Диффузия молекул в жидкости

Молекулярно-кинетическая теория также позволяет делать предсказания относительно диффузии, вязкости и теплопроводности газов, т.е. так называемых транспортных свойств, проявляющихся в явлениях переноса. Каждое из этих явлений может условно рассматриваться как диффузия (перенос) некоторого. молекулярного свойства в направлении его градиента. При диффузии газа происходит перенос его массы от областей с высокими концентрациями к областям с низкими концентрациями, т.е. в направлении, обратном градиенту концентрации. Вязкость газов или жидкостей (иногда их обобщенно называют флюидами) обусловлена диффузией молекул из медленно движущихся слоев в быстро движущиеся слои флюида (и их торможением) и одновременной диффузией быстро движущихся молекул в медленно движущиеся слои (и их ускорением). При этом происходит перенос механического импульса в направлении, противоположном градиенту скорости движения флюида. Теплопроводность представляет собой результат проникновения молекул с большими скоростями беспорядочного движения в области с малыми скоростями беспорядочного движения молекул. Ее можно описывать как перенос кинетической энергии в направлении, противоположном градиенту температуры. Во всех трех случаях молекулярно-кинетическая теория позволяет установить коэффициент диффузии соответствующего свойства и дает наилучшие результаты при низких давлениях газа и высоких температурах. Именно эти условия лучше всего соответствуют возможности применения простого уравнения состояния идеального газа. [c.150]

Если высушиваемый материал — это пористое тело с капиллярами радиусом г 0,1 нм, то перенос влаги в нем подчиняется законам молекулярной диффузии, при меньших размерах капилляров (г <0,1 нм) закономерности переноса определяются режимом течения, при котором преимущественным является соударение молекул со стенками капилляров, а не между собой, как при обычной диффузии. Молекулы жидкости, ударяясь о стенки пор, как бы поглощаются ими и затем вновь испаряются. При очень малых капиллярах (порах), соизмеримых по размерам с молекулами влаги, механизм диффузии меняется в этом случае [c.145]

Растекание капель воды может происходить в две стадии ° . Вначале на поверхности растекается пленка толщиной до 1 мкм, по которой в свою очередь растекается остальная часть капли. Первичная пленка может образоваться либо при конденсации жидкости из пара, либо посредством поверхностной диффузии молекул жидкости у края капли °. [c.136]

Следует отметить, что при испарении жидкости процесс ее обмена с воздухом идет гораздо медленнее, так как почти все испаряющиеся молекулы сталкиваются с молекулами воздуха и возвращаются в жидкую фазу. Поэтому правильнее этот процесс называть не испарением, а диффузией молекул жидкости через слой воздуха, прилегающий к ее поверхности. [c.187]

С уменьшением расстояния между молекулами силы межмолекулярного взаимодействия быстро увеличиваются. В жидкостях эти силы становятся настолько большими, что обусловливают ряд явлений, не свойственных газам. Так, например, жидкость занимает часть объема, образуя свободную поверхность, силы поверхностного натяжения определяют такое явление как капиллярность. В невесомости жидкость под влиянием сил молекулярного притяжения стремится принять форму шара и т. д. В то же время диффузия молекул жидкостей и газов обусловливает их общее свойство - текучесть. Поэтому термин жидкость принимают для [c.9]

Процесс набухания, как известно, включает диффузию молекул жидкости в полимер, которая становится возможной благодаря свободе движения отдельных сегментов полимерных цепей, что позволяет полимеру удерживать в объеме молекулы жидкости. При малых количествах поглощенной жидкости этот процесс практиче- [c.206]

Набухание высокомолекулярных тел объясняется тем, что скорость диффузии молекул жидкости значительно превосходит скорость диффузии молекул полимера. Поэтому молекулы жидкости проникают в тело и распределяются в нем с большей скоростью, чем молекулы полимера переходят в раствор. Проникновение жидкости в такое тело приводит к тому, что образующие его гибкие молекулы отодвигаются друг от друга, объем тела увеличивается — оно набухает. [c.227]

