответствующие ультрафиолетовой и видимой части электромагнитного спектра и переходить при этом в возбужденное состояние. Один из электронов, занимающий определенный энергетический уровень (молекулярную орбиталь) молекулы переходит на уровень более высокий. При этом молекула из основного (низшего) энергетического состояния ЕО переходит в одно из возможных возбужденных энергетических состояний (Ei, EZ и т. д.). На рис. 4.3 приведена упрощенная схема возбуждения (а) и дезактивации возбужденной молекулы (б), в которой не учтены колебательные и вращательные энергетические состояния молекулы. Поглотив квант света, молекула получает порцию энергии ( Д?, = Av, ; ДЕ2 = Av2 и т. д.). Ее валентная

•у-Лучи Рентгеновские лучи Ультрафиолетовое и видимое излучение Инфракрасное излучение Микроволны и радиоволны lO-13—lO-io Ю-10—10-9 ю-8— ю-8 (10—1000 нм) Ю-6— Ю-4 (м=10 000— —100 см-1) >ю-3 (v<3-1011 Гц) ю7—ю4 ю4—ю2 102—1,2 1,2—0,012 10-3 Энергетические состояния атомных ядер Энергетические состояния электронов внутренних оболочек Энергетические состояния электронов внешних оболочек (электронные спектры поглощения и эмиссии) Энергетические состояния колебаний атомов (колебательная спектроскопия) Энергетические состояния вращения молекул, состояния спинов электронов и ядер (спектроскопия ЭПР и ЯМР)

порциональна квадратам простых целых чисел, эти числа называют квантовыми Энергия взаимодействия ядра и электрона обратно пропорциональна квадрату квантового числа и в бесконечном удалении от ядра стремится к нулю (потенциальная энергия), кинетическая энергия электрона при этом стремится к бесконечности Движение электрона по орбитам (энергетические состояния, «стационарные состояния») безынерционно и не сопровождается изменением его энергии, так что энергия при этом не излучается Эти условия противоречат классической физике Модель Бора основана на постулатах электрон не может самопроизвольно переходить с одной орбиты на другую, переход сопровождается выделением или поглощением энергии в форме излучения

где Ет нЕп — энергетические состояния орбит,

Эффективности процессов Эффективно использовать Эффективную константу Эфирномасличном производстве Экономические показатели Эффективными ингибиторами Экономическим показателям Экономически выгодного Эксикаторе примечание