МАКРОКИНЕ́ТИКА

МАКРОКИНЕ́ТИКА (хи­ми­че­ская ки­не­ти­ка мак­ро­ско­пи­че­ских про­цес­сов), раз­дел фи­зич. хи­мии и хи­мич. фи­зи­ки, опи­сываю­щий за­ко­но­мер­но­сти про­те­ка­ния хи­мич. пре­вра­ще­ний в их взаи­мо­свя­зи с про­цес­са­ми пе­ре­но­са ве­ще­ст­ва (мас­сы), энер­гии, элек­трич. за­ря­да, им­пуль­са и др., вы­зван­ны­ми раз­ли­чи­ем ус­ло­вий про­те­ка­ния хи­мич. ре­ак­ции в разл. точ­ках мак­ро­ско­пич. сис­те­мы или ус­ло­вия­ми на её гра­ни­цах. М. вклю­ча­ет в се­бя тео­рию диф­фу­зи­он­но-кон­тро­ли­руе­мых ре­ак­ций (диф­фу­зи­он­ная ки­не­ти­ка), тео­рию хи­мич. ре­ак­то­ров, тео­рию го­ре­ния и взры­ва, ки­не­ти­ку ге­те­ро­ген­но-ка­та­ли­тич. ре­ак­ций на по­рис­тых ка­та­ли­за­то­рах и др. Ме­то­ды ана­ли­за М. ис­поль­зу­ют­ся и раз­ви­ва­ют­ся в хи­мич. тех­но­ло­гии для про­ек­ти­ро­ва­ния ап­па­ра­тов и мо­де­ли­ро­ва­ния тех­но­ло­гич. про­цес­сов (рас­тво­ре­ние, кри­стал­ли­за­ция, суш­ка, об­жиг, по­ли­ме­ри­за­ция и др.), в элек­тро­хи­мии (элек­тро­хи­мич. ки­не­ти­ка), в ма­те­риа­ло­ве­де­нии (кор­ро­зия ме­тал­лов, де­ст­рук­ция по­ли­ме­ров), при опи­са­нии хи­мич. пре­вра­ще­ний в био­ло­гич. объ­ек­тах (мем­бра­нах, клет­ках, ор­га­нах и др. био­ло­гич. струк­ту­рах), а так­же в эко­ло­гии, хи­мии ат­мо­сфе­ры и гид­ро­сфе­ры.

Мак­ро­ки­не­тич. ана­лиз ос­но­ван на рас­смот­ре­нии сис­тем урав­не­ний, ко­то­рые опи­сы­ва­ют из­ме­не­ние в про­стран­ст­ве и во вре­ме­ни та­ких пе­ре­мен­ных, как кон­цен­тра­ции реа­ген­тов и про­дук­тов ре­ак­ции, темп-ра, дав­ле­ние, элек­тро­хи­мич. по­тен­ци­ал, ин­тен­сив­ность элек­тро­маг­нит­но­го из­лу­че­ния и др. Ка­ж­дый про­цесс, про­те­каю­щий в сис­те­ме, опи­сы­ва­ет­ся с по­мо­щью вве­де­ния в урав­не­ния чле­нов, по­стро­ен­ных в со­от­вет­ст­вии с из­вест­ны­ми за­ко­но­мер­но­стя­ми – за­ко­ном дей­ст­вую­щих масс для хи­мич. ре­ак­ций, урав­не­ни­ем Фи­ка для диф­фу­зии, за­ко­ном Фу­рье для те­п­ло­про­вод­но­сти и т. д. Мак­ро­ки­не­тич. урав­не­ния за­пи­сы­ва­ют с учё­том ки­не­тич. схе­мы ре­ак­ций, а так­же ма­те­ри­аль­но­го и те­п­ло­во­го ба­лан­сов. В хо­де мак­ро­ки­не­тич. ана­ли­за вы­яв­ля­ют ха­рак­тер­ное вре­мя и ха­рак­тер­ный про­стран­ст­вен­ный мас­штаб ка­ж­до­го про­цес­са. По­лу­чен­ные ве­ли­чи­ны ис­поль­зу­ют для при­ве­де­ния мак­ро­ки­не­тич. урав­не­ний к без­раз­мер­но­му ви­ду. При этом вы­яв­ля­ют без­раз­мер­ные па­ра­мет­ры (кри­те­рии), чис­лен­ная ве­ли­чи­на ко­то­рых оп­ре­де­ля­ет по­ве­де­ние сис­те­мы. Для пред­ска­за­ния воз­мож­ных ре­жи­мов про­те­ка­ния про­цес­са в мак­ро­ско­пич. сис­те­ме про­из­во­дят ка­че­ст­вен­ный ана­лиз мак­ро­ки­не­тич. урав­не­ний. При этом оп­ре­де­ля­ют чис­ло и ус­той­чи­вость ста­цио­нар­ных со­стоя­ний сис­те­мы, воз­мож­ные ти­пы ди­на­мич. ре­жи­мов, а так­же кри­ти­че­ские (би­фур­ка­ци­он­ные) зна­че­ния па­ра­мет­ров, при ко­то­рых про­ис­хо­дит сме­на ре­жи­мов. Для опи­са­ния ре­аль­ных мак­ро­ско­пич. объ­ек­тов и оп­ре­де­ле­ния оп­тим. ус­ло­вий про­ве­де­ния ре­ак­ции экс­пе­ри­мен­таль­но оп­ре­де­ля­ют ко­ли­че­ст­вен­ные ха­рак­те­ри­сти­ки отд. про­цес­сов (кон­стан­ты ско­ро­сти и энер­гии ак­ти­ва­ции ре­ак­ций, ко­эф­фи­ци­ен­ты мас­со- и те­п­ло­пе­ре­но­са и др.) и про­из­во­дят чис­лен­ное ре­ше­ние мак­ро­ки­не­тич. урав­не­ний. Ак­тив­но раз­ви­ва­ет­ся об­ласть М. не­ли­ней­ных про­цес­сов, ко­то­рые мо­гут де­мон­ст­ри­ро­вать мно­же­ст­вен­ность ста­цио­нар­ных со­стоя­ний, ко­ле­ба­тель­ное и хао­тич. по­ве­де­ние, а так­же спон­тан­ное воз­ник­но­ве­ние про­стран­ст­вен­ных не­од­но­род­но­стей (т. н. дис­си­па­тив­ных струк­тур) в ис­ход­но од­но­род­ных сре­дах – струк­тур Тью­рин­га, стоя­чих и бе­гу­щих волн и др.