Градиенты концентраций в химических

Здесь >г — коэффициент диффузии С .С11(И — градиент концентрации (химического потенциала) -го компонента в направлении I. [c.342]

Условно-летальные мутанты сыграли чрезвычайно важную роль в изучении генетики бактериальных вирусов. Они были использованы также в качестве мощного метода при изучении сложных проблем, связанных с физиологией бактерий. Так, например, насколько сложно устроена система, необходимая бактерии для того, чтобы почувствовать наличие в среде питательного вещества и подплыть к нему Оказалось, что бактерии запрограммированы чувствовать градиенты концентрации химических аттрактантов и менять направление движения таким образом, чтобы оказываться в области с более высокой концентрацией [141, 143]. Было бы интересно узнать, какое количество белков необходимо для того, чтобы чувствовать аттрактант, передавать необходимый информационный сигнал жгутикам (дополнение 4-Б) и направлять движение последних, вызывая их вращение, приводящее либо к передвижению вперед, либо к беспорядочному подергиванию (гл. 16, разд. Б,7). [c.255]

Градиенты концентрации химических компонентов в жидкости, находящейся в поле гравитационной силы, могут создавать течения, вызванные выталкивающей силой. Общеизвестными примерами являются "влажный воздух и водные растворы. Например, во время таяния льда в морской воде диффундируют различные компоненты морской соли. Примесь водяного пара делает воздух легче, а примесь соли делает воду тяжелее. [c.35]

Нестационарные свободноконвективные течения подразделяют на два общих класса — внутренние и внешние течения. Внутренние течения создаются в объеме жидкости, частично или полностью ограниченном твердыми стенками. Эти течения, как стационарные, так и нестационарные, рассмотрены в гл. 14. Стационарные внешние течения в неограниченной среде были описаны в предыдущих главах. Некоторые из этих течений, в которых происходит изменение параметров по времени, рассматриваются ниже. Движущим потенциалом подобных течений является изменение температурных или энергетических условий или местные неравномерности плотности, обусловленные градиентами концентрации химических компонентов. Внешние нестационарные течения классифицируются по геометрии задачи и по движущему механизму конвекции. [c.434]

Это уравнение, которое рассматривается как граничное условие для уравнения (9), показывает, что для расчета теплового потока через поверхность Ь необходимо знать только градиент энтальпии на поверхности 5. Нет необходимости знать, каким образом градиент энтальпии связан с температурным, градиентом или с градиентом концентрации химических компонент. Автор не нашел формулировок уравнений (10) или (13), которые противопоставлялись бы его работе [Л. 47, 48], хотя такие, вероятно, существуют. [c.188]

Важно усвоить следующие закономерности 1) одно и то же вещество может оказывать множественные эффекты на поведение 2) любой данный эффект может быть вызван более чем одним химическим соединением 3) причиной направленного движения животного могут послужить градиенты концентрации химического агента или воздушные потоки, несущие химическое вещество, которое не обязательно распределено в них по градиенту. [c.58]

Мы определили коэффициент хаотической диффузии как величину, характеризующую способность атомов к взаимному перемешиванию при отсутствии химического поля (градиента концентраций химических элементов). Однако формула (6.120) показывает, что коэффициент хаотической диффузии является более фундаментальной характеристикой вещества, отражающей способность составляющих его частиц перемещаться под действием любого поля, если последнее создает определенную силу, действующую на частицы. [c.215]

В системах с крупными порами в отсутствие поверхностной диффузии при относительно высокой плотности газа или тогда, когда поры заполнены жидкостью, происходит обычная молекулярная диффузия под действием градиента концентрации (химического потенциала). [c.330]

Поддержание градиента концентрации такого химически вполне безобидного иона, как ион натрия (или калия), позволяет клетке быть в постоянной готовности к реакции на случай повреждения (а в дальнейшем, при совершенствовании этого механизма,—уже л,ишь при угрозе повреждения). Изменение градиента концентрации служит сигналом для принятия защитных мер, прежде всего для включения механизмов синтеза пограничного вещества — липидов и белков клеточной мембраны. Необходима тонкая регулировка процесса биосинтеза элементов мембраны (как и других биосинтетических процессов — синтезов ферментов и матриц). В самом деле, избыточный синтез делает жизнь невозможной —клетка переполняется веществом, на избыточный синтез напрасно расходуется вещество и энергия. Таким образок, возникает необходимость непрерывного (пока существует опасность повреждения) поддержания готовности к реагированию, к раздражению и возбуждению. Для этого приходится все время поддерживать искусственный градиент концентрации химически безвредных сигнальных веществ — ионов натрия и калия. Постоянная боевая готовность клетки обычно сопряжена с непрерывным расходом энергии. В неблагоприятных солевых условиях расходы на поддержание необходимого градиента могут превысить возможности клетки. Тогда становится дешевле похоронить, чем прокормить .... На этом основано использование в качестве консервирующего средства поваренной соли —в сильно соленой среде истощаются и гибнут нежелательные нам микроорганизмы. Поэтому безжизненны резко соленые водоемы и столь мало пригодны для жизни солончаки (см., однако, стр. 141). [c.98]

