Одним из первых внешних заказчиков стала Ленинградская АЭС. Расчеты протекающих физико-химических превращений в контурах охлаждения как в штатных режимах работы, так и в экстремальных позволили лучше понять происходящие процессы и, как следствие, выработать алгоритмы действий во внештатных ситуациях.

Позже метод нашел применение в области производства люминофорных композиций, компонентность которых делала практически невозможным изучение фазово-химических превращений при их синтезе как с точки зрения эксперимента, так и с помощью простых расчетных методов. В результате были найдены причины и методы борьбы с браком продукции, оптимизированы рецептурные составы.

Также метод нашел свое применение в расчетах процесса синтеза стекол, керамики, азотных удобрений и многих других процессов.

В результате более чем четырех десятилетий использования данного подхода к моделированию различных многокомпонентных систем в широкой области параметров состояния, было принято решение сделать его доступным для широкого круга научных, технических и технологических специалистов в нашей стране.

Так появилась сперва идея, а затем и реализация сервиса SlobodovReactor. Поскольку программная часть метода была адаптирована под старые, практически вышедшие из эксплуатации системы, автору книги пришлось с нуля писать программную реализацию для облачной архитектуры системы.

Сервис только начал свое развитие. Пока на нем присутствуют только самые необходимые функции. Но мы нацелены на его скорейшее развитие и повсеместное внедрение.

К великому сожалению, 11.07.2023 ушел из жизни Александр Арсеньевич. Однако дело его продолжает жить. Надеемся, что благодаря сервису, носящему его имя, профессор Слободов останется в памяти научного сообщества одним из великих русских ученых, внесшим большой вклад в области термодинамического моделирования.

Равновесие – это цель, к которой стремится по крайней мере вся неживая природа. Шарик под действием гравитации будет катиться по наклонной поверхности до тех пор, пока не достигнет равновесия. Качели рано или поздно остановятся, если их не раскачивают. Наполненный легким газом шар поднимется на такую высоту, где все силы, действующие на него, будут компенсированы.

Химическое взаимодействие не является исключением. Аналогом потенциальной энергии физического объекта, стремящегося к своему равновесному состоянию, в случае химических взаимодействий является свободная энергия системы. Система стремится к такому состоянию, при котором свободная энергия будет минимальной.

Движущая сила химических процессов, протекающих в системах, – уменьшение свободной энергии этих систем. Например, для наиболее распространенных изобарно-изотермических условий эту роль играет энергия Гиббса.

В системе, находящейся первоначально в неравновесном состоянии, могут протекать различные химические реакции, в результате которых будут образовываться различные химические вещества.

Общая энергия Гиббса системы складывается из энергий Гиббса всех веществ, которые в нее входят. Другими словами, она является функцией числа молей входящих в нее веществ, а также давления и температуры.

В итоге, при заданных параметрах состояния в системе образуются такие вещества и в таких количествах, при которых энергия системы становится минимальной. Наша задача заключается в том, чтобы определить, что это за вещества и каковы их количества. Для этого нам нужно найти минимум функции, выражающей энергию Гиббса системы.

Поскольку в точке минимума функции многих переменных частные производные по всем переменным обращаются в ноль, то составим систему уравнений:

Так как G(n1, … , nN) – экстенсивная функция, т. е. является однородной первого порядка, то по теореме Эйлера имеем:

С другой стороны, из определения химического потенциала:

В нашем случае на решение данной системы накладываются условия материального баланса: количество вещества в системе должно оставаться постоянным. Это значит, что искать минимум функции надо не во всей области существования, а в той области, которая задается ограничениями. Функция в этом случае достигает минимума в точке экстремума (если он лежит в этой области), либо на границе области.

Поясним на примере. Рассмотрим систему, образованную из двух химических веществ: SO2 и N2.

Эта система состоит из трех химических элементов: S, O и N. В результате взаимодействия из этих веществ могут образоваться любые вещества, состоящие из этих трех элементов: оксиды серы и азота, соединения серы и азота и, наконец, соединения серы, азота и кислорода. Составим матрицу {ai,j}MxN материального баланса для этих веществ: