4.1. Вывод выражения для избыточного производства энтропии
Пусть в проточном реакторе с мешалкой протекает простая необратимая реакция типа
Скорость и химическое сродство такой реакции имеют вид:
где k - константа скорости химической реакции; Е - энергия активации химической реакции;
х - концентрация вещества Х; с - концентрация продукта реакции; Kp - константа равновесия химической реакции.
Получим вариацию от термодинамического потока процесса (скорости реакции):
Получим вариацию от термодинамической движущей силы
процесса (химического сродства, отнесённого к температуре реакционной смеси):
Поскольку в данной реакции концентрация конечного продукта не влияет на протекание процесса, вариация по ней не рассматривается.
Таким образом, избыточное производство энтропии процесса имеет вид:
|
|
(6.4) |
Подставляя выражения (6.2), (6.3) и (6.4) в (6.1),
получим в явном виде производную термодинамической функции Ляпунова (второй вариации энтропии) для проточного реактора с мешалкой, в котором протекает простая необратимая реакция:
|
|
(6.5) |
Отметим, что производная второй вариации энтропии является квадратичной формой, и если эта форма положительно определена,
то стационарное состояние системы устойчиво, если - отрицательно определена, то - неустойчиво;
определить же знак квадратичной формы можно с помощью критерия Сильвестра.
|