Молекулярная диффузия представляет собой перемещение частиц под действием градиента химического потенциала (1ц/с1х, или приближенно — градиента концентрации с1с/с1х,. возникающего в растворе в результате его качественной или количественной неоднородности. Молекулярная диффузия -была рассмотрена в гл. 6, где были выведены законы Фика, описывающие этот процесс. [c.302]

Диффузия реагентов, первоначально присутствующих в фазе 2, и (или) продуктов реакции в пределах собственно фазы 2, обусловленная градиентом концентраций за счет протекания химической реакции. [c.13]

Действительная глубина проникновения почти равна (О/р) / . В самом деле, химическая реакция всегда вызывает более крутое увеличение градиента концентраций на единице расстояния вблизи поверхности раздела фаз. [c.23]

О. Градиенты концентрации в химических реакциях [c.386]

Сложность процесса горения обусловлена тем, что химические реакции протекают в условиях быстро изменяющихся температур и концентраций реагирующих веществ, причем температура и градиент концентраций изменяются также под влиянием одновременно протекающих физических процессов тепло-и массообмена и различных газодинамических возмущений. В тепловых двигателях, работающих на жидком топливе, процесс горения осложняется одновременно протекающими физическими процессами испарения капель распыленного топлива и смешения паров топлива с воздухом. [c.112]

Химическая реакция протекает сравнительно быстро. Действительно, ни в одной из подобных систем, изученных экспериментально до настоящего времени, скорость реакции не является лимитирующей, но хорошо известны примеры, когда стадией, определяющей скорость процесса, служит диффузия в жидкой или твердой фазе. Известны также случаи, где оба эти фактора представляют собой величины одинакового порядка. Технологический расчет ионообменников отчасти осложнен тем, что процесс проводится обычно в неподвижном слое и поэтому протекает нестационарно при непрерывно изменяющихся градиентах концентраций . [c.177]

Когда химическая реакция сопровождается продольной диффузией вещества, ее изменение влияет на градиент концентрации. Считая, что первый член уравнения (111,2) мал по сравнению с остальными, получаем [c.225]

Независимо от типа катализаторов первичным актом химического превращения, протекающего на их поверхности, является адсорбция реагентов, поэтому активность гранулы катализатора зависит не только от химического состава активных компонентов, но и от структуры кристаллической решетки, конфигурации и размера пор и их распределения. Существенное значение имеют также эффекты, связанные с транспортом массы и тепла необходимо учитывать влияние возникающих градиентов концентраций и температур. Таким образом, необходимо детальное изучение адсорбционных процессов, сопутствующих химическим реакциям. [c.21]

Начинается вторая стадия окисления металла сопровождающаяся образованием микропустот между металлом и окалиной. При этом скорость процесса окисления металла снижается вследствие уменьшения эффективного поперечного сечения для диффузии катионов металла из металла в окалину. Однако существующий градиент химического потенциала окислителя в окалине и связанный с ним градиент концентрации дефектов в кристаллической решетке окисла обусловливают дальнейшую диффузию металла наружу. В результате процесса диффузии внутренняя поверхность окалины обогащается металлом и термодинамическое равновесие нарушается. Градиент концентрации дефектов в кристаллической решетке окалины начинает уменьшаться и система окалина—окислитель стремится к равновесию с окислителем. [c.74]

Внутренняя плотность источника х > является функцией локальных неоднородностей внутри системы, возникающих из-за неоднородного распределения скоростей, температур, концентраций, химических потенциалов и т. д. Плотности потоков, вызванных градиентами этих величин, представляют внутреннюю плотность источника х( >. [c.62]

