Übersicht
Es wird ein idealisiertes Stoßwellenexperiment betrachtet, bei dem eine Wärmebadmischung (X2/Ar≪1) aus zweiatomigen Molekülen (X 2≡H2, O2) und Argon plötzlich auf hohe Temperaturen gebracht wird. Durch numerische Lösung der sogenannten Mastergleichung wird der Zeitverlauf der Besetzungszahlen der Vibrationsenergieniveaus, der Dissoziationsrate und des Ratenkoeffizienten während des darauf folgenden Relaxationsprozesses bestimmt. Alle möglichen Übergänge zwischen den Energiezuständen der Vibration werden zugelassen, um den Einfluß von Mehrquantensprüngen im Gegensatz zu Einquantensprüngen aufzuzeigen. Außerdem wird eine Abschätzung durchgeführt, wie stark die Gleichgewichtsrotation der Moleküle die Dissoziation begünstigt.
Summary
An idealized shock wave experiment is considered in which a mixture of diatomic molecules (X 2≡H2, O2) highly diluted in Ar (X 2/Ar≪1) is heated instantaneously to high temperatures. The corresponding master equation is solved numerically to determine during the relaxation process the time dependence of the population in the vibrational levels, the dissociation rate, and the rate coefficient. All possible transitions are included to show the influence of multiple quantum transitions in contrast to single quantum transitions. In addition, an estimate is made of the influence of the equilibrium rotational energy on the reaction rate coefficient.
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Literaturverzeichnis
D.L.S.McElwain andH.O.Pritchard,The Master Equation for the Dissociation of a Dilute Diatomic Gas, II. Application to the Dissociation of Hydrogen, J. Amer. Chem. Soc.91, 7693 (1969).
J.E.Dove andD.G.Jones,Numerical Calculation of Vibrational Relaxation and Dissociation for a Quantum Anharmonic Oscillator, J. Chem. Phys.55, 1531 (1971).
G.Herzberg,Molecular Spectra and Molecular Structure, I. Spectra of Diatomic Molecules, D. van Nostrand, (1950).
D.Rapp andT.Kassal,The Theory of Vibrational Energy Transfer between Simple Molecules in Nonreactive Collisions, Chem. Rev.69, 61 (1969).
T.A.Bak andE.R.Fisher.The Relaxation and Dissociation of Small Molecules, AGARD C.P. No. 12, 47 (1967).
H. Wengle,Vibrationsrelaxation und Dissoziation zweiatomiger Moleküle mit Berücksichtigung von Mehrquantensprüngen und Gleichgewichtsrotation (Diss. TU München, 1973).
C.T. Hsu andF.H. Maillie,Vibrational Relaxation of Anharmonic Oscillators with Vibration-Vibration and Vibration-Translation Energy Exchange, J. Chem. Phys.52, 1767 (1970).
W. G. Vincenti andC.H. Kruger,Introduction to Physical Gas Dynamics (John Wiley and Sons, 1965).
T.Carrington,Transition Probabilities in Multilevel Systems, Calculation from Impulsive and Steady-State Experiments, J. Chem. Phys.35, 807 (1961).
M.Camac, O2 Vibration Relaxation in Oxygen-Argon Mixtures, J. Chem. Phys.34, 448 (1961).
J.H.Kiefer andR.W.Lutz,Vibrational Relaxation of Hydrogen, J. Chem. Phys.44, 668 (1966).
B.Widom,Molecular Transitions and Chemical Reaction Rates, Science148, 1555 (1965).
W.D. Breshears andP.F.Bird,Precise Measurements of Diatomic Dissociation Rates in Shock Waves, Fourteenth Symposium on Combustion (The Combustion Institute, 1973).
L.Lapidus andJ.H.Seinfeld,Numerical Solution of Ordinary Differential Equations (Academic Press, 1971).
S.H.Bauer andS.C. Tsang,Mechanisms for Vibrational Relaxation at High Temperatures, Phys. Fluids6, 182 (1963).
K.S.Drellishak, D.P.Aeschliman andA.B.Cambel,Partition Functions and Thermodynamic Properties of Nitrogen and Oxygen Plasmas, Phys. Fluids,8, 1590 (1965).
K.N.C.Bray andN.H.Pratt,Conditions for Significant Gas-dynamically Induced Vibration-Recombination Coupling, Eleventh Symposium on Combustion (The Combustion Institute, 1967),
M.L.Myerson andW.S.Watt,Atom-Formation Rates behind Shock Waves in Hydrogen and the Effect of Added Oxygen, J. Chem. Phys.49, 425 (1968).
K.L.Wray,Shock Tube Study of the Coupling of the O2-ArRates of Dissociation and Vibrational Relaxation, J. Chem. Phys.37, 1254 (1962).
W.S.Watt andA.L.Myerson,Atom Formation Rates behind Shock Waves in Oxygen, J. Chem. Phys.51, 1638 (1969).
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Wengle, H. Vibrationsrelaxation und Dissoziation zweiatomiger Moleküle mit Berücksichtigung von Mehrquantensprüngen und Gleichgewichtsrotation. Journal of Applied Mathematics and Physics (ZAMP) 26, 377–394 (1975). https://doi.org/10.1007/BF01590776
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