Chemische Reaktionen in Stosswellen

ISBN-13: 9783798501577 / Niemiecki / Miękka / 1959 / 202 str.

E. F. Green; J. P. Toennies; H. G. Wagner

Opis

In dieser Monographie wird versucht, die Theorie der StoBwelien und die experimentellen Methoden zu ihrer Untersuchung zu beschreiben. Das Buch wendet sich besonders an Chemiker und Physiker, die an der Anwendung dieser neuen Methode zur Erforschung der Kinetik schneller Gasreaktionen und zur Bestimmung von ZustandsgroBen und Zustandsgleichungen unter extremen Bedingungen interessiert sind. Die Sto. Bwelientechnik wurde erst in den letzten Jahren in groBerem Um fang zur Behandlung dieser Probleme herangezogen. Die groBe Zahl der seitdem veroffentlichten Experimente verspricht auch fur die Zukunft weitere interessante Ergebnisse. Da viele der Arbeiten weder allgemein zu ganglich sind, noch an anderer Stelle zusammengefaBt wurden, erschien uns jetzt der Zeitpunkt geeignet fur die Abfassung dieser Monographie. Wir haben uns bemuht, aIle bis zum Sommer 1957 erschienenen Arbeiten heran zuziehen. Wegen unvermeidlicher Fehler, Unklarheiten im Text und nicht berucksichtigter Literatur bitten wir den Leser um Nachsicht. Der zu behandelnde Stoff wurde in sieben Kapitel unterteilt. 1m ersten Kapitel werden die Eigenschaften von StoBwelien beschrieben. 1m zweiten Kapitel werden die hydrodynamischen Gleichungen allgemein abgeleitet und fiir den stationaren Fall eines idealen Gases im Gleichgewicht speziali siert. In Kapitel III werden die Zustandsgleichungen realer Gase behandelt und in die hydrodynamischen Gleichungen eingesetzt. Das vierte Kapitel behandelt die Theorie der Ubergangszone, ausgehend von sehr schnellen kinetischen Vorgangen. Weiter wird dort beschrieben, wie man aus beob achteten Konzentrationsanderungen Geschwindigkeitskonstanten chemi scher Reaktionen ermitteln kann. Kapitel V befaBt sich mit der Erzeugung von StoBwelien im StoBrohr und deren Abweichungen vom idealen Ver halten.

