Основы макрокинетики. Диффузия и теплопередача в химической кинетике

четвертое издание

Д.А. ФРАНК-КАМЕНЕЦКИЙ
ОСНОВЫ
МАКРОКИНЕТИКИ
ДИФФУЗИЯ И ТЕПЛОПЕРЕДАЧА
В ХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКЕ

2008

Д.А. Франк-Каменецкий
Основы макрокинетики. Диффузия и теплопередача в химической 
кинетике: Учебник-монография / Д.А. Франк-Каменецкий. – 4-е 
изд. – Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект», 2008. – 408 с. 
ISBN 978-5-91559-004-4

Книга посвящена макроскопической кинетике химических реакций — законам протекания их в реальных условиях, в природе и в технике в сочетании 
с физическими процессами переноса вещества и тепла. В доступной для широкого круга читателей форме изложены основы термодинамической теории 
процессов переноса и гидродинамической теории диффузии в многокомпонентных смесях. Рассматриваемые в книге вопросы имеют фундаментальное 
значение для теории процессов и аппаратов химического машиностроения, 
физики и химии горения и взрыва, физико-химической гидродинамики, теории периодических химических реакций и химической кибернетики, современной биологии. За десятилетия, прошедшие после выхода первого издания, 
значение макрокинетических методов еще более возросло. Они применяются 
во множестве новых задач фундаментальной  и прикладной науки.
                                                      

УДК 541.124.128
ББК 24.54
         Ф83

© 2008, наследники
© 2008, ООО Издательский Дом 
    «Интеллект», оригинал-макет, 
    оформление

ISBN 978-5-91559-004-4

Ф83

ББК 24.54
УДК 541.124.128

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие к четвертому изданию . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
Предисловие к третьему изданию
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
Предисловие редактора к первому изданию
. . . . . . . . . . . . . . . .
11
Предисловие автора
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13
Главная книга Д. А. Франк-Каменецкого и ее автор . . . . . . . . . . . .
15

ГЛАВА 1
ВВЕДЕНИЕ
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
21

1.1.
Сведения из химической кинетики
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
22
1.1.1.
Скорость реакции
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
22
1.1.2.
Простые и сложные реакции
. . . . . . . . . . . . . . . . .
22
1.1.3.
Порядок реакции и энергия активации
. . . . . . . . . . . .
23
1.1.4.
Автокатализ и промежуточные продукты
. . . . . . . . . . .
23
1.1.5.
Цепные реакции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
24
1.1.6.
Гетерогенные реакции
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26
1.2.
Сведения из теории диффузии и теплопередачи
. . . . . . . . . . .
33
1.2.1.
Подобие процессов диффузии и теплопередачи . . . . . . . .
33
1.2.2.
Теплопроводность и диффузия в неподвижной среде . . . . .
33
1.2.3.
Свободная и вынужденная конвекция
. . . . . . . . . . . .
35
1.2.4.
Коэффициенты переноса
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
37
1.2.5.
Теория подобия
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
40
1.2.6.
Приведенная пленка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
43
1.2.7.
Внешняя и внутренняя задачи
. . . . . . . . . . . . . . . .
44
1.2.8.
Коэффициент сопротивлений и аналогия Рейнольдса
. . . .
45
1.2.9.
Уравнения связи между критериями
. . . . . . . . . . . . .
47
1.2.10. Продольное обтекание пластины
. . . . . . . . . . . . . . .
51
1.2.11. Конвекция в слое
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
52
1.2.12. Псевдоожиженный (кипящий) слой
. . . . . . . . . . . . .
53
1.2.13. Дифференциальные уравнения теплопроводности и диффузии
53
1.2.14. Молекулярные потоки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
56
Л и т е р а т у р а
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
57

ГЛАВА 2
ДИФФУЗИОННАЯ КИНЕТИКА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
58

2.1.
Метод равнодоступной поверхности
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
59
2.1.1.
Реакция первого порядка и сложение сопротивлений
. . . .
60
2.1.2.
Молекулярно-кинетическая интерпретация сложения сопротивлений
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
61
2.1.3.
Диффузионная и кинетическая области
. . . . . . . . . . .
63

