ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Двухкомпоненгные и многокомпонентные системы из "Учебник физической химии" Как показывают опытные данные, при кристаллизации из чистой жидкости скорость роста кристаллов при температуре равновесия между фазами равна нулю и увеличивается по мере понижения температуры до некоторого предела. При значительной теплоте отвердевания и при малой теплопроводности вещества выделяющаяся теплота способствует установлению на поверхности раздела температуры равновесия, и только отвод теплоты от системы приводит к одностороннему течению процесса. Чем больше скорость этого отвода теплоты, тем больше, до известного предела, и скорость кристаллизации. Если теплопроводность материала невелика, то процесс может тормозиться недостаточной скоростью передачи теплоты от поверхности соприкосновения фаз к источнику охлаждения. В таких системах перемешивание жидкости, способствующее выравниванию температуры различных слоев ее, ускоряет процесс кристаллизации. При веществах, обл.адающпх большой теплопроводностью (металлы), в перемешивании необходимости не возникает. [c.366] При испарении жидкости с поверхности суммарная скорость процесса парообразования наряду с зависимостью от подвода теплоты будет сильно зависеть также и от концентрации пара. Чем больше эта концентрация, тем чаще происходит и обратная конденсация молекул в жидкость, т. е. тем выше скорость обратного процесса, снижающая суммарную скорость процесса испарения. На поверхности раздела между жидкостью и ее насыщенным паром суммарная скорость процесса равна нулю. Она возрастает по мере уменьшения концентрации пара и достигает максимального значения в условиях испарения в вакуум. [c.366] Подобным же образом в большинстве других гетерогенных процессов общая скорость сильно зависит от перемешивания, Последнее может происходить самопроизвольно при соответствующем различии в удельных весах слоев данной фазы, обусловленном различием нх состава или их температуры (конвекционные токи). Однако большей частью более эффективным является искусственное перемешивание механическим или другим путем. Значение диффузии и для подобных форм проведения процесса полностью не исчезает. [c.367] Принято считать, что перемешивание выравнивает концентрации в большей части объема, но у самой поверхности раздела всегда остается небольшой слой, не перемещающийся при перемешивании, и выравнивание концентраций через этот слой происходит путем диффузии диффузионный слой). Чем интенсивнее перемешивание, тем тоньше диффузионный слой и тем меньшую роль диффузионные процессы играют в уменьшении скорости процесса в целом. Во многих случаях это может привести к тому, что скорость выравнивания составов может стать большей, чем скорость взаимодействия на самой поверхности, и тогда общая скорость всего процесса определяется скоростью этого взаимодействия, как более медленной стадии суммарного процесса. [c.367] Рассмотрим влияние диффузионных факторов. [c.368] Уравнение это было установлено А. Н. Щукаревым (1896 г.) на основании значительного экспериментального материала. Приведенные выше рассуждения показывают, что коэффициент растворения К зависит от коэффициента диффузии растворяемого вещества В и от толщины диффузионного слоя 8, будучи прямо пропорциональным первому и обратно пропорциональным 8. [c.368] Примером этого могут служить процессы испареиия в воздух в замкнутом сосуде, растворения твердого тела в жидкости и другие. [c.368] Если составы обеих взаимодействующих фаз изменяются, например при растворении газовой смеси, содержащей легко растворимый газ, то вдоль поверхности раздела между ними образуется двойной диффузионный слой, т. е. в каждой из фаз образуется свой диффузионный слой. В общем случае скорости выравнивания составов через диффузионные слои неодинаковы, так как и коэффициенты диффузии, и градиенты концентраций, и толщины слоев. [c.368] Отличия этого случая от предыдущего хорошо выясняются на примере. Так, при испарении жидкости в токе свежего воздуха в соприкосновение с поверхностью жидкости приходит воздух, не содержащий паров этой жидкости. Поэтому там, где свежий воздух начинает соприкасаться с жидкостью, процессы обратной конденсации вовсе не имеют места, а далее происходят с меньшей скоростью, чем при испарении в замкнутом сосуде. В замкнутом сосуде скорость процесса убывает со временем по мере приближения системы к состоянию равновесия вследствие того, что скорость обратного процесса, возрастая, приближается к скорости прямого процесса. При наличии тока воздуха процесс может проходить без уменьшения скорости во времени. К тому же и диффузионный слой в этом случае постоянно обновляется, и градиент концентрации в нем вследствие этого всегда выше. В результате скорость испарения жидкости в токе воздуха примерно в 10 раз больше, чем в покоящемся воздухе (хотя все же раз в 100 меньше, чем в вакууме). [c.369] Работами С. И. Скляренко и М. К. Баранаева установлено, что скорость испарения жидкости определяется в первую очередь диффузионными процессами. Поэтому при прочих равных условиях скорость испарения зависит от вида газа, в который происходит испарение она наибольшая при испарении в водород, так как в нем диффузия протекает с наибольшей скоростью. [c.369] Продувание газа через слон жидкости часто применяется или с целью удаления из газа нежелательных составных частей (например, для осушки воздуха), или для насыщения его парами жидкости, или для введения в жидкость нужных веществ. Нередко используется и пропускание газа (или жидкости) через слой зернистого твердого поглотителя. Это применяется во многих производственных операциях — для извлечения ценных паров и газов из смеси их с воздухом или с другими газами, для очистки газов или воздуха от содержащихся в них вредных примесей, для извлечения ценяых составных частей из растворов или для очистки их от загрязняющих примесей, а также для проведения соответствующих химических реакций. Кроме того, тот же метод применяется и в противогазовом процессе. [c.369] Метод противотока широко применяется при многих производственных операциях, в частности при ректификации, экстракции, извлечении ценных паров и газов из смеси их с воздухом или другими газам с помощью жидких поглотителей, при удалении из газов нежелательных составных частей (в частности, при осушке воздуха и производственных газов) с помощью жидких поглотителей, при выделении растворенных газов из жидкостей. [c.370] Кроме того, метод противотока успешно применяется в соответствующих случаях и для проведения химических реакций получения тех или других веществ. [c.370] Непрерывность процесса является важным преимуществом метода прежде всего в то.м отношении, что дает возможность использовать данньлй процесс как одну из операций в непрерывно работающем производстве, какими являются в наше время большая часть крупных химических производств. Кроме того, непрерывность процесса обусловливает обычно и важные в технико-экономическом отношении преимущества его (меньший расход энергии на обогрев или на охлаждение и др.). [c.370] Вернуться к основной статье