Явления переноса в жидкостях — страница 4

  • Просмотров 14202
  • Скачиваний 774
  • Размер файла 1826
    Кб

(главном образом вакансий) облегчает перемещение атомов в твёрдом теле и приводит к росту коэффициента диффузии. Для коэффициента диффузии в твёрдых телах характерна резкая (экспоненциальная) зависимость от температуры. Так, коэффициент диффузии цинка в медь при повышении температуры от 20 до 300°С возрастает в 1014 раз.                 Диффундирующее вещество Основной компонент Температура, °С Коэффициент

диффузии, м2/сек Водород (газ) Кислород (газ) 0 0,70·10-4 Пары воды Воздух 0 0,23·10-4 Пары этилового спирта Воздух 0 0,10·10-4 Соль (NaCI) Вода 20 1,1·10-9 Сахар Вода 20 0,3·10-9 Золото (тв.) Свинец (тв.) 20 4·10-14 Значение коэффициента диффузии (при атмосферном давлении)          Для большинства научных и практических задач существенно не диффузионное движение отдельных частиц, а происходящее от него выравнивание концентрации

вещества в первоначально неоднородной среде. Из мест с высокой концентрацией уходит больше частиц, чем из мест с низкой концентрацией. Через единичную площадку в неоднородной среде проходит за единицу времени безвозвратный поток вещества в сторону меньшей концентрации — диффузионный поток j. Он равен разности между числами частиц, пересекающих площадку в том и др. направлениях, и потому пропорционален градиенту

концентрации ÑС (уменьшению концентрации С на единицу длины). Эта зависимость выражается законом Фика (1855):   j = -DÑC.   Единицами потока j в Международной системе единиц являются 1/м2·сек или кг/м2·сек, градиента концентрации — 1/м4 или кг/м4, откуда единицей коэффициента Диффузия является м2/сек. Математически закон Фика аналогичен уравнению теплопроводности Фурье. В основе этих явлений лежит единый механизм

молекулярного переноса: в 1-м случае переноса массы, во 2-м — энергии.   Диффузия возникает не только при наличии в среде градиента концентрации (или химического потенциала). Под действием внешнего электрического поля происходит диффузия заряженных частиц (электродиффузия), действие поля тяжести или давления вызывает бародиффузию, в неравномерно нагретой среде возникает термодиффузия.   Все экспериментальные методы

определения коэффициента диффузии содержат два основных момента: приведение в контакт диффундирующих веществ и анализ состава веществ, изменённого диффузией состав (концентрацию продиффундировавшего вещества) определяют химически, оптически (по изменению показателя преломления или поглощения света), масс-спектроскопически, методом меченых атомов и др.   Диффузия играет важную роль в химической кинетике и технологии. При