Оглавление

2.2.
Примеры протекания химических реакций в диффузионной области
65
2.2.1.
Горение угля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
66
2.2.2.
Реакции дробного порядка
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
69
2.2.3.
Кинетика растворения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
72
2.2.4.
Гетерогенный обрыв в цепных реакциях
. . . . . . . . . . .
74
2.2.5.
Реакция на стенках замкнутого сосуда
. . . . . . . . . . . .
75

2.3.
Диффузионная кинетика сложных реакций
. . . . . . . . . . . . .
80
2.3.1.
Случай нескольких диффундирующих веществ . . . . . . . .
80
2.3.2.
Обратимые реакции
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
83
2.3.3.
Параллельные и последовательные реакции
. . . . . . . . .
87
2.3.4.
Автокаталитические реакции
. . . . . . . . . . . . . . . . .
89

2.4.
Равнодоступная поверхность
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
90

2.5.
Пористая поверхность
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
91

2.6.
Реакции в несмешивающихся жидких фазах . . . . . . . . . . . . . 100

2.7.
Диффузия через мембраны
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

2.8.
Диффузия через поры
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

2.9.
Образование твердых пленок
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

2.10. Микрогетерогенные процессы
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
2.10.1. Внутренняя диффузионная область при произвольной кинетике
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

2.11. Нестационарная диффузионная кинетика и ее применение в радиационной химии
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

2.12. Операторный метод в нестационарной диффузионной кинетике
. . . 115
2.12.1. Сводка формул операторного метода
. . . . . . . . . . . . . 118
2.12.2. Бесконечное полупространство с нулевым начальным условием 121
2.12.3. Постоянное граничное условие (диффузионная область) . . . 122
2.12.4. Экспоненциальное граничное условие
. . . . . . . . . . . . 123
2.12.5. Интегрирование диффузионного потока по времени
. . . . . 124
2.12.6. Граничное условие первого порядка (переходная область) . . 125

Л и т е р а т у р а
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

ГЛАВА 3
СТЕФАНОВСКИЙ ПОТОК . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

3.1.
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
3.1.1.
Общая скорость течения смеси
. . . . . . . . . . . . . . . . 133
3.1.2.
Стехиометрия потоков
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

3.2.
Скорость стефановского потока
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
3.2.1.
Стефановский поток при одномерной диффузии
. . . . . . . 136
3.2.2.
Стефановскнй поток в сферическом случае . . . . . . . . . . 139
3.2.3.
Бинарная смесь
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

3.3.
Перенос тепла стефановским потоком
. . . . . . . . . . . . . . . . 141
3.3.1.
Автотермические процессы
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
3.3.2.
Реакции с участием конденсированных фаз
. . . . . . . . . 146

Оглавление
5

3.4.
Конденсация паров в присутствии неконденсирующихся газов
. . . 147
3.4.1.
Интегрирование формулы Стефана по длине трубы
. . . . . 148
3.4.2.
Роль теплоотдачи при конденсации
. . . . . . . . . . . . . . 150
3.4.3.
Испарение в присутствии инертного газа
. . . . . . . . . . . 151
3.4.4.
Испарение капель жидкости в газовом потоке
. . . . . . . . 152
3.4.5.
Диффузионные процессы химической технологии
. . . . . . 153
Л и т е р а т у р а
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

ГЛАВА 4
НЕИЗОТЕРМИЧЕСКАЯ И МНОГОКОМПОНЕНТНАЯ ДИФФУЗИЯ . . 156

4.1.
Термодинамическая теория
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
4.1.1.
Перенос тепла диффузией . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
4.1.2.
Фиксация системы отсчета
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
4.1.3.
Идеальные смеси
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
4.1.4.
Применение к бинарной смеси
. . . . . . . . . . . . . . . . 162
4.2.
Кинетическая теория
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
4.2.1.
Функция распределения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
4.2.2.
Элементарная модель термодиффузии в лоренцовом газе . . . 165
4.2.3.
Связь с молекулярными силами
. . . . . . . . . . . . . . . 167
4.3.
Гидродинамическая теория диффузии (многокомпонентная гидродинамика)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
4.3.1.
Связь с физической кинетикой
. . . . . . . . . . . . . . . . 171
4.3.2.
Приведенные коэффициенты диффузии
. . . . . . . . . . . 172
4.3.3.
Многокомпонентная диффузия
. . . . . . . . . . . . . . . . 173
4.3.4.
Уравнения многокомпонентной диффузии в форме Фика
. . 181
4.3.5.
Дифференциальные уравнения для переменных потоков при
многокомпонентной диффузии
. . . . . . . . . . . . . . . . 187
4.3.6.
Гидродинамическое представление с силами инерции
. . . . 188
4.3.7.
Неизотермическая диффузия в гидродинамическом представлении
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
4.3.8.
Термодиффузия в бинарной смеси
. . . . . . . . . . . . . . 192
4.4.
Формулы кинетической теории
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
4.5.
Коэффициенты диффузии газов при высоких температурах
. . . . . 198
Л и т е р а т у р а
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201

