- NHỮNG BIỆN PHÁP AN TOÀN KHI CễNG TÁC TRấN CÁC ĐƯỜNG DÂY HẠ ÁP ĐANG Cể ĐIỆN
b.Lý thuyết tự bắt chỏy dõy chuyền do viện sỹ N.N Xờmenụp đưa
ra năm 1931. Muốn cho phản ứng, hoỏ học xảy ra phải cú va chạm giữa cỏc phõn tử phản ứng. Nhưng tỏc dụng hoỏ học giữa hai phõn tử và chạm vào nhau chỉ cú thể cú được khi tổng dự trữ năng lượng của hcỳng khụng nhỏ hơn một đại lượng tối thiểu gọi là năng lượng hoạt hoỏ. Năng lượng dự trữ đú là năng lượng cần thiết để làm đứt hoặc làm yếu những liờn kết tồn tại giữa cỏc
nguyờn tử trong phõn tử chất phản ứng ban đầu và tạo khả năng làm xuất hiện những liờn kết mới hoặc phõn bố lại cỏc liờn kết, nghĩa là gõy ra phản ứng hoỏ học. Sản phẩm của phản ứng cú dự trữ năng lượng khỏ lớn. Năng lượng đú lại truyền trực tiếp cho một hoặc một vài phõn tử trong số cỏc phõn tử trong số cỏc phõn tử phản ứng, kớch động chung chỳng đến trạng thỏi hoạt động, nghĩa là tạo ra cỏc phần tử hoạt động mới.
Thực nghiệm đó xỏc định cỏc phản ứng chỏy thường xảy ra theo hướng sao cho lỳc đầu trong hệ thống tạo ra những phần tử hoạt động, thường là những gốc và cỏc nguyờn tử tự do. Do cú mang hoỏ trị tự do cỏc phần tử đú rất hoạt động, cú khả năng phản ứng cao, chỳng tham gia vào phản ứng tiếp theo và tỏi tạo những gốc, nguyờn tử tự do mới. Việc sản sinh ra cỏc phần tử hoạt động đú làm chuyển hoỏ một lượng lớn sản phẩm ban đầu. Quỏ trỡnh đú thực hiện một cỏch chu kỳ. Phần tử hoạt động được tạo ra ở chu kỳ này tạo điều kiện bắt đầu một chu kỳ mới. Cuối chu kỳ mới này lại tạo ra những phần tử hoạt động mới… Vỡ phản ứng cứ được kộo dài, phỏt triển do lặp lại một cỏch chu kỳ cỏc phản ứng như vậy nene gọi là phản ứng dõy chuyền.
Theo lý thuyết phản ứng dõy chuyền, quỏ trỡnh chỏy trải qua cỏc giai đoạn sau:
Giai đoạn sinh mạch: cỏc phần tử chất chỏy và chất oxi hoỏ được hoạt hoỏ nhờ năng lượng tự thõn, năng lượng nhiệt, năng lượng của ỏnh sỏng hay do va chạm với phần tử thứ ba nào đú. Kết quả là tạo ra cỏc phần tử hoạt động (cũn gọi là tõm hoạt động). Những tõm hoạt động này cú khả năng tham gia vào cỏc phản ứng ở giai đoạn tiếp theo.
Giai đoạn phỏt triển mạch: nhờ những tõm hoạt động ban đầu mà phản ứng tiếp tục phỏt triển và tỏi tạo cỏc tõm hoạt động mới. Phản ứng được phỏt triển một cỏch dõy chuyenố, cỏc tõm hoạt động cứ được tỏi tạo nếu khụng cú gỡ cản trở.
Nếu từ một tõm ban đầu khi phản ứng chỉ tỏi tạo một tõm mới thỡ phản ứng là dõy chuyền khụng phõn nhỏnh. Nếu từ một tõm ban đầu tỏi tạo được hai hay nhiều tõm mới thỡ phản ứng là dõy chuyền phõn nhỏnh. Cỏc phản ứng chỏy hầu hết là dõy chuyền phõn nhỏnh, nờn tốc độ chỏy phỏt triển rất nhanh.
Giai đoạn triệt mạch (hay đứt mạch): Do va chạm với cỏc phần tử trơ, do cỏc phản ứng phụ,… cỏc tõm hoạt động dần dần bị triệt đi, nghĩa là chỳng chuyển thành cỏc phần tử kộm hoạt tớnh hoặc những phần tử ổn định mất khả năng tham gia phản ứng tiếp theo. Do đú phản ứng chỏy khụng thể phỏt triển tiếp tục. Nếu cường độ triệt mạch đủ lớn thỡ phản ứng chỏy sẽ ngừng hẳn.
Chiều hướng phỏt triển của phỏn sứng dõy chuyền, khả năng bắt chỏy của hỗn hơn tuỳ thuộc vào tỷ lệ giữa những phản ứng phõn nhỏnh và đứt mạch. Trong phản ứng dõy chuyền khụng phõn nhỏnh, tốc độ phản ứng là khụng đổi. Trong phản ứng dõy chuyền phõn nhỏnh tốc độ phản ứng tăng liờn tục, phản ứng tự xỳc tiến. Muốn cho phản ứng chỏy cú thể xảy ra thỡ tốc độ phản ứng phõn nhỏnh phải lớn hơn hoặc bằng tốc độ phản ứng đứt mạch.