Согласно современным представлениям, жидкофазная гидрогенизация непредельных соединений, осуществляемая на порошкообразном катализаторе, является сложным процессом, состоящим из многих взаимосвязанных и обратимых стадий 1) растворение водорода в жидкости 2) диффузия молекул водорода и непредельного соединения к поверхности катализатора 3) адсорбция реагирующих веществ на контакте 4) активация молекул водорода и непредельного соединения катализатором 5) акты реакции на контакте 6) десорбция и диффузия в объем молекул продукта реакции. [c.67]

Многие гелеобразные гела, в особенности образованные высокомолекулярными веществами — полимерами, способны к набуханию, т. е- поглощению жидкости, сопровождающемуся значительным увеличением объема тела. Явление набухания следует отличать от простого впитывания жидкости порошкообразными и пористыми телами, которое не приводит к изменению объема этих тел. Скорость диффузии молекул жидкости значительно превосходит скорость диффузии молекул полимера. Поэтому молекулы жидкости проникают в тело и распределяются в нем с большей скоростью, чем молекуЛы полимера переходят в раствор. Проникновение жидкости в такое тело приводит к тому, что образующие его гибкие молекулы отодвигаются друг от друга, объем тела увеличивается — оно набухает. у [c.268]

Если бы скорость диффузии молекул жидкости в за-стеклованный сорбент была заметной, то каждому значению относительного давления пара должно было бы отвечать определенное равновесное количество компонента А в массе сорбента. Общий вид зависимости [c.23]

В некоторых системах уменьшение плотности поверхностной упаковки молекул вызывает уменьшение краевых углов. Такие эффекты наблюдались, например, при смачивании адсорбционных монослойных пленок органических веществ после замены нормальных гомологов на разветвленные изомеры. Улучшение смачивания объясняется тем, что более рыхлая структура монослоя из разветвленных молекул облегчает диффузионное проникновение молекул жидкой фазы, что в свою очередь способствует снижению межфазного поверхностного натяжения [4]. С этой точки зрения можно также объяснить, почему при контакте одной и той же жидкости с адсорбционными монослоями различных гомологов одного ряда (например, с жирными кислотами) краевые углы обычно возрастают с увеличением молекулярной массы гомолога с увеличением длины цепи затрудняется диффузия молекул жидкости и вместе с тем повышается степень упорядочения ( кристалличность поверхностного слоя). Оба эти обстоятельства способствуют повышению межфазной поверхностной энергии и тем самым вызывают ухудшение смачивания [4, 33]. [c.100]

Диффузия молекул жидкостей и газов обусловливает их общее свойство — текучесть. Поэтому термин жидкость применяют для обозначения и собственно жидкости (несжимаемая или весьма мало сжимаемая, капельная жидкость) и газа (сжимаемая жидкость). [c.7]

Диффузия молекул к поверхности и от поверхности твердого катализатора обычно происходит быстро в газах и медленно в жидкостях. Поэтому для последних суммарная скорость реакции сильно зависит от размеров пор и доступности катализатора. При этом может оказаться, что реакция лимитируется диффузией (т. е. стадиями 1 и 5). Для газов этот случай является редким. На время ограничимся рассмотрением таких каталитических процессов, скорости которых определяются стадиями 2, 3 и 4. Предложены две модели строения сорбированного слоя реагентов па поверхности. Одна из них исходит из того, что сорбированный слой слабо связан с поверхностью и относительно свободно может мигрировать с одного места поверхности к другому. В предельном случае подвижный слои может быть представлен как двухмерный газ, сорбированный на поверхности. Наряду с этой моделью существует и модель сильной связи поверхностного слоя согласно такой модели, можно считать, что каждая сорбированная молекула образует химическую связь с некоторым атомом на поверхности катализатора. В таком локализованном слое миграция реагирующих веществ может медленно проходить либо за счет диффузии на иоверхности, либо за счет испарения и повторной адсорбции. Эти относительно медленные процессы могут лимитировать скорость реакции. [c.536]