В качестве примера найдем явный вид параметра такого R-эле-мента при одномерной диффузии А -го компонента в неподвижной среде, представляющей собой идеальный раствор. В терминах энергетических переменных движущей силой диффузии является не градиент концентрации, а градиент химического потенциала. Воспользовавшись связью между концентрацией с и химическим потенциалом А -го компонента [c.77]

Связные диаграммы совмещенных физико-химических явлений (химические реакции и диффузия в неподвижной среде). Напомним, что в терминах энергетических переменных движущей силой диффузии является не градиент концентрации, а градиент химического потенциала. Для примера рассмотрим случай простой реакции А г В, протекающей в идеальном растворе при наличии одномерной ди( к )узии компонентов в направлении оси ох. Диффузионный поток каждого компонента определяется законом Фика [c.131]

Скорость массопередачи увеличивается благодаря химической реакции на рис. У-З, например, градиенты концентраций компонента А на границе раздела фаз возрастают в направлении 1—2—3 так же, как увеличивается скорость реакции. Многие исследования в этом направлении показывают, что отношение скорости массопередачи в системах, где протекает химическая реакция, к скорости физической массопередачи не зависит от механизма собственно массопередачи. Это дает возможность почти количественно исследовать влияние химической реакции на массопередачу, основываясь на простейшей, но нереальной модели стационарной диффузии через ламинарную пленку. [c.162]

Химическая реакция как лимитирующая стадия процесса. На рис. ХП-7 показана кривая градиента концентрации вещества А внутри зерна твердого материала для случая, когда скорость процесса целиком определяется химической реакцией. Поскольку по условию течение реакции не зависит от наличия какого бы то ни было слоя золы , количество реагирующего вещества пропорционально активной поверхности невзаимодействующего ядра. Отсюда скорость реакции, которая соответствует схемам (XII,1)—(XII,3), отнесенная к единице поверхности ядра частицы, характеризуется соотношением [c.338]

Вследствие протекания химической реакции во всей массе зерна, внутри зерна катализатора создается градиент концентраций. При этом эффективность работы катализатора ниже той, которая была бы достижима при равнодоступной внутренней поверхности. Перенос вещества внутри пор катализатора обусловливается внутренней структурой последнего, а также молекулярно-кинетическими свойствами газов (размером, скоростью, длиной свободного пробега молекул и т. д.). [c.56]

Соответственно направлению курса Процессы и аппараты химической технологии - целесообразно вместо стесненной диффузии ввести более общую кинетическую характеристику, а именно коэффициент массопроводности. Тогда в качестве единого закона, которому подчинена кинетика переноса распределяемого вещества в твердом теле, может быть принят закон, аналогичный закону теплопроводности количество вещества, переместившегося в твердой фазе за счет массопроводности, пропорционально градиенту концентрации, площади, перпендикулярной направлению потока вещества, и времени, т. е. [c.273]

Массообмен — диффузионный процесс переноса распределенного вещества из одной фазы в другую через разделяющую их границу или внутри одной фазы в неоднородном поле концентраций. Движущей силой служат градиенты концентраций, парциальных давлений, химических потенциалов или температур (при термодиффузии). [c.24]

В этом случае химический процесс лимитируется процессами диффузии (массопереноса) компонентов к поверхности раздела фаз и обратно и ускоряется факторами, влияющими на диффузию повышение градиента концентрации (ДС), перемешивание, гомогенизация системы. Принято говорить, что [c.98]

Часто скорость изотермической перегонки лимитируется скоростью диффузионного массопереноса в дисперсионной среде, которая следует закону Фика и зависит в данной среде (постоянный коэффициент диффузии) только от градиента концентраций или давлений (разности химических потенциалов). В свою очередь градиент концентраций (давлений) определяется различием раз- меров частиц, между которыми происходит массоперенос. Рассмотрим эту связь в системе с жидкой дисперсионной средой, в которой частицы разных размеров имеют различную раствори- мость (для газообразных сред соотношения останутся теми же, только вместо концентрации можно использовать давление)., В соответствии с уравнением Кельвина [применительно к растворам его часто называют уравнением Фрейндлиха — Оствальда, см. уравнение (II. 170)] растворимость с (г) связана с размером г сферических частиц следующим соотношением [c.277]

Когда диффундирующий компонент исчезает вследствие химической реакции, то скорость этого исчезновения, или скорость химической реакции, можно представить градиентом концентрации по времени. В случае необратимой реакции первого порядка [А- В] скорость такой реакции выражается уравнением химической кинетики [c.566]