ГЛАВА 5
ХИМИЧЕСКАЯ ГИДРОДИНАМИКА
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203

5.1.
Турбулентная диффузия в жидкостях и структура вязкого подслоя
. 204
5.1.1.
Сведения из теории турбулентного переноса
. . . . . . . . . 204
5.2.
Химическое зондирование вязкого подслоя . . . . . . . . . . . . . . 213
5.3.
Диффузия в ламинарном пограничном слое и проверка метода равнодоступной поверхности
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
5.3.1.
Ламинарный диффузионный слой в вязкой жидкости
. . . . 216
5.3.2.
Математическая интерпретация метода равнодоступной поверхности
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
5.3.3.
Решение интегрального уравнения диффузионной кинетики
226
5.3.4.
Химическая газодинамика
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
Л и т е р а т у р а
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229

Оглавление

ГЛАВА 6
ОСНОВНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ТЕОРИИ ГОРЕНИЯ
. . . . . . . . . 230

6.1.
Основные явления горения
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
6.2.
Основные процессы горения
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
6.2.1.
Горение в движущемся газе . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
6.2.2.
Турбулентное горение
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
6.3.
Взрывчатые вещества и пороха
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
6.3.1.
Испарение и горение конденсированных фаз . . . . . . . . . 241
6.3.2.
Очаговое воспламенение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
6.4.
Химическая кинетика реакций горения
. . . . . . . . . . . . . . . 242
6.4.1.
Модельные реакции и модельные схемы
. . . . . . . . . . . 243
6.5.
Методы математической теории горения
. . . . . . . . . . . . . . . 251
6.5.1.
Квазилинейные уравнения
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
6.5.2.
Подобие полей концентраций и поля температуры
. . . . . . 253
6.5.3.
Пренебрежение начальной скоростью реакции и метод разложения экспонента
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
6.6.
Задачи и результаты математической теории горения
. . . . . . . . 258
6.6.1.
Воспламенение и зажигание
. . . . . . . . . . . . . . . . . 258
6.6.2.
Тепловое распространение пламени . . . . . . . . . . . . . . 270
6.6.3.
Пределы распространения пламени
. . . . . . . . . . . . . . 274
6.7.
Обратная задача теории горения и значение приближенных методов
277
Л и т е р а т у р а
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277

ГЛАВА 7
ТЕОРИЯ ТЕПЛОВОГО ВЗРЫВА
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280

7.1.
Стационарная теория
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280
7.1.1.
Сопоставление с нестационарной теорией . . . . . . . . . . . 287
7.1.2.
Аналитическое решение задачи о тепловом взрыве для цилиндрического случая
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289
7.1.3.
Внешняя теплоизоляция
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292
7.1.4.
Проверка метода разложения экспонента
. . . . . . . . . . . 294
7.1.5.
Несимметричное воспламенение . . . . . . . . . . . . . . . . 295
7.1.6.
Локальное поджигание
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296
7.1.7.
Очаговое воспламенение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300
7.2.
Период индукции вблизи предела и поправка на выгорание . . . . . 301
7.3.
Тепловой взрыв в случае автокаталитических реакций . . . . . . . . 305
7.4.
Экспериментальная проверка теории теплового взрыва
. . . . . . . 306
Л и т е р а т у р а
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310

ГЛАВА 8
РАСПРОСТРАНЕНИЕ ПЛАМЕНИ
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312

8.1.
Уравнение и граничные условия
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312
8.1.1.
Единственность решения
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313
8.2.
Тепловое распространение пламени . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315
8.2.1.
Метод теплового потока
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317

