6.1. Вывод выражения для избыточного производства энтропии
Пусть в периодическом реакторе с мешалкой осуществляется двухстадийная химическая реакция:
Скорость и химическое сродство для каждой стадии процесса определяются по формулам:
где х - концентрация вещества Х; y - концентрация вещества Y;
с - концентрация продукта реакции; - константа скорости и константа
равновесия i-й стадии (i = 1,2).
Рассмотрим случай, когда тепловая устойчивость для данной системы гарантирована,
т.е. , и возможны только колебания концентраций реагентов ;
вариация по концентрации конечного продукта, как не влияющего на протекание процесса, также не будет учитываться.
Получим вариацию от термодинамического потока для каждой стадии процесса:
Получим вариацию от термодинамической движущей силы (химического сродства,
отнесённого к температуре реакционной смеси) для каждой стадии процесса:
Таким образом, избыточное производство энтропии процесса имеет вид:
|
|
(6.8) |
Поскольку мы рассматриваем реактор периодического действия, в котором гарантирована тепловая устойчивость
процесса, изменение избытка энтропии за счёт теплообмена (6.2) и массообмена (6.3а) системы с окружающей
средой будет равно нулю и, следовательно, выражение (6.8) является производной термодинамической функции
Ляпунова (второй вариации энтропии) для рассматриваемого процесса.
|