r
SDRUŽENí
POŽÁRNíHO
A BEZPEČNOSTNíHO
JAROSLAV
,.
INžENÝRSTVí
.
K,\LOUSEK
,.
,.
ZAKLADY FYZIKALNI CHEMIE HORENí, VÝBUCHU A HAŠENí
EDICESPBI
SPEKTRUM
OBSAH 1.
.
strana strana
1.1. 1.1. 1.2. 1.2. 1.3. 1.3.
FyzikálnÍ chemie v požárnÍ požárnÍ ochranč ochranč a bezpečnosti bezpečnosti FyzikálnÍ chemie prumyslu prumyslu Termodynamika Termodynamika Kinetika Kinetika Fyzikální, povrchová chemie chemie Fyzikální, koloidní koloidní a povrchová
1 l 2 3
2. 2.1. 2.1. 2.2. 2.2.
Plyny Plyny Ideální plyn Ideální plyn Reálné plyny plyny Reálné
4 4 5
3.
Tepelné Tepelné kapacity kapacity
8
4. 4.1. 4.1. 4.2. 4.2. 4.3. 4.3. 4.3.1. 4.3.1.
Energetika procesu horenÍ horenÍ a výbuchu výbuchu Energetika procesu Formulace a rozbor Formulace rozbor l. vety vety termodynamické termodynamické Práce ideálního Práce ideálního a reálného reálného plynu plynu Teplo Teplo za stálého stálého tlaku tlaku a stálého stálého objemu. objemu. Entalpie. Entalpie. TemlOdynamické definice molových tepe!. Rozdíl Cp - cv
12 13 14 17 17
4.4. 4.5. 4.5.1. 4.5.2. 4.5.3. 4.5.3.1. 4.5.4. 4.5.5.
Ohrev a ochlazovánÍ ochlazováni látek Reakční tepla ReakčnÍ tepla za stálého tlaku a objemu Tennochemické zákony. Výpočet reakčnÍch tepe!. Závislost reakčnÍho tepla na teplote. Kirchhoffovy rovnice Výpočet závislosti reakčnÍho tepla na teplotč Teoretická reakčnÍ teplota Príklad tabelace tem10dynamických dat
18 20 20 22 24 26 27 29
5. 5.1. 5.2. 5.3. 5.4.
Rovnovážné stavy Charakteristika rovnovážných stavu 2. veta termodynamická. Camotuv kruhový cyklus Entropie. Zmeny entropie Termodynamické potenciály. Gibbsova a Helmholtzova energie Gibbs-Helmholtzovy rovnice Rovnovážné stavy Rovnovážné konstanty Rovnice reakčni izotenny Závislost rovnovážné konstanty na teplote. Rovnice reakčnÍ izobary a izochory Vliv tlaku, inertních složek a koncentrace reagujÍcích složek na rovnováhu
30 30 31 33
5.5. 5.6. 5.6.1. 5.6.2. 5.6.3. 5.6.4.
36 37 40 40 41 42 43
5.6.5.
5.7.3. 5.7.4. 5.7.5.
Disociační stupeň. Výpočet rovnovážného složeni pro reakci s účastí plynné fáze Fyzikální rovnováhy Vyparování čistých kapalin. Rovnice Clausius-Clapeyronova Empirická pravidla pro výpočet tlaku nasycených par a teplot varu kapalin Roztoky. Složení roztoku Vyparováni kapalin z roztoku. RaouItuv zákon Destilace
6. 6.1. 6.1.1. 6.1.2. 6.2. 6.3. 6.4. 6.5. 6.6. 6.6.1. 6.6.2.
Kinetika homogenních reakci horeni a výbuchu Kinetika homogenních chemických reakcí Základní kínetické pojmy Závislost koncentrace reagujících látek na čase Reakce prvého rádu Prehled kinetických rovnic reakci ruzných rádu Kínetika simultánních reakcí Závislost reakčni rychlosti na teplote Teorie reakční rychlosti Srážková teorie reakčni rychlosti Teorie aktivovaného komplexu
58 58 58 59 59 63 64 66 67 67 68
7. 7. I . 7.2. 7.2.1. 7.2.2. 7.2.3. 7.2.4. 7.3. 7.3.1. 7.3.2. 7.4. 7.4.1.
71 71 71 72 72 73 74
7.4.2. 7.4.3.
Kinetika heterogennich dčju pri horeni a vý'buchu Charakteristika heterogenní kinetiky Difuze 1. Fickuv zákon 2. Fickuv zákon Rychlosti difuze Difuzivity látek Adsorpce Charakteristika adsorpce Adsorpce plynu v tuhé fázi Modely heterogenních deju Difuze, následovaná chemickou reakcí na mezifázovém rozhraní Chemická reakce adsorbované látky na tuhém povrchu Kínetika vyparování kapalin difuzÍ
8. 8.1. 8.2. 8.3. 8.3.1. 8.3.1.1.