Диффузия молекул растворенного вещества в жидкость осуществляется путем беспорядочных тепловых движений этих молекул. При диффузии происходит перераспределение молекул, благодаря которому возможен их перенос из областей более высоких концентраций в области более низких. Обычно говорят о концентрационной движущей силе , вызывающей этот перенос, но в действительности диффундирующие молекулы не подвергаются действию силы в направлении градиента концентрации. Любая молекула в каждый момент может равновероятно иметь любое направление движения. Но беспорядочное перераспределение молекул при неодинаковости концентраций приводит к уменьшению разности концентраций и таким образом — к переносу массы в направлении понижения концентрадии. [c.21]

Кнудсеновская диффузия (диффузия в тонких порах). Если плотность газа или диаметр поры малы, то соударение молекул со стенками пор происходит значительно чаще, чем соударение молекул друг с другом. Типичный для этих условий вид диффузии известен как кнудсеновский поток, или кнудсеновская диффузия. Молекулы, достигшие стенки поры, мгновенно адсорбируются и после десорбции движутся в противоположном направлении имеет место так называемая отраженная диффузия. Поток газа уменьшается из-за сопротивления стенки, обусловленного отраженной диффузией и конечным значением времени пребывания молекул в адсорбированном состоянии. Кнудсеновская диффузия не наблюдается в жидкостях. [c.154]

Теория Хигби количественно описывает процесс диффузии за период времени от момента встречи фаз и до установления определенных условий процесса. В промышленных аппаратах продолжительность контакта фаз небольшая, и времени для насыш ения пограничных слоев растворенными молекулами и распределения концентраций, как это предполагает двухпленочная теория, может оказаться недостаточно. Модель переноса молекул, которая следует из рассуждений Хигби, предполагает свободную диффузию молекул между поверхностью контакта фаз и отдаленными слоями жидкости с выделением пограничной пленки. Продолжительность пенетрации иногда меньше продолжительности контакта фаз, и тогда диффузия приобретает характер повторяющихся периодов процесса. Для капли, двигающейся в плотной жидкой фазе Бонд [7], а также Бонд и Ньютон [8] наблюдали полную перемену концентраций на поверхности контакта по прошествии ею пути, равного ее [c.75]

Диффузия в жидкости. Дырочная теория диффузии в жидкости. Диффузия рассматривается как перемещение дырок в направлении, противоположном направлению диффузии молекул, коэффициент диффузии- [c.249]

Абсорбция и адсорбция газов зависят от переноса молекул газа из общей массы к поверхности жидкости или твердого тела. В случае жидкости молекулы газа в дальнейшем диффундируют во всем объеме жидкости, тогда как на поверхности твердого тела они удерживаются физическими (Ван-дер-Ваальса) или химическими (хемосорбция) силами. Когда поверхность жидкости или твердого тела вступает в контакт с покоящимся газом, диффузия молекул газа протекает по законам молекулярной диффузии, и скорость ее зависит от температуры и давления газа и типа газовых молекул. Скорость переноса молекул Na в мольных единицах на единицу площади за единицу времени описывается законом Фика [c.103]

Адсорбция газа на поверхности твердого тела проходит в 1е-сколько стадий. Первой стадией является перенос молекул газа к внешней поверхности твердого вещества, и эта стадия аналогична диффузии молекул газа через стационарный слой к границе раздела фаз газ —жидкость при абсорбции (раздел 2, с. 107 сл). [c.157]

Обычно считают, что эти три механизма будто бы взаимно исключают друг друга. Однако более подробное изучение приводит к выводу, что все они взаимосвязаны. Так, поверхность жидкости принимает пальцеобразную форму вследствие поверхностной турбулентности. Этот процесс достаточно продолжителен он протекает в течение минут и даже часов. Возможно, что такая форма жидкости образуется также и в результате взаимной диффузии молекул обеих жидкостей через поверхность раздела. С другой стороны, неравномерная диффузия сама может послужить причиной поверхностной нестабильности, как это будет рассматриваться далее. Отрицательное поверхностное натяжение обусловливает термодинамическую неустойчивость и как следствие этого — движение жидкости и разрушение поверхности. Таким образом, на кинематику течения жидкости отрицательное а влияет так же, как и уменьшение а, но более интенсивно. [c.63]

Другая теория развита Эйрингом [1в]. Он рассматривал диффузию в жидкости как активационный процесс (аналогично течению жидкости), в котором участвуют отдельные молекулы. Обе теории только качественно согласуются с экспериментальными результатами. Для процессов переработки полимеров типа рассмотренных в разд. 5.2 представляет интерес диффузия в расплаве либо малых молекул газа (их источником является захваченный воздух или газы, образующиеся при формовании), либо мономеров и растворителей. Гораздо более сложные вопросы диффузии больших или малых молекул в твердых аморфных и кристаллических веществах здесь рассматриваться не будут. [c.124]

Диффузия в объеме подвижной жидкости определяется тем, что межмолекулярные силы взаимодействия в жидкости довольно велики. Поэтому длина свободного пробега молекулы в жидкости равна примерно одному диаметру молекулы, в то время как в газе она составляет примерно 100 диаметров. Отсюда коэффициенты диффузии в жидкости Дж относительно невелики и для молекул небольшой молекулярной массы при комнатной температуре обычно равны 10 см2 с 1. Замена газообразной подвижной фазы жидкой приводит, таким образом, к изменению коэффициента диффузии на несколько порядков. Существенное влияние на Оук оказывает вязкость. Известно, что [c.71]

Такое перескакивание молекул, очевидно, определяет возможность их теплового перемещения в жидкости, или самодиффузии. При увеличении температуры скорость самодиффузии возрастает, так как при этом молекула, расположенная рядом с дыркой, имеет большую вероятность приобрести энергию, необходимую для преодоления энергетического барьера. Помимо этого скорость диффузии растет с температурой из-за увеличения числа дырок в результате термического расширения жидкости. Минимальная энергия, необходимая для того, чтобы молекула жидкости могла переместиться из одного временного положения равновесия в другое, называется энергией активации диффузии. Эта величина зависит от компактности упаковки молекул, их размера и от межмолекулярных сил. [c.56]

Аналогично объясняется и диффузия молекул вещества, растворенного в жидкости. Молекулы вещества в растворе, совершая скачки примерно таким же образом, как и молекулы растворителя, в силу беспорядочности движения не могут оставаться в каком-либо определённом месте, а распределяются в среднем равномерно по всему объему жидкости. Согласно термодинамике это соответствует увеличению энтропии системы. [c.56]

В одном положении равновесия молекула воды совершает в среднем около 1000 колебаний, после чего происходит перескок в другое положение равновесия. Продолжительность пребывания молекулы в одном положении равновесия, т. е. между двумя последовательными перескоками, иногда называют временем оседлой жизни. Из приведенного примера видно, что большую часть времени молекулы жидкости проводят в положениях равновесия, т. е. ведут оседлый образ жизни. При отсутствии внешних воздействий перескоки молекул из одного положения равновесия в другое происходят хаотично во всех направлениях, что приводит к самопроизвольному перемешиванию молекул. Если на жидкость производится внешнее воздействие, то в направлении этого воздействия перескоки становятся более частыми, что и приводит к течению жидкости. В соответствии с соотношением (П1.27) продолжительность оседлой жизни уменьшается с увеличением температуры и зависит от природы жидкости. На основе теории трансляционного движения Я. И. Френкель объяснил зависимость вязкости и молекулярной диффузии от температуры. [c.227]