Из-за различия температур химический процесс в разных участках реакционной смеси идет с различной скоростью, в результате чего возникают градиенты концентраций и, следовательно, диффузия. Поэтому для компонента реакции А, в соответствии с (УП. 31) [c.393]

Смешение — это операция, приводящая к уменьшению неоднородности системы. Этого можно достичь, только вызвав физическое перемещение ингредиентов. Смешение включает три основные типа движения. Бродки [2] назвал это движение диффузией и классифицировал его типы как молекулярную, турбулентную и объемную диффузию. Молекулярная диффузия — это спонтанно протекающий процесс, вызванный наличием градиента концентрации (химический потенциал). Это доминирующий механизм при смешении газов и пизковязкпх жидкостей. При турбулентном смешении молекулярная диффузия накладывается на беспорядочное вихревое движение, которое в свою очередь может накладываться на объемную диффузию , или конвективное течение. [c.182]

Удачно дополняет метод биотестирования на дафниях биотестовый анализ с помош ью простейших микроорганизмов - инфузорий-туфелек Parame ium audatum). Метод биотестового анализа водных проб основан на способности инфузорий избегать неблагоприятных и опасных для жизнедеятельности зон и активно перемещаться по градиентам концентраций химических веществ в благоприятные зоны. Метод позволяет оперативно определять острую токсичность водных проб и предназначен для контроля токсичности природных, сточных, питьевых вод, водных вытяжек из различных материалов и пищевых продуктов. [c.172]

Для многих южных водохранилищ характерно постепенное повышение концентрации минеральных солей вследствие испарения воды с поверхности. Слои воды с разной концентрацией солей не смешиваются, т.е. наблюдается их стратификация. Поступающая вода с меньшей минерализацией и плотностью остается на поверхности. В промежуточном слое создается градиент концентрации химических соединений - хемоклин (галоклин). По минеральному составу стратификация воды особенно выражена зимой, когда нет ветрового перемешивания. В таких водохранилищах для предотвращения минерализации воды применяют донные выпуски. [c.89]

Уравнения (15.68) и (15.69) внешне не отличаются от уравнения (15.6), выведенного ранее в предположении замедленности диффузии. В обоих случаях раствор вблизи электрода может оказаться полностью освобожденным от восстанавливаемых частиц, что резко увеличивает поляризацию (т1- -с ) и устанавливает предел росту плотности тока (/->/г)- В условиях диффузионных ограничений компенсация разрядившихся частиц происходит за счет их постушления из толщи раствора под действием градиента концентрации, возникающего внутри диффузионного слоя б. Предельная диффузионная плотность тока отвечает в зтом случае максимально возможному градиенту концентрации и является функцией коэффициентов диффузии реагирующих частиц. В условиях замедленности чисто химического превращения восполнение разряжающихся частиц совершается за счет химической реакции, протекающей в непосредственной близости от электрода или на его поверхности. Предельная реакционная плотность тока /г должна быть функцией констант скорости соотнетствующих химических превращений. Определение величин /г н установление закономерностей химического перенапряжения дает основу для изучения кинетики быстрых химических )еакций электрохимическими методами. [c.324]

Для сравнения необходимо оценить величины и >2. Коэффициент диффузии СОг в воде хорошо известен и составляет при 20° С , 7- 0- см /сек. Возникают некоторые осложнения при нахождении >2, потому что диффузия ионов не просто определяется законом Фика, так как поток каждого иона зависит от градиента концентраций всех присутствующих ионов [13]. Учет этого эффекта в химической абсорбции рассматривался Шервудом и Вэйем [14], которые рассчитали градиенты концентраций всех составляющих ионов по графикам профилей концентраций, полученным на основе модели пленочной теории. Найсинг использовал ту же самую методику, но вводил полученные таким образом значения />2 в уравнения пенетрационной теории. При 20° С и конечном разбавлении величина Лг составляет 2,84 0 см /сек, для растворов ЫаОН и 2,76 0 см /сек для растворов КОН. Обе величины почти одинаковы, таким образом можно сказать, что как для раствора ЫаОН, так и для раствора КОН (01/02) = 0,77, а Ог/Д = 0,64. Хотя обе величины были рассчитаны и при бесконечном разбавлении, однако влияние ионной силы на отношение г//)] предполагается небольшим. При сравнении этих величин с рассчитанными по уравнениям (12.5) и (12.6) отмечается полное согласование экспериментальных и теоретических данных. [c.140]

