20. Рассмотрим простейший случай чисто теплового взрыва. Первоначальное рассмотрение его выполнено Вант-Гоффом. В дальнейшем теория теплового взрыва была развита Н. Н. Семеновым и его школой, а также Иостом [4].

При рассмотрении теплового взрыва принимают, что в газовой смеси идет экзотермическая реакция; считают, что в данный момент газовая смесь гомогенна как по со­ставу, так и по температуре; предполагают, что скорость

выделения тепла      всегда   прямо пропорциональна скорости реакции. Последняя считается возрастающей с температурой по экспоненциальному закону.

1. Энергия активации может рассматриваться как энергия, которую необходимо затратить для того, чтобы далее могла выделиться теплота реакции Е'. Поэтому количество произведенного тепла равно Е' — Е. В случае, если эта разность положительна, реакция экзотермична; в противном случае реакция эндотермична. Теплота реак­ции Е' является энергией активации для реакции, идущей в обратном направлении.

Увеличение температуры сопровождается потерей тепла в окружающую среду, имеющую температуру Т_о.

Приведенные выше два основных уравнения могут быть представлены графически (рис. 11). На рисунке показана одна   зависимость от   температуры   и   зависимости от температуры при трех значениях С₁. Из графика следует (кривая 2), что при температурах ниже т. е. в результате реакции температура смеси будет расти от начальной Т_о до температуры Т_а при которой достигается равновесие между выделением и потерями тепла. Поэтому реакция не сможет более ускоряться, хотя и будет про­должаться, т. е. настоящего взрыва не произойдет. Если скорость выделения тепла при всех температурах больше скорости потерь тепла (кривая 3), то реакции ускоряются, и происходит взрыв. Кривая 1 представляет граничный слу­чай, когда при температуре T_iкривая тепловыделения и пря­мая теплоотвода касаются — имеет место нестабильное со­стояние.

Из   приведенного   следует, что  для  каждой  определенной реакции при данных условиях теплообмена существует началь­ная  температура  То,   определя­ющая   границу   воспламенения.

Она называется температурой самопроизвольного воспла­менения (или температурой самовоспламенения). Для возможности быстрого развития реакции начальная тем­пература должна быть значительно выше этого гранич­ного значения. При практическом определении минималь­ной температуры самовоспламенения взрыв происхо­дит спустя секунды и даже минуты после начала реак­ции. Однако применительно к двигателям внутреннего сгорания интересны только взрывы, происходящие за время, равное 0,001—0,01 сек.