Можно сказать, что тепловое движение каждой молекулы жидкости состоит частично из колебательных движений около положения равновесия и частично из небольших поступательных движений, когда под влиянием особо сильного N удара соседней молекулы илн нескольких случайных ударов в близких друг другу направлениях молекула настолько далеко удаляется от равновесного положения, что оказывается ближе к некоторому новому положению равновесия. Таким образом, все молекулы жидкости как бы ведут кочевую жизнь, причем кратковременные переезды (скачки из одного положения равновесия в другое) сменяются относительно продолжительными периодами оседлой жизни , (колебание вокруг положения равновесия). Именно сравнительно длительными периодами оседлого существования молекул в жидкостях объясняется, что диффузия в жидкостях происходит гораздо медленнее, чем в газах. [c.56]

Диффузия молекул в жидкости [c.87]

Ей — энергия диффузии молекулы из клетки в жидкости е — основание натуральных логарифмов [c.5]

Все перечисленные явления — диффузия, электрофорез, седиментация— объединяются общим понятием процессы переноса вещества. Помимо этого в химических системах приходится иметь дело с другими процессами переноса. Перенос энергии теплового движения из области с более высокой в область с более низкой температурой — теплопроводность, или, в более широком смысле, теплопередача — приводит к выравниванию температуры в системе. При механическом воздействии на некоторый слой жидкости или газа, например при действии лопасти вращающейся мешалки, молекулам слоя сообщается дополнительный импульс, приводящий слой в движение. Этот импульс частично переносится к молекулам прилегающих слоев, увлекая их вслед за начавшим перемещаться слоем. Перенос импульса к молекулам жидкости или газа в направлении, перпендикулярном направлению перемещения, обусловливает наличие у них вязкости (см. 8.2). [c.323]

Жидкость — система динамическая. Атомы или молекулы, сохраняя ближний порядок во взаимном расположении, участвуют в тепловом движении, которое сложнее, чем в кристалле. Атомы и молекулы жидкости совершают колебания, как в кристаллах, но положения равновесия, относительно которых происходят эти колебания, не остаются фиксированными. Совершив некоторое число колебаний около одного положения равновесия, молекулы перемещаются в соседнее положение, обусловливая явление диффузии. [c.8]

Набухание представляет собой самопроизвольный процесс поглощения ВМС больших объемов низкомолекулярной жидкости, сопровождающийся значительным увеличением объема ВМС. В отличие от процесса растворения низкомолекулярных веществ, где осуществляется диффузия растворяемого вещества в растворитель, в процессе растворения ВМС происходит главным образом диффузия молекул растворителя в высокомолекулярное вещество. Это обусловлено двумя факторами I) большей подвижностью маленьких по сравнению с макромолекулами ВМС молекул растворителя 2) неплотной упаковкой макромолекул ВМС. В результате теплового движения этих макромолекул возникают свободные межмолекулярные объемы, куда могут проникать маленькие молекулы растворителя. [c.363]

Диффузия относится к процессам переноса. Механизм явления диффузии в жидкостях близок механизму диффузии в твердых телах, но существенно отличается от процессов диффузии в газах. В газах основным является представление о длине свободного пробега, теряющее смысл в жидкостях. Кроме того, сильт взаимодействия между молекулами оказывают сильное влияние на характер их движения. Феноменологическая теория диффузии вводит эмпирический параметр — коэффициент диффузии Z), определяемый свойствами растворителя и растворенного вещества. В микроскопической статистической теории проводится расчет iiToro коэффициента. Связь микроскопического и макроскопического описаний диффузии осуществляется через коэффициент ди( )фузии D. [c.46]

Как отмечал Фрумкин, и при смачивании твердого тела следует учитывать возможность образования на его поверхности адсорбционного слоя или тонкой нленки в равновесии с макроскопической жидкой фазой образование такого слоя может происходить либо за счет переноса вещества жидкой фазы через пар, либо механизмом диффузии (миграции) молекул жидкости по поверхности твердого тела. [c.103]

Поскольку в процессе двухосного растяжения образцов ПЭНП при X > Х,,р происходят рекристаллизация и, очевидно, разрыхление структуры, то этим обусловливается значительное увеличение проницаемости и скорости диффузии. Однако вплоть до разрушения образцов в их структуре сквозные субмикродефекты и микротрещины не образуются. Диффузия молекул жидкости осуществляется по активационному механизму, так же как и в докритической области. Независимость коэффициентов О и Р от давления среды доказывает данные предположения. Некоторое постоянно наблюдаемое уменьшение значений Р с повышением давления можно объяснить возникновением сжимаемых напряжений в испытуемых образцах ПЭНП (см. раздел II.2). [c.96]

В тех случаях, когда скорости гетерогенных химических реакций, проводимых на твердых катализаторах, лимитируются диффузией реагируюищх веществ к зоне реакции, часто оказывается целесообразным применять тонко измельченные катализаторы для ускорения внутренней диффузии и создавать интенсивное перемешивание в зоне реакции с целью увеличения скорости внешней диффузии. Для систем жидкость — жидкость скорость реакции может лимитироваться диффузией молекул из объема к поверхности раздела фаз и через пограничный слой. Для интенсификации процесса в системах жидкость — жидкость увеличивают поверхность фазового контакта реагирующих веществ путем увеличения их степени дисперсности и интенсивного перемешивания. [c.273]

Для оценки скорости диффузии обычно пользуются коэффициентом молекулярной диффузии. В связи с тем, что молекулярная теория жидкостей разработана относительно слабо, то невозможно оценивать коэффициент диффузии в жидкостях с такой же точностью, как, например, для газов. Учитывая то, что остатки являются многокомпонентными смесями высокомолекулярных соединений, диффузионные явления в которых осложнены стерическими факторами и межмолекулярными взаимодействиями, обычно прибегают к различного рода упрощениям, в частности условно относят рассматриваемую смесь к двухкомпонентной. Например, дисперсную фазу относят к компоненту 1, а дисперсионную среду, в которой диффундирует дисперсная фаза, к компоненту 2. Для количественной оценки значений коэффициентов молекулярной диффузии в растворах могут быть использованы эмпирические корреляции, которые достаточно подробно рассмотрены Саттерфилдом [27]. Так, для оценки коэффициента диффузии В молекул соединений с относительно малыми размерами широко используется соотношение Вильке и Чанга [c.29]

Опыты по определению изменения устойчивости эмульсии системы "узеньская нефть —0,1 %-й водный (на морской воде) раствор ДМАБАХ" для различных температур показали, что по сравнению с оптимальной температурой адсорбции сульфонола НП-1 из пресной воды на поверхности мангышлакской нефти происходит некоторый сдвиг в зону повышенных температур (около 60 °С). Это, очевидно, объясняется тем, что несколько большие, чем у сульфонола, размеры молекул данного катионного ПАВ обусловливают меньший коэффициент диффузии молекул ПАВ к границе раздела "жидкость-жидкость", что приводит к лучшему гелеобразованию на поверхности глобул нефти при более высокой температуре. При повышении же температуры системы свыше [c.100]

Перегонке подвергались смеси, содержащие 69% бензола и 31% нефтяного остатка или 7% бензола и 93% остатка. Скорость процесса отгонки бензола из смеси определяли по точке 50%-ого отгона бензола. Было показано, что в первом случае скорость испарения бензола более высока, чем во втором. Повышение скорости испарения бензола при добавке нефтяного остатка к нему объясняется тем, что нефтяной остаток растворяется в большем количестве бензола, не образуя структуры в жидкости. При больших концентрациях остатка в жидком бензоле образуется некоторая струк хура, через которую затруднена диффузия молекул бензола к поверхности испарения, что затрудняет процесс кипения жидкости, снижает скорость испарения и повышает температуру кипения. Указанные макрокинетические явления затрудняют процесс испарения жидкости. Кроме того, при повышении содержания нефтяного остатка в жидком бензоле он в большей степени входит в сольватные оболочки, образующиеся вокруг нефтяных частичек, и в этом случае межмолекулярные взаимодействия играют отрицательную роль в отношении интенсивности процесса перегонки нефтяных систем. [c.103]