Biểu hiện phản ứng bờn ngoài trong tự bắt chỏy nhiệt và tự bắt chỏy dõy chuyền đều giống nhau. Điều khỏc nhau chủ yếu là theo cơ chế nhiệt thỡ
trong hệ phản ứng sẽ tớch luỹ nhiệt mà theo cơ chế dõy chuyền thỡ là tớch luỹ tõm hoạt động. Cả hai yếu tố đú đều làm xỳc tiến phản ứng. Sự bắt chỏy dõy chuyền về nguyờn tắc cú thể thực hiện ở nhiệt độ khụng đổi mà khụng cần gia nhiệt nhiều cho hỗn hợp.
Dưới đõy là vớ dụ về phản ứng chỏy dõy chuyền phana nhỏnh của hiđrụ.
O O O O M 2H M* H 2OH O H 3 2 2 2 2 2 + = + + = + = + sinh mạch OH + H2 = H2O + H H + O2 = OH + O tiếp sinh mạch phõn hỡnh O + H2 = OH + H
H + O2 + M = HO2 + M triệt mạch trong thể tớch tạo ra gốc kộm hoạt động.
HO2 + H2 = H2O2 + H tiếp sinh mạch từ những gốc HO2 + H2O = H2O2 + OH kộm hoạt động HO2
H + thành bỡnh triệt mạch tại thành bỡnh tạo O + thành bỡnh phõn tử ổ định mất hoạt tớnh.
Sự triệt mạch làm giảm mạnh số tõm hoạt động cú thể xảy ra ở trong thể tớch hỗn hợp chất phản ứng, hoặc tại thành bỡnh.
Nguyờn nhõn triệt mạch trong thể tớch khớ là:
- Phản ứng phụ giữa tõm hd với cc tạp chất cú trong hỗn hợp.
- Phần tử hoạt động phõn tỏn năng lượng hoỏ học dư của mỡnh khi va chạm với cỏc phần tử trơ hay với cỏc phần tử khụng hoạt động cựng loại.
Triệt mạch tại thành bỡnh phản ứng sinh ra do bề mặt thành bỡnh hấp phụ cỏc tõm hoạt động.
Dựa vào lý thuyết chỏy dõy chuyền ta cú thể giải thớch được hiện tượng xỳc tỏc và ức chế quỏ trỡnh chỏy. Những chất cú khả năng tạo ra nhiều tõm hoạt động sẽ làm cho quỏ trỡnh chỏy phỏt triển. Vớ dụ, khi oxi hoỏ hiđrụ cacbon ta thờm một lượng rất ớt peroxit sẽ làm cho phản ứng được xỳc tiến rất nhanh chúng. Ngược lại cú nhiều chất gõy tỏc dụng kỡm hóm phản ứng, như để kỡm hóm chỏy những sản phẩm dầu mỏ ta đưa vào đú những hiđrụ cacbon halogen hoỏ.
Điều này cú ý nghĩa thực tế lớn lao. Muốn cho đỏm chỏy được dập tắt, ta đưa vào đỏm chỏy cỏc chất cú khả năng làm mất hoạt tớnh của cỏc tõm hoạt động., làm triệt để mạch phản ứng chỏy dõy chuyền. Đú là một căn cứ lý luận để người ta nghiờn cứu tỡm ra cỏc chất chữa chỏy. Dựa vào lý thuyết chỏy dõy chuyền ta giải thớch hiện tượng: nhiều đỏm chỏy lỳc đầu cũn nhỏ, nhưng khi phỏt triển thỡ tốc độ lan truyền đỏm chỏy tăng lờn rất nhanh và đỏm chỏy càng mạnh dần lờn. Đú là do nhiệt độ cao, mạch phản ứng càng sinh ra nhiều, số lượng tõm hoạt động càng tăng lờn bội phần.
Nếu theo lý thuyết nhiệt, nguyờn nhõn và hậu quả của tự bắt chỏy là nhiệt, thỡ theo lý thuyết dõy chuyền, nhiệt chỉ là hậu quả của quỏ trỡnh tự bắt chỏy đồng thời cú đặc tớnh dõy chuyền và đặc tớnh nhiệt. Đa số những phản ứng hoỏ học của cỏc chất khớ đều xảy ra theo cơ chế dõy chuyền. Phản ứng dõy chuyền và phản ứng nhiệt đều được tăng nhanh khi tăng nhiệt độ. Sự đốt núng hỗn hợp và tớch luỹ tõm hoạt động đều làm cho phản ứng mau đến bắt chỏy.
Khi ngọn lửa lan truyền, phản ứng cũng tiến hành theo cơ chế dõy chuyền. Tuy nhiờn những yếu tố nhiệt vẫn là quyết định đối với quỏ trỡnh chỏy.