986 resultados para Kinetic Modeling


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An efficient method for solving the spatially inhomogeneous Boltzmann equation in a two-term approximation for low-pressure inductively coupled plasmas has been developed. The electron distribution function (EDF), a function of total electron energy and two spatial coordinates, is found self-consistently with the static space-charge potential which is computed from a 2D fluid model, and the rf electric field profile which is calculated from the Maxwell equations. The EDF and the spatial distributions of the electron density, potential, temperature, ionization rate, and the inductive electric field are calculated and discussed. (C) 1996 American Institute of Physics.

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Based upon the spatially inhomogeneous Boltzmann equation in two-term approximation coupled with electromagnetic and fluid model analysis for the recently developed inductively coupled plasma sources, a self-consistent electron kinetic model is developed. The electron distribution function, spatial distributions of the electron density and ionization rate are calculated and discussed.

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We have studied the growth of GaInNAs by a plasma-assisted molecular-beam epitaxy (MBE). It was found that the N-radicals were incorporated into the epitaxial layer like dopant atoms. In the range of 400-500 degrees C, the growth temperature (T-g) mainly affected the crystal quality of GaInNAs rather than the N concentration. The N concentration dropped rapidly when T-g exceeded 500 degrees C. Considering N desorption alone is insufficient to account for the strong falloff of the N concentration with T-g over 500 degrees C, the effect of thermally-activated N surface segregation must be taken into account. The N concentration was independent of the arsenic pressure and the In concentration in GaInNAs layers, but inversely proportional to the growth rate. Based on the experimental results, a kinetic model including N desorption and surface segregation was developed to analyze quantitatively the N incorporation in MBE growth. (C) 2000 American Institute of Physics. [S0003-6951(00)00928-1].

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A phenol-degrading. microorganism, Alcaligenes faecalis, was used to study the substrate interactions during cell growth on phenol and m-cresol dual substrates. Both phenol and m-cresol could be utilized by the bacteria as,the sole carbon and energy sources. When cells grew on the mixture of phenol and m-cresol, strong substrate interactions were observed. m-Cresol inhibited the degradation of phenol, on the other hand, phenol also inhibited the utilization of m-cresol, the overall cell growth rate was the co-action of phenol and m-cresol. In addition, the cell growth and substrate degradation kinetics of phenol, m-cresol as single and mixed substrates for A. faecalis in batch cultures were also investigated over a wide range of initial phenol concentrations (10-1400 mg L-1) and initial m-cresol concentrations (5-200 mg L-1). The single-substrate kinetics was described well using the Haldane-type kinetic models, with model constants of it mu(m1) = 0.15 h(-1), K-S1 = 2.22 mg L-1 and K-i1 = 245.37 mg L-1 for cell growth on phenol and mu(m2) = 0.0782 h(-1), K-S2 = 1.30 mg L-1 and K-i2 = 71.77 mgL(-1), K-i2' = 5480 (mg L-1)(2) for cell growth on m-cresol. Proposed cell growth kinetic model was used to characterize the substrates interactions in the dual substrates system, the obtained parameters representing interactions between phenol and m-cresol were, K = 1.8 x 10(-6), M = 5.5 x 10(-5), Q = 6.7 x 10(-4). The results received in the experiments demonstrated that these models adequately described the dynamic behaviors of phenol and m-cresol as single and mixed substrates by the strain of A. faecalis.

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Quantitative control of aroma generation during the Maillard reaction presents great scientific and industrial interest. Although there have been many studies conducted in simplified model systems, the results are difficult to apply to complex food systems, where the presence of other components can have a significant impact. In this work, an aqueous extract of defatted beef liver was chosen as a simplified food matrix for studying the kinetics of the Mallard reaction. Aliquots of the extract were heated under different time and temperature conditions and analyzed for sugars, amino acids, and methylbutanals, which are important Maillard-derived aroma compounds formed in cooked meat. Multiresponse kinetic modeling, based on a simplified mechanistic pathway, gave a good fit with the experimental data, but only when additional steps were introduced to take into account the interactions of glucose and glucose-derived intermediates with protein and other amino compounds. This emphasizes the significant role of the food matrix in controlling the Maillard reaction.

