Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Том 44, № 10 (2025)
Кинетика и механизм химических реакций, катализ
Влияние деминерализации на пиролиз бурого угля при импульсном лазерном воздействии
Аннотация
Проведено исследование образования газообразных продуктов пиролиза исходных и деминерализованных таблетированных микрочастиц бурого угля под воздействием микросекундных лазерных импульсов (1064 нм, 120 мкс, 6 Гц, 0.3–1.9 Дж/см2). При превышении пороговых значений плотности энергии лазерных импульсов, Hcr, начинается образование газов H2, CH4, CO и CO2. Их концентрация возрастает по линейному закону с ростом плотности энергии H. Скорость образования H2 выше для деминерализованных образцов, чем для исходных, в 3.5 раза.
Химическая физика. 2025;44(10):3-15
3-15
Горение, взрыв и ударные волны
Уравнение состояния для расчета температуры ударно-волнового сжатия гексогена
Аннотация
В работе на примере гексогена был апробирован подход к определению постоянных в уравнении состояния молекулярных кристаллов, позволяющий проводить расчеты давления изотермического сжатия. При реализации данного подхода был предложен алгоритм пересчета экспериментальных или расчетных данных по изотермическому сжатию на ударную адиабату гексогена, позволяющий получать значения давлений на фронте ударной волны, хорошо согласующиеся с известными экспериментальными данными. При расчете температур ударно-волнового сжатия был проведен анализ различных моделей описания зависимости теплоемкости при постоянном объеме от температуры, что позволило значительно упростить уравнения состояния.
Химическая физика. 2025;44(10):16-23
16-23
Mетоды регистрации радиационных характеристик ударно-нагретых газов
Аннотация
Проведен анализ основных методов регистрации радиационных характеристик высокотемпературных газов за фронтом сильной ударной волны, к которым относятся методы 3D-спектроскопии и интегральной по времени спектроскопии. Предложен более реалистичный подход к обработке экспериментальных данных, представляющий полученную информацию в виде спектрограмм радиационного теплового потока ударно-нагретого газа. Проанализированы спектрограммы радиационного теплового потока ударно-нагретого воздуха, измеренные методом интегральной по времени спектроскопии в интервале скоростей ударной волны от 8 до 11 км/с при начальном давлении p0 = 0.25 Торр. Сравнение их с соответствующими спектрограммами, полученными методом 3D-спектроскопии, показало, что оба метода дают примерно одинаковые результаты.
Химическая физика. 2025;44(10):24-33
24-33
Характеристики сжигания топливных композиций на основе нефтяного и угольного шламов
Аннотация
Исследованы топливные смеси на основе угольного и нефтяного шламов. В качестве дополнительных компонентов использованы отработанное кулинарное и дистиллированное талловое масла с массовой долей 5% в смеси. В экспериментах определены основные энергетические и экологические характеристики сжигания смесей для последующего расчета интегрального показателя эффективности с применением многофакторного анализа. Показано, что добавка таллового масла обеспечивает повышенные на 5–17% значения показателя эффективности топлива по сравнению с добавкой отработанного кулинарного масла. Для топлив на основе угольных шламов используемые добавки оказали положительное влияние на седиментационную стабильность, калорийность и эффективность выгорания топлива, а также на снижение времени задержки зажигания на 10–20%. В случае топлив на основе нефтешлама добавки масел оказали умеренное влияние на регистрируемые характеристики.
Химическая физика. 2025;44(10):34-45
34-45
Детонационные характеристики мелкодисперсного перхлората аммония
Аннотация
С помощью квазиодномерной модели стационарной детонации с дивергентным течением в зоне реакции проведен анализ массива экспериментальных данных по скорости детонации мелкодисперсного перхлората аммония, который был получен в свое время в работе Донны Прайс с сотр. из Лаборатории NOLСША. В опытах в широком диапазоне варьировались значения диаметра и начальной плотности заряда. В результате анализа определены величины двух коэффициентов, входящих в уравнение скорости экзотермического превращения перхлората аммония (показатель степени по давлению n и константа скорости G), при которых расчеты согласуются с экспериментом по зависимости скорости детонации от диаметра заряда для пяти различных значений начальной плотности. Во всех расчетах показатель степени n оказался равным 1.0, а константа G снижалась более чем в 4 раза по мере того, как начальная плотность увеличивалась от 1.0 до 1.45 г/см3. Рассчитаны характеристики течения в зоне реакции детонационной волны. Фронт детонационной волны имеет форму, близкую к сферически-симметричной только на оси заряда и вблизи нее. Радиус кривизны фронта, который на оси заряда близок по величине к диаметру заряда, по мере приближения к боковой кромке уменьшаетсяв 4–5 раз. Вместе с радиусом кривизны вблизи боковой кромки заряда существенно снижается давление на фронте волны. Ширина зоны реакции, от фронта волны до точки Чепмена–Жуге, составляет около 3 мм и увеличивается по мере роста плотности. Анализ для околокритических условий, близких к срыву детонации, показал, что значительное снижение градиента массовой скорости на фронте волны за счет потерь энергии в боковой волне разрежения наблюдается на боковой кромке заряда и отсутствует на его оси. Таким образом, именно кромку заряда следует рассматривать как место, где в результате снижения скорости экзотермического превращения и роста потерь энергии в боковой волне разрежения формируются условия для срыва детонации.