Оглавление
7

8.3.
Диффузионное (цепное) распространение пламени при автокатализе
второго порядка
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318
8.4.
Горение в движущемся газе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
8.4.1.
Турбулентное горение
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
8.5.
Поправка на термическое расширение
. . . . . . . . . . . . . . . . 321
8.6.
Численная проверка приближенной теории
. . . . . . . . . . . . . 322
8.7.
Метод оптимума
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323
8.7.1.
Неравенство коэффициентов переноса
. . . . . . . . . . . . 325
8.7.2.
Нестехиометрические реакции
. . . . . . . . . . . . . . . . 326
8.8.
Метод баланса
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328
8.8.1.
Диффузионная теория горячих пламен
. . . . . . . . . . . . 333
8.9.
Сопоставление с опытом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334
Л и т е р а т у р а
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336

ГЛАВА 9
ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ ГЕТЕРОГЕННЫХ ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ 337

9.1.
Качественная теория явлений воспламенения и потухания при произвольной кинетике реакции
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339
9.2.
Математическая теория явлений воспламенения и потухания для реакции первого порядка
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341
9.3.
Стационарный разогрев поверхности для автотермических процессов
347
9.3.1.
Поправка на термодиффузию и диффузионную теплопроводность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351
9.3.2.
Поправка на стефановский поток . . . . . . . . . . . . . . . 354
9.4.
Общий критерий неустойчивости теплового режима в допущении квазистационарной концентрации
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354
9.5.
Экспериментальные данные
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358
9.6.
Применения
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361
9.6.1.
Тепловой режим контактных аппаратов
. . . . . . . . . . . 362
9.6.2.
Горение угля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364
9.6.3.
Каталитическое окисление изопропилового спирта
. . . . . . 365
9.6.4.
Каталитические газоанализаторы
. . . . . . . . . . . . . . . 367
9.7.
Тепловой режим слоя или канала . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367
9.8.
Тепловой режим поверхности в химической газодинамике . . . . . . 368
Л и т е р а т у р а
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368

ГЛАВА 10
ХИМИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ, УСТОЙЧИВОСТЬ И РЕГУЛИРОВАНИЕ
ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370

10.1. Положительная и отрицательная обратная связь
. . . . . . . . . . . 370
10.2. Затухание, раскачка и автоколебания . . . . . . . . . . . . . . . . . 371
10.3. Свойства и классификация особых точек
. . . . . . . . . . . . . . . 371
10.4. Предельные циклы и автоколебания
. . . . . . . . . . . . . . . . . 374
10.5. Колебательное и термодинамическое равновесие
. . . . . . . . . . . 375

Оглавление

10.6. Релаксационные и томсоновские системы
. . . . . . . . . . . . . . 375
10.7. Тривиально-релаксационные и кинетические колебания
. . . . . . . 376
10.7.1. Изотермические кинетические колебания . . . . . . . . . . . 377
10.7.2. Квазикаталитические реакции в жидкой фазе
. . . . . . . . 380
10.7.3. Кинетические колебания при фотосинтезе
. . . . . . . . . . 382
10.7.4. Термокинетические колебания в замкнутой системе
. . . . . 383
10.7.5. Термокинетические колебания в проточных системах
. . . . 386
10.8. Устойчивость и колебания в химическом реакторе идеального смешения
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386
10.8.1. Автоколебания в гомогенном реакторе
. . . . . . . . . . . . 393
10.8.2. Устойчивость гетерогенного катализа
. . . . . . . . . . . . . 398
10.9. Тепловой режим и неустойчивость в случае параллельных реакций . 400
10.10. Химическая кибернетика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402
Л и т е р а т у р а
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405

