В книге автора из Германии обсуждается современное состояние теоретической неравновесной кинетики: термодинамическое и молекулярно-кинетическое обоснование, теория переходного состояния, уравнение Аррениуса для максимально неравновесных условий, уравнение Больцмана, метод Чепмена-Энскога и др., безактивационные химические реакции, практические приложения уравнения Аррениуса.

Для специалистов в области теоретической физики и химии, а также для студентов вузов.

Более ста лет назад великий шведский физик и физикохимик Сванте Август Аррениус (1859—1927) опубликовал свою знаменитую статью «О скорости реакции инверсии тростникового сахара под действием кислот» в журнале «Zeitschrift für physikalische Chemie» (1889, т. 4, с. 226—248). В это время Аррениус работал ассистентом В. Оствальда в физико-химической лаборатории Лейпцигского университета. В своей статье Аррениус дал обоснование и выписал для коэффициента скорости реакции выражение, которое сегодня называется уравнением Аррениуса (первоначально оно было предложено Вант Гоффом). До сих пор это уравнение остаётся важнейшим объектом исследований и применений в динамике химических реакций. Оно широко и плодотворно используется в химической физике и физической химии (теория процессов переноса в газах, плазмохимия, строение жидкостей и твёрдых тел, поверхностные явления, ферментативная кинетика и т. п.).

В предлагаемой книге уравнение Аррениуса исследуется с использованием формализма сечений столкновений (упругих и реактивных) и функций распределения реагентов по энергии как для равновесных, так и для неравновесных систем. Пионерами в использовании такого формализма являются Пригожин и его группа (начало 1950-х годов), которых вдохновляли и стимулировали идеи X. А. Крамерса (Physica, 1940, 7, 284). В предлагаемой книге особое внимание уделяется применениям развиваемой теории к неравновесным бимолекулярным реакциям с нетермической активацией, особенно в плазмохимии и радиационной химии.

Относительно работы Крамерса и связанных с ней современных проблем автор получил полезные советы от одного из редакторов серии «Teubner-Texte zur Physik» д-ра В. Эбелинга, а также д-ра Дж. А. Янссена. Проф. Дж. Войта сообщил об интересных примерах неаррениусовского характера процессов в твёрдых телах. Результаты, изложенные в гл. 6 и 7, получены в совместных работах с д-ром Р. Шмидтом, специалистом по численным методам в неравновесной газовой кинетике. Миссис И. Фойгт оказывала помощь в оформлении рукописи. Всем этим лицам автор выражает свою искреннюю благодарность.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Книга посвящена столетию (1889— 1989) уравнения Аррениуса, описывающего зависимость скорости химической реакции от температуры. После обсуждения исторических аспектов и современного использования уравнения в равновесной кинетике даётся его строгий вывод, основанный на обратном преобразовании Лапласа. Далее рассматривается расширенный закон Аррениуса для двухтемпературных систем. В заключение излагаются положения неаррениусовской кинетики и перспективы их использования для реакционных систем в неравновесных состояниях, как например для электронно-молекулярных реакций в плазмохимии, ионно-молекулярных реакций в радиационной химии или реакций с участием горячих атомов в химии атомов отдачи. Настоящая монография является теоретическим дополнением книги автора «Химия процессов с нетермической активацией» (Берлин, Базель, Бостон, 1987).

В. Штиллер

Сванте Аррениус (1859—1927)

Книги на ту же тему

1. Неравновесные явления: Уравнение Больцмана, Ланфорд III О. Э., Гринберг У., Полевчак Я., Цвайфель П. Ф., Эрнст М. X., Черчиньяни К., Кэфлиш Р. Э., Шпон Г., 1986
2. Теория и приложения уравнения Больцмана, Черчиньяни К., 1978
3. Математические методы в кинетической теории газов, Черчиньяни К., 1973
4. Статистические функции распределения, Власов А. А., 1966
5. Анализ математических моделей: системы законов сохранения, уравнения Больцмана и Смолуховского, Галкин В. А., 2009
6. Основы статистической физики материалов: Учебник, Дмитриев А. В., 2004
7. Плазма — четвёртое состояние вещества. — 2-е изд., испр., Франк-Каменецкий Д. А., 1963