Spis treści

Kap. I. Vergleich der Stoßwellenmethode mit anderen Verfahren zur Untersuchung von schnellen chemischen Reaktionen und Erscheinungen bei hohen Temperaturen.- A. Die Verwendung von Stoßwellen zur Lösung chemischer Probleme.- B. Andere Methoden zur Untersuchung von schnellen chemischen Reaktionen und von Erscheinungen bei hohen Temperaturen.- C. Beschreibung von Stoßwellen.- D. Vorteile von Stoßwellen.- 1. Sehr plötzlicher Temperaturanstieg.- 2. Sehr hohe Temperaturen.- 3. Willkürliche Wahl der Temperatur.- 4. Homogene Aufheizung.- 5. Aufheizung jedes beliebigen Gases.- 6. Einfache Versuchsanordnungen.- E. Nachteile von Stoßwellen.- 1. Kurze Aufheizzeiten.- 2. Komplizierte Meßgeräte.- 3. Nur Gase sind leicht zu untersuchen.- 4. Wenig Versuchssubstanz.- 5. Abweichungen von dem errechneten Verhalten.- Kap. II. Die hydrodynamische Theorie der Stoßwellenausbreitung in einem idealen Gas mit konstanter spezifischer Wärme.- A. Historischer Überblick über die hydrodynamische Theorie der Stoßwellenausbreitung.- B. Einleitende Bemerkungen.- C. Erhaltungsgleichungen für eindimensionale Strömungen.- D. Die Lösung der Erhaltungsgleichungen für ein ideales Gas mit konstanter spezifischer Wärme.- E. Die Lösung der Erhaltungsgleichungen für eine normal reflektierte Stoßwelle in einem idealen Gas mit konstanter spezifischer Wärme.- Kap. III. Berechnung von Stoßwellen-Daten für reale Glase.- A. Einleitende Bemerkungen.- B. Daten von Stoßwellen in realen Gasen mit temperaturunabhängiger spezifischer Wärme.- G. Energieinhalt eines Gases.- 1. Translationsenergie.- 2. Rotationsenergie.- 3. Schwingungsenergie.- 4. Elektronenanregungsenergie.- 5. Reaktionsenergie.- 6. Ionisierungsenergie.- D. Die kalorische Zustandsgieichung.- E. Die Berechnung von Daten einfallender und reflektierter Stoßwellen für ein Gas mit temperaturabhängiger spezifischer Wärme.- F. Daten für einfallende und reflektierte Stöße in einigen realen Gasen.- Kap. IV. Theorie der Stoßfront.- A. Einleitende Bemerkungen.- B. Dicke der Stoßfront.- 1. Dicke der Stoßfront in einem einatomigen Gas nach der Kontinuumstheorie.- 2. Dicke der Stoßfront in einem einatomigen Gas nach der kinetischen Gastheorie.- 3. Theorie der Dicke der Stoßfront in zwei- und mehratomigen Gasen.- C. Vorgänge, die langsam verlaufen, verglichen mit der Zeit des Durchgangs durch eine Stoßfront.- 1. Qualitative Diskussion.- 2. Schwingungsrelaxation.- 3. Chemische Reaktionen.- 4. Vereinfachte Dissoziationsreaktionen.- 5. Zusammenfassung.- Kap. V. Die Erzeugung von Stoßwellen im Stoßrohr.- A. Einleitende Bemerkungen.- B. Methoden zur Erzeugung von Stoßwellen.- 1. Windkanal.- 2. Geschosse.- 3. Explosionen.- 4. Das Stoßrohr.- C. Theorie eines gasbetriebenen Stoßrohres.- D. Konstruktion eines Stoßrohres.- E. Abweichungen der Versuche von Berechnungen unter Voraussetzung idealen Verhaltens.- Kap. VI. Messung von Stoßwellendaten.- A. Einleitende Bemerkungen.- B. Geschwindigkeit der einfallenden Stoßwelle.- 1. Elektrische Sonden.- 2. Schlieren und Reflexionsvermögen.- 3. Piezo-elektrische Empfänger.- 4. Erhitzte Drähte und Folien.- 5. Licht-Emission oder Absorption.- 6. Druckkontakt.- C. Geschwindigkeit der reflektierten Stoßwelle.- D. Strömungsgeschwindigkeit.- E. Geschwindigkeit der freien Oberfläche.- F. Dichte.- 1. Interferometer.- 2. Schlieren.- 3. Reflexionsvermögen.- 4. Röntgenstrahlabsorption.- 5. Elektronenstreuung.- 6. Lichtabsorption und -Emission.- 7. Ionendichte.- G. Temperatur.- H. Druck.- I. Ausgangs-Druckverhältnisse.- J. Analyse der Produkte.- K. Folgerungen.- Kap. VII. Untersuchung chemischer Probleme mit Stoßwellen.- A. Einleitung.- B. Gleichgewichtsdaten.- 1. Zustandsgieichungen von Gasen bei hohen Temperaturen.- a) Einleitende Bemerkungen.- b) Die Dissoziationsenergie von Stickstoff — Experimente mit Stoß-wellen, die mit Sprengstoffen erzeugt wurden.- c) Die Dissoziationsenergie von Stickstoff — Stoßrohrexperimente.- 2. Zustandsgieichungen kondensierter Phasen bei hohen Drucken.- C. Spektren von Gasen bei hohen Temperaturen.- 1. Einleitende Bemerkungen.- 2. Emission und Zweier-Stoßrekombination in Brom.- D. Reaktionsgeschwindigkeiten.- 1. Einleitende Bemerkungen.- 2. Dicke der Stoßfront.- a) Einleitende Bemerkungen.- b) Messung des optischen Reflexionsvermögens.- 3. Schwingungsrelaxation.- a) Einleitende Bemerkungen.- b) Interferometrische Untersuchung in Chlor.- 4. Endotherme chemische Reaktionen.- a) Einleitende Bemerkungen.- b) Dissoziationsgeschwindigkeit von Brom.- 5. Exotherme chemische Reaktionen.- a) Einleitende Bemerkungen.- b) Messung von Zündtemperaturen explosiver Gasgemische mittels Stoßwellen.- c) Messung von Induktionszeiten von Explosionen.- d) Die Brom-Wasserstoff-Reaktion.- Namenverzeichnis.