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Aerosolpartikel beeinflussen das Klima durch Streuung und Absorption von Strahlung sowie als Nukleations-Kerne für Wolkentröpfchen und Eiskristalle. Darüber hinaus haben Aerosole einen starken Einfluss auf die Luftverschmutzung und die öffentliche Gesundheit. Gas-Partikel-Wechselwirkunge sind wichtige Prozesse, weil sie die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Aerosolen wie Toxizität, Reaktivität, Hygroskopizität und optische Eigenschaften beeinflussen. Durch einen Mangel an experimentellen Daten und universellen Modellformalismen sind jedoch die Mechanismen und die Kinetik der Gasaufnahme und der chemischen Transformation organischer Aerosolpartikel unzureichend erfasst. Sowohl die chemische Transformation als auch die negativen gesundheitlichen Auswirkungen von toxischen und allergenen Aerosolpartikeln, wie Ruß, polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) und Proteine, sind bislang nicht gut verstanden.rn Kinetische Fluss-Modelle für Aerosoloberflächen- und Partikelbulk-Chemie wurden auf Basis des Pöschl-Rudich-Ammann-Formalismus für Gas-Partikel-Wechselwirkungen entwickelt. Zunächst wurde das kinetische Doppelschicht-Oberflächenmodell K2-SURF entwickelt, welches den Abbau von PAK auf Aerosolpartikeln in Gegenwart von Ozon, Stickstoffdioxid, Wasserdampf, Hydroxyl- und Nitrat-Radikalen beschreibt. Kompetitive Adsorption und chemische Transformation der Oberfläche führen zu einer stark nicht-linearen Abhängigkeit der Ozon-Aufnahme bezüglich Gaszusammensetzung. Unter atmosphärischen Bedingungen reicht die chemische Lebensdauer von PAK von wenigen Minuten auf Ruß, über mehrere Stunden auf organischen und anorganischen Feststoffen bis hin zu Tagen auf flüssigen Partikeln. rn Anschließend wurde das kinetische Mehrschichtenmodell KM-SUB entwickelt um die chemische Transformation organischer Aerosolpartikel zu beschreiben. KM-SUB ist in der Lage, Transportprozesse und chemische Reaktionen an der Oberfläche und im Bulk von Aerosol-partikeln explizit aufzulösen. Es erforder im Gegensatz zu früheren Modellen keine vereinfachenden Annahmen über stationäre Zustände und radiale Durchmischung. In Kombination mit Literaturdaten und neuen experimentellen Ergebnissen wurde KM-SUB eingesetzt, um die Effekte von Grenzflächen- und Bulk-Transportprozessen auf die Ozonolyse und Nitrierung von Protein-Makromolekülen, Ölsäure, und verwandten organischen Ver¬bin-dungen aufzuklären. Die in dieser Studie entwickelten kinetischen Modelle sollen als Basis für die Entwicklung eines detaillierten Mechanismus für Aerosolchemie dienen sowie für das Herleiten von vereinfachten, jedoch realistischen Parametrisierungen für großskalige globale Atmosphären- und Klima-Modelle. rn Die in dieser Studie durchgeführten Experimente und Modellrechnungen liefern Beweise für die Bildung langlebiger reaktiver Sauerstoff-Intermediate (ROI) in der heterogenen Reaktion von Ozon mit Aerosolpartikeln. Die chemische Lebensdauer dieser Zwischenformen beträgt mehr als 100 s, deutlich länger als die Oberflächen-Verweilzeit von molekularem O3 (~10-9 s). Die ROIs erklären scheinbare Diskrepanzen zwischen früheren quantenmechanischen Berechnungen und kinetischen Experimenten. Sie spielen eine Schlüsselrolle in der chemischen Transformation sowie in den negativen Gesundheitseffekten von toxischen und allergenen Feinstaubkomponenten, wie Ruß, PAK und Proteine. ROIs sind vermutlich auch an der Zersetzung von Ozon auf mineralischem Staub und an der Bildung sowie am Wachstum von sekundären organischen Aerosolen beteiligt. Darüber hinaus bilden ROIs eine Verbindung zwischen atmosphärischen und biosphärischen Mehrphasenprozessen (chemische und biologische Alterung).rn Organische Verbindungen können als amorpher Feststoff oder in einem halbfesten Zustand vorliegen, der die Geschwindigkeit von heterogenen Reaktionenen und Mehrphasenprozessen in Aerosolen beeinflusst. Strömungsrohr-Experimente zeigen, dass die Ozonaufnahme und die oxidative Alterung von amorphen Proteinen durch Bulk-Diffusion kinetisch limitiert sind. Die reaktive Gasaufnahme zeigt eine deutliche Zunahme mit zunehmender Luftfeuchte, was durch eine Verringerung der Viskosität zu erklären ist, bedingt durch einen Phasenübergang der amorphen organischen Matrix von einem glasartigen zu einem halbfesten Zustand (feuchtigkeitsinduzierter Phasenübergang). Die chemische Lebensdauer reaktiver Verbindungen in organischen Partikeln kann von Sekunden bis zu Tagen ansteigen, da die Diffusionsrate in der halbfesten Phase bei niedriger Temperatur oder geringer Luftfeuchte um Größenordnungen absinken kann. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen wie halbfeste Phasen die Auswirkung organischeer Aerosole auf Luftqualität, Gesundheit und Klima beeinflussen können. rn

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Our knowledge about the lunar environment is based on a large volume of ground-based, remote, and in situ observations. These observations have been conducted at different times and sampled different pieces of such a complex system as the surface-bound exosphere of the Moon. Numerical modeling is the tool that can link results of these separate observations into a single picture. Being validated against previous measurements, models can be used for predictions and interpretation of future observations results. In this paper we present a kinetic model of the sodium exosphere of the Moon as well as results of its validation against a set of ground-based and remote observations. The unique characteristic of the model is that it takes the orbital motion of the Moon and the Earth into consideration and simulates both the exosphere as well as the sodium tail self-consistently. The extended computational domain covers the part of the Earth’s orbit at new Moon, which allows us to study the effect of Earth’s gravity on the lunar sodium tail. The model is fitted to a set of ground-based and remote observations by tuning sodium source rate as well as values of sticking, and accommodation coefficients. The best agreement of the model results with the observations is reached when all sodium atoms returning from the exosphere stick to the surface and the net sodium escape rate is about 5.3 × 1022 s−1.

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The heterogeneously catalyzed transesterification reaction for the production of biodiesel from triglycerides was investigated for reaction mechanism and kinetic constants. Three elementary reaction mechanisms Eley-Rideal (ER), Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson (LHHW), and Hattori with assumptions, such as quasi-steady-state conditions for the surface species and methanol adsorption, and surface reactions as the rate-determining steps were applied to predict the catalyst surface coverage and the bulk concentration using a multiscale simulation framework. The rate expression based on methanol adsorption as the rate limiting in LHHW elementary mechanism has been found to be statistically the most reliable representation of the experimental data using hydrotalcite catalyst with different formulations. © 2011 American Chemical Society.