Termodynamické charakteristiky výbušnin a horIavin Memý objem plynu Síla výbušiny. MaximáIní výbuchový tlak Produkty výbuchových reakcí Složení výbllchových produktu Kyslíková bilance a kyslíkový koeficient
84
5.7. 5.7.1. 5.7.2.
44 47 47 50 51 52 55
75 75 76 78 79 81 81 84 84 86 86 86
8.3.1.2. 8.4. 8.4.1. 8.5. 8.5.1. 8.5.2. 8.5.3. 8.5.4. 9. 9.1. 9.2. 9.3. 9.4. 9.4.1. 9.4.2. 9.4.2.1. 9.5. 9.5.1. 9.6. 9.6.1. 9.6.2. 9.6.3. 9.6.4. 9.6.5. 9.6.6. 9.6.7. 9.6.8.
Rovnovážný stav výbuchových produktu Výbuchové teplo Vý'buchová teplota a metody výpočtu. Ten110chemické charakteristiky hoflavin a paliv Složeni horiavin a produkty horení. Kour Mčmé spal né teplo požáru Mčmé teplo požáru Množství kyslíku a vzduchu pro horení. Množství spalin. Prebytek vzduchu
88 95 96 99 99 100 102
Horení a výbuch v plynn)'ch smčsÍch Závislost reakční rychlosti na tlaku Závislost reakční rychlosti na složení reakční smčsi pri stálém tlaku Charakteristika mechanismu a kinetika reakcí Teorie i'etčzového samovznícení a výbuchu Mechanismus i'etčzových reakci Teorie i'etčzových reakci Indukční perioda retčzové reakce Meze vznícení Teorie dolní a homí tlakové me ze Teoríe tepelného samovznícení (tepelného výbuchu) vývoj tepla pri chemických reakcích lzotermní adiabatický prubčh chemických reakci Tepelné samovznícení pi'i odvodu tepla z reagující sou stavy Teplota samovznícení a ov]ivňujíci faktory Indukční perioda tepelného samovznícení Samovznícení a samozapálení. Samozápalné látky. Vynucený zážeh Vznícení hoflavin. Iniciace výbušin Principy metod výpočtu nestacionámích stavu
108 108
10. 10.1. 10.2. 10.3. 10.4. 10.5. 10.6.
Plamen a horení Fyzíká]ní a chemická charakteristika plamene Difuzní a kinetické plameny Laminámí a turbulentní plamen Teoretická teplota plamene Rozložení tep lot v plameni Rychlost šírení plamene v plynných smčsích
11. II.].
Výbušnost a jcjí potlačení Empirická pravidla pro výpočet koncentračních výbušnosti plynných a prašných smčsí Potlačení výbušnosti inertní prímčsi
11.2.
102
109 110 111 111 114 117 118 119 120 120 121 123 125 128 129 130 133 134 134 135 137 139 140 140 143
mezí 143 ]47
12. 12.1. 12.2. 12.3.
Horení v prašných smesích, kapalinách a tuh}'ch látkách Horení a výbuch prašných smesí Horení kapalin Horení tuhých látek
13. 13.1. 13.2. 13.3. 13.4. 13.5. 13.5.1. 13.5.2. 13.5.3. 13.5.4.
Výbuch a detonace Mechanisl11usvýbušných premen Druhy výbušných premen Explozívní horení Prechod explozívního horení ve výbuch Rázová vlna Vznik a šírení rázové vlny Rychlost rázové vlny Stavová rovnice rázové vlny (Rankin - Hugoniotova adiabata) Stavová rovnice detonační vlny. Hydrodynamika teorie detonace 13.5.4.1. Výpočet tlaku a teplot rázové a detonační vlny 14. 14.1. 14.2. 14.3. 14.4. 14.5. 14.6. 14.7. 15. 15.1.
Základy fyzikální chemie mIh, dýmu, pen, prašných smesí a adsorbčních jevu na fázovém rozhraní Obecná charakteristika a pojmy Stupeň disperzity. Distribuční krivky Sedimentace dispergovaných částic. Sedimentační rovnováha Elektrický náboj dispergovaných částic. Vliv náboje na koagulaci Adsorpce z roztoku. Gibbsova adsorbční izoterma Povrchové napetí a smáčivost Peny
Fyzikálnč-chemické princípy hašení požáru Tepelný režim a teplota horení pn požáru. Hlavní faktory požáru 15.2. Mechanisl11USprerušení horení. Hasební prostredky 15.3. Metody prerušení horení. Hašení požáru 15.3.1. Hašení ochlazováním pásma horení 15.3.2. Hašení zfeďováním reagujících látek 15.3.3. Hašení zpol11alovánímreakce horení. Hašení halogeny 15.3.4. Hašení izolací reagujících látek. Hašení penami a prášky 15.3.5. HašenÍ prášky 15.3.5.1. Topochemické reakce 15.3.5.2. Kinetika topochemických reakcí A. Matematický dodatek B. Nčkteré jednotky a veličiny Literatura
150 150 151 152 155 155 155 157 159 160 160 161 163 164 168 171 171 172 174 175 176 178 180 181 181 182 183 184 184 185 186 187 188 190 192 199 201