Принятые обозначения
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 406

ПРЕДИСЛОВИЯ

ПРЕДИСЛОВИЕ К ЧЕТВЕРТОМУ ИЗДАНИЮ

Предлагаемая читателям книга написана выдающимся советским
ученым Давидом Альбертовичем Франк-Каменецким и впервые издана в 1947 г.
С тех пор неоднократно переиздавалась на различных языках и до сих пор пользуется огромным успехом, цитируется в научных статьях и является основой
различных специальных курсов по расчетам массо- и теплообмена в химических
процессах. Чрезвычайно широка область применения разработанных автором
и суммированных в книге макрокинетических методов анализа. Это — химическая технология, атмосферные и океанологические процессы, биологические
процессы, горение и взрыв, самораспространяющийся высокотемпературный
синтез и пр.
Удивительно, но за последние два десятилетия актуальность монографии
Д. А. Франк-Каменецкого только возросла: в физике, химии и биологии появились новые научные направления, в которых существенно прослеживаются
макрокинетические закономерности, такие как индукционные и критические
явления, автоволновое распространение фронта превращения, многостадийность
превращений, множественность стационарных состояний и режимов распространения, неустойчивости и переходные процессы. Макрокинетика как наука
позволяет проводить аналогии между, казалось бы, совершенно разнородными
явлениями и использовать один и тот же математический аппарат для их приближенного описания.
Нам не раз приходилось слышать возражения коллег, мол, в век всеобщей
компьютерной
грамотности
и
небывалого
развития
вычислительной
техники во многом приближенный макрокинетический подход медленно изживает себя. В ответ на это приведем слова известного французского ученого
и
философа
Пуанкаре:
<Лучше иметь
прогноз
с
небольшой
неопределенностью, чем вообще не иметь никакого прогноза>. По нашему глубокому
убеждению, именно макрокинетический метод, основанный на разумных упрощениях, позволяет понять систему внутренних связей в сложных нелинейных
многопараметрических задачах и найти приближенные решения, которые затем
можно
сколь
угодно
уточнять,
используя
новейшие
вычислительные
технологии.
Что же такое макрокинетический метод по Франк-Каменецкому? Дадим
следующее определение: <Макрокинетический метод — это приближенный метод
анализа нелинейной динамической системы с совокупностью взаимодействующих процессов, протекающих с конечной скоростью, который для количественного описания эволюции системы использует важнейшие признаки этих

Предисловия

процессов и различия между их характерными временными, пространственными и другими масштабами>. Чтобы овладеть макрокинетическим методом,
необходимо в каждом конкретном случае научиться выделять именно те процессы, которые по своим характерным временным, пространственным и другим
масштабам вносят существенный вклад в динамику системы, а также научиться
представлять влияние этих процессов на динамику системы в простой математической форме. Монография Д. А. Франк-Каменецкого дает яркие примеры
использования макрокинетического метода для решения ряда важных практических задач — задач теплового взрыва, распространения пламени, горения
угля, каталитического окисления углеводородов, автоколебаний в химическом
реакторе и т. д.
Мы уверены, что четвертое издание книги станет щедрым подарком новым
поколениям физиков, химиков и биологов, которые найдут в ней фундаментальную методологию научного поиска, впитавшую лучшие традиции советской
научной школы Н. Н. Семенова, Я. Б. Зельдовича и Д. А. Франк-Каменецкого.

С. М. Фролов, Ал. Ал. Берлин

ПРЕДИСЛОВИЕ К ТРЕТЬЕМУ ИЗДАНИЮ

Выпуск нового издания монографии покойного Давида Альбертовича Франк-Каменецкого (1910—1970 гг.) является значительным событием в развитии и преподавании основ химической технологии и теплотехники.
Напомним
вкратце
историю
вопроса.
На
протяжении
XIX
в.
и
первой трети XX в. химия, и химическая кинетика в частности, развивалась
почти обособленно от других технических дисциплин. Исследовались строение
химических
соединений
и
законы
протекания
химических
реакций
в
строго
определенных,
контролируемых
условиях
температуры,
состава,
давления.
Этот
этап
развития
химии
был
необходим
и
плодотворен.
Именно
на
этом
этапе
выросли
периодическая
система,
термохимия
и
химическая
термодинамика.
Однако
по
мере
развития
химической
технологии,
увеличения
масштаба
производства,
осознания
энергетики
как
частного случая реакции топлива с кислородом на передний план выдвинулись
новые
вопросы.
Поддержание
определенных
условий
оказалось
не
только трудной, но иногда и ненужной задачей. Возникла проблема изучения
химической
реакции
в
условиях,
зависящих
решающим
образом
от выделения тепла при реакции, от связанного с реакцией изменения давления и т. п.
На современном языке, хотя и нестрого, можно сказать, что произошел
резкий переход от рассмотрения линейных задач к задачам преимущественно
нелинейным. Разработка теории теплового взрыва — типичной нелинейной задачи — практически совпала с развитием теории цепных химических реакций.
В 20-е—30-е годы возникла химическая физика, решающие сдвиги произошли