Химическая физика. 2025;44(10):46-58
46-58
Динамика фазовых переходов
Модифицированная теория критического состояния Орнштейна–Цернике
Аннотация
В настоящей работе предложено обобщение теории критического состояния Орнштейна–Цернике, позволяющее по экспериментальным данным рэлеевского рассеяния критически опалесцирующим флюидом восстанавливать радиус парных корреляций, являющийся основным параметром парной корреляционной функции критического состояния. В качестве приложения теории были использованы экспериментальные данные по малоугловому рассеянию критически опалесцирующим диоксидом углерода. Показано, что в околокритической области с увеличением температуры флюида наблюдается ограниченный рост радиуса парных корреляций.
Химическая физика. 2025;44(10):59-69
59-69
Химическая физика атмосферных явлений
Накопление ионов сферическими облаками микрочастиц в ионизованной атмосфере
Аннотация
Рассчитаны параметры плазмы в электрическом разряде низкого давления в неоне для облаков из заряженных микрочастиц, образующих сферические формы. Сформулированы показатели, определяющие эффективность накопления ионов сферическими облаками, и определен характер изменения этих показателей для микрочастиц разного размера в зависимости от концентраций газа и микрочастиц. Сопоставлены параметры образования сферических облаков по давлению и температуре экспериментальной среды с параметрами стандартной атмосферы на разной высоте.
Химическая физика. 2025;44(10):70-80
70-80
Образование аэрозольной дымки в атмосфере
Аннотация
Содержащий сульфаты атмосферный аэрозоль в региональном масштабе влияет на качество воздуха, а в глобальном – на климат. Например, на севере Китайской равнины агломерация с населением около полумиллиарда человек систематически подвергается катастрофически быстрому загрязнению плотными дымками. В настоящей работе впервые интерпретированы свидетельства существования в атмосфере критических условий, обеспечивающих катастрофически быструю наработку сульфатов и нитратов в частицах, а вместе с подходящими метеоусловиями (температура, относительная влажность, застойные явления в атмосфере и др.) – и возникновение в атмосфере аэрозольной дымки. Показано, что реализация быстрого и незатухающего накопления сульфатов в вырожденно-разветвленном режиме каталитического процесса с участием ионов переходных металлов для заданной влажности воздуха в атмосфере, загрязненной оксидами серы и азота, возможна лишь при превышении пороговой концентрации аммиака в воздухе. Одновременно с этим нарастает и скорость наработки нитратов, что вызвано сопряжением процессов образования сульфатов и нитратов. Это влечет за собой увеличение интенсивности поглощения из воздуха влаги и аммиака, обеспечивающее незатухающий и быстрый рост массовой концентрации частиц аэрозольной дымки в атмосфере.
Химическая физика. 2025;44(10):81-92
81-92
Твердые продукты захвата N2O5 на покрытии из метановой сажи
Аннотация
Современные глобальные модели, позволяющие давать долговременный прогноз химического состава атмосферы Земли, требуют детальной информации о константах скорости множества элементарных химических реакций. Кроме того, актуальными являются данные о составе продуктов этих реакций. В настоящей работе методом масс-спектрометрии высокого разрешения определены твердые продукты нитрования сажи горения метана окислом азота N2O5. Установлена высокая реакционная способность N2O5 по отношению к полициклическим ароматическим соединениям класса CnHm, содержащимся в исходной саже. Показано, что среди твердых продуктов нитрования присутствуют соединения классов нитропроизводных полициклических ароматических веществ, ароматические кислоты и их сложные эфиры. По своему составу и классам соединений продукты нитрования сажи реагентом N2O5 близки к продуктам аналогичного нитрования окислом азота NO2.
Химическая физика. 2025;44(10):93-102
93-102