Режимы движения фаз в колонных аппаратах чрезвычайно многообразны. Знание закономерностей поведения фаз в каждом режиме и пределов изменения гидродинамических параметров, в которых существует тот или иной режим, соверщенно необходимо при правильном определении условий проведб йя химических и тепло-массообменных процессов. Многообразие режимов движения фаз в аппаратах колонного типа обусловлено многими факторами в частности, многообразием участвующих в движении сред (твердые, жидкие и газообразные), многообразием величин и направлений скоростей фаз, различными условиями ввода и вывода фаз, возможностью возникновения различного рода неустойчивостей в двухфазном потоке, возможностью протекания процессов дробления и коагуляции частиц, а также влиянием поверхностно-активных веществ и различных примесей на поведение капель и пузырей. Однако при всем многообразии различного вида течений, встречающихся в колонных аппаратах, можно вьщелить определенный класс дисперсных потоков, которые имеют ограниченное число установившихся режимов, а поведение фаз в этих режимах определяется общими для всех систем закономерностями. Такие потоки можно назвать идеальными. Они существуют при скоростях движения фаз, сравнимых со скоростью их относительного движения. При этом частицы распределены достаточно равномерно по сечению аппарата если и существуют градиенты концентрации дисперсной фазы, то они имеют конечную величину. Это означает, что концентрация частиц в среднем меняется от точки к точке непрерывным образом. Форма частиц близка к сферической, а их размер не слишком отличается от среднего размера частиц в потоке. [c.86]

Для теоретического определения области протекания процесса необхо-димс оценивать скорости диффузии и химической реакции отдельно, как скорость независимых процессов. Отношение определенных таким образом скоростей указывают область протекания процесса в целом. Так следует поступать потому, что при установившемся течении реакции скорость диффузии становится равной скорости реакции, независимо от режима процесса, т. е. это равенство наблюдается в кинетической, диффузионной и переходной Областях. При стационарном протекании реакции термин диффузионная область вовсе не означает, следовательно, что действительная скорость реакции на реакционной поверхности больше скорости диффузии к этой поверхности. Обе эти скорости равны, но благодаря медленному притоку веществ к поверх 10сти скорость химической реакции на поверхности принудительно становится равной скорости диффузии. Концентрация вещества на поверхности прн этом мала, а градиент концентрации вблизи поверхности оказывается большим. И, наоборот, в кинетической области, где независимо определенная скорость диффузии значительно превышает скорости реакции, равенство скоростей диффузии и реакции наблюдается при мало отличающихся значениях концентраций реагирующих веществ в объеме и на поверхности. [c.313]

М. X. Кишиневский считает что малая чувствительность расчетных значений ускорения абсорбции, вызванного химической реакцией, к различным упрощениям действительной гидродинамической картины вызвана тем, что коэффициент ускорения характеризует соотношение двух градиентов концентрации у свободной поверхности жидкости — при наличии реакции и без нее. Конечно, рассчитанные на основе той или иной модели значения этих градиентов тем менее точны, чем болееютличается принятая модель от реальной картины. Тем не менее в некоторых случаях отношение этих рассчитанных градиентов для абсорбции с химической реакцией и без нее может мало отличаться от истинного сделанные упрощения при этом не влияют существенно на величину коэффициента ускорения. [c.107]

Преобразование полной системы уравнений движения дисперсной смеси. Представим систему уравнений движения дисперсной смеси в виде, удобном для использования в химико-технологиче-ских расчетах. Для этого уравнения баланса внутренней анергии запишем относительно температур фаз и выделим коэффициенты теплопроводности в уравнениях сохранения массы и энергии перейдем от градиентов химических потенциалов к градиентам концентраций и выделим коэффициенты диффузии компонентов в фазах. [c.62]

При одноврекЕнном протекании в зерне катализатора химических превращений и массопереноса в нем возникают градиенты концентраций и температур. При анализе процессов используются капиллярная, квази-гомогенная и глобулярная модели пористого тела / -45/. С точки зрения описания процесса все эти модели идентичны. Мы будем пользоваться квазигомогенной моделью. [c.69]

Диффузия возникает не только при наличии в среде градиента концентрации (а значит химического потенциала). Действие внешних электрических полей вызывает электродиффузию, градиент давления является причиной возникновения бародиф- [c.48]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология