БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (ЦЕ)
А. В. Иванов.
Цепное правило
Цепно'е пра'вило, приём в старых учебниках арифметики для перевода мер одной системы в меры другой при посредстве третьей системы.
Пример. Сколько вершков содержится в 3 футах, если 1 фут равен 12 дюймам, а 28 дюймов равны 16 вершкам? Для применения Ц. п. переписывают условие задачи по следующей форме:
х вершков 3 фута
1 фут 12 дюймов
28 дюймов 16 вершков
В ответе прямо пишут произведение всех чисел правого столбца, деленное на произведение известных столбца, т. е.
.
Цепной стежок
Цепно'й стежо'к в швейном производстве, часть ниточной строчки между двумя проколами иглы, полученная с помощью петлителя. В строчках, полученных из Ц. с. (т. н. цепных строчках), переплетение нитей происходит на одной стороне сшиваемых материалов; вид строчки на лицевой и нижней стороне различен. Ц. с. бывает одно-, двух- и многониточным. Ц. с. допускает значительное удлинение вдоль строчки и поэтому обычно используется при сшивании эластичных (например, трикотажных) материалов. Главные недостатки — распускаемость и больший расход ниток, чем при использовании строчек из челночных стежков . На рис. приведена последовательность образования простейшего (однониточного) Ц. с.
Последовательность образования однониточного стежка машиной с вращающимся петлителем: 1 — нить; 2 — игловодитель (нитепритягиватель); 3 — игла с ушком на конце; 4 — прошиваемый материал; 5 — петлитель.
Цепной экскаватор
Цепно'й экскава'тор, многоковшовый экскаватор , рабочий орган которого представляет собой черпаковую раму (жёсткую или шарнирную) с бесконечной цепью и ковшами (черпаками). Применяется для разработки мягких пород в карьерах, в мелиорации и т.д.
Цепные реакции
Цепны'е реа'кции, химические и ядерные реакции, в которых появление промежуточной активной частицы (свободного радикала, атома или возбуждённой молекулы — в химических, нейтрона — в ядерных процессах) вызывает большое число (цепь) превращений исходных молекул или ядер вследствие регенерации активной частицы в каждом элементарном акте реакции (в каждом звене цепи). О ядерных процессах см. Ядерные цепные реакции .
В изученных неразветвлённых химических Ц. р. активные центры — свободные атомы и радикалы, способные легко, с малой энергией активации реагировать с исходными молекулами, порождая наряду с молекулой продукта также новый активный центр. В разветвленных химических Ц. р. в качестве активных центров могут выступать также возбуждённые молекулы, а в т. н. вырожденно-разветвлённых реакциях (см. ниже) — также нестабильные молекулы промежуточных веществ.
Неразветвлённые Ц. р. Химические процессы с неразветвлёнными цепями можно рассмотреть на примере фотохимической реакции между водородом и хлором. В этой Ц. р. молекула хлора, поглощая квант света, распадается на два атома. Каждый из образовавшихся атомов хлора начинает цепь химических превращений; в этой цепи атомы хлора и водорода выступают в качестве активных частиц. Длина цепи может быть очень большой — число повторяющихся элементарных реакций продолжения цепи на один зародившийся активный центр может достигать десятков и сотен тысяч. Обрыв цепей происходит в результате рекомбинации атомов в объёме реактора, захвата атомов его стенкой с последующей рекомбинацией на стенке, образования неактивного радикала при реакции активных центров с молекулами всегда присутствующих примесей [например, при реакции между атомарным водородом и молекулами кислорода (примесями) с образованием радикала HO2 ; этот радикал в условиях не очень высоких температур не реагирует с исходными молекулами].
Реакцию между H2 и Cl2 , вызванную действием кванта света h n, можно представить схемой:
— зарождение цепи
— продолжение цепи
— обрыв цепи
В последних двух стадиях М — любая третья частица (атом или молекула), которая нужна для того, чтобы отнять часть энергии у образующихся частиц Cl2 и HO2 и тем самым сделать невозможным их обратный распад.
Скорость Ц. р. чрезвычайно чувствительна к скоростям зарождения и обрыва и поэтому зависит от наличия химических примесей, от материала и состояния стенок реакционного сосуда, а также от его размера и формы.
Скорость реакций с неразветвлёнными цепями (W) равна
W = w0 n = w0 Wп /W oбр
где w0 — скорость зарождения цепей, n — длина цепей, Wп и Woбр — соответственно скорости продолжения и обрыва цепей (Woбр может быть составной величиной, отражающей различные пути обрыва цепи).
По неразветвлённо-цепному механизму протекает большое число практически важных реакций, в частности хлорирование , ряд реакций жидкофазного окисления органических соединений, термический крекинг . Своеобразным процессом с неразветвлёнными цепями является также полимеризация , при которой цепь реакций одновременно определяет и длину полимерной молекулы.
Образование активных частиц, необходимых для зарождения цепей, происходит при разрыве одной из связей в молекуле и всегда сопряжено с затратой энергии. Свободные радикалы можно получать за счёт внешних источников энергии, например кванта света, поглощаемого молекулой при фотохимической реакции, а также энергии электронов, образующихся в электрическом разряде или воздействии a-, b- и g-излучения. Наиболее важно в практическом отношении образование свободных радикалов за счёт внутренней тепловой энергии системы. Но энергия связи в большинстве молекул велика и, значительно велика энергия их прямой диссоциации на радикалы, поэтому путём непосредственного распада исходных молекул Ц. р. инициируются лишь при более или менее высоких температурах. Часто, однако, зарождение цепей происходит при участии различных примесей-инициаторов. Такими примесями могут быть молекулы со слабой связью, при распаде которых легко образуются радикалы, начинающие цепи, или молекулы, легко вступающие в окислительно-восстановительные реакции, например Fe2+ + H2 O2 ® Fe3+ + OH- + OH. Инициирование может происходить также на стенке реакционного сосуда. Энергия активации при этом понижается благодаря тому, что в системе используется энергия адсорбции одного из радикалов. Цепи могут зарождаться и в результате реакций между молекулами. Некоторые из таких реакций протекают достаточно быстро даже при невысоких температурах, например F2 + C2 H4 ® F + C2 H4 F.
Концепция неразветвлённых Ц. р. возникла в результате работ немецкого учёного М. Боденштейна, обнаружившего (1913), что в ряде фотохимических реакций один поглощённый квант света вызывает превращение многих молекул. В частности, при образовании HCl из H2 и Cl2 в среднем на каждый поглощённый квант образуется до 1 000 000 молекул HCl. Поскольку один квант может активировать только одну молекулу, остальные вступают в реакцию без непосредственного воздействия света. Механизм этой реакции предложил В. Нернст (1916).
Современная теория реакций с неразветвлёнными цепями была создана и развита школой Боденштейна, а также трудами советских учёных.
Реакции с разветвленными цепями. Совершенно особыми свойствами обладают реакции, в которых цепи разветвляются. Эти реакции были обнаружены в 1926—28 группой ленинградских физиков на примере окисления паров фосфора. Было установлено, что при малом изменении какого-либо параметра реакционной системы (концентрации реагентов, температуры, размера сосуда, примесей специфических веществ) и даже при разбавлении инертным газом практически незаметная реакция скачкообразно переходит в быстрый, самоускоряющийся процесс типа самовоспламенения . Это явление имеет место даже при низких температурах, когда скорость зарождения подобных процессов чрезвычайно мала, а также в условиях, когда тепловой взрыв невозможен. Поэтому вне области воспламенения (см. рис. ) реакция практически не идёт. Н. Н. Семёновым с сотрудниками впервые было дано объяснение этого парадоксального факта и создана количественная теория разветвленных Ц. р. Значительный вклад в развитие представлений о разветвленных Ц. р. внесли также пионерские работы С. Н. Хиншелвуда с сотрудниками по изучению верхнего предела воспламенения. За исследования механизма химических реакций Семёнову и Хиншелвуду была присуждена в 1956 Нобелевская премия.
