Основные законы молекулярной диффузии

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИФФУЗИИ 1. Вывод законов Фика [c.127]

Природа возникновения продольного и радиального перемешивания весьма сложна. Исходя из теории массообмена, в настоящее время считают, что перемешивание возникает в результате молекулярной и конвективной диффузии. Молекулярная диффузия — это перенос массы вещества молекулами (область микрокинетики). Основным законом молекулярной диффузии является первый закон Фика, согласно которому количество продиффундировавшего вещест- [c.105]

Согласно основному закону молекулярной диффузии [c.265]

Диффузия в пористых катализаторах. Перепое компонентов реакционной смеси внутри гранулы катализатора осуществляется главным образом посредством диффузии. Интенсивность диффузии внутри гранулы зависит от фазового состояния и состава реакционной смеси, физических свойств компонентов, составляющих реакционную смесь, строения пористой структуры катализатора, температуры и давления каталитического процесса. При изучении диффузии внутри пористого катализатора прежде всего необ.хо-димо учитывать влияние строения пористой структуры на интенсивность диффузии. Пористость катализатора, размер пор, их извилистость, форма и взаимное расположение — основные свойства пористой структуры, оказывающие влияние на интенсивность диффузии компонентов реакционной смеси внутри гранулы катализатора. Пористость катализатора, равная объему свободного пространства в единице объема пористой массы, определяет долю сечения гранулы катализатора, доступную для диффузии. Извилистость пор характеризует увеличение среднего пути диффузии, относительно длины в направлении, перпендикулярном внешней поверхности гранулы. Размер пор определяет механизм диффузии реагентов внутри пористой массы катализатора, если реакционная смесь является газофазной. При диффузии газов в порах молекулы каждого компонента реакционной смеси испытывают сопротивление своему движению в результате столкновения с молекулами других компонентов и с поверхностью пор. Если размер поры значительно превосходит длину среднего свободного пробега молекул газа, то число взаимных столкновений между молекулами будет значительно больше числа столкновений молекул с поверхностью поры. Перенос вещества будет протекать по закону молекулярной диффузии в свободном пространстве. Если размер пор значительно меньше длины среднего свободного пробега молекул газа, то молекулы сталкиваются преимущественно со стенками пор и каждая молекула двигается независимо от остальных. Такая диффузия называется кнудсеновской. В случае, когда длина среднего свободного пробега молекул газа соизмерима с размером пор, имеет место переходный режим диффузии. На режим диффузии жидкостей размер пор не оказывает влияния пока не становится соизмеримым с размером молекул жидкости. [c.60]

Это же количество вещества с1М может быть определено другим способом. У поверхности раздела фаз вещество переходит в другую фазу за счет молекулярной диффузии. На этом участке пути количество переданного из фазы в фазу вещества дМ можно найти исходя из основного закона молекулярной диффузии [c.268]

В то же самое время основной закон молекулярной диффузии дает это количество перемещенного газа в виде выражения [c.67]

Основной закон молекулярной диффузии (закон Фика) устанавливает связь между количеством экстрагируемого вещества с10 (кг) и основными параметрами процесса [c.957]

I. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИФФУЗИИ [c.132]

ЦПМ является основным барьером, обеспечивающим избирательное поступление в клетку и выход из нее разнообразных веществ и ионов Осуществляется это с помощью разных механизмов мембранного транспорта. Молекулы воды, некоторых газов (таких, как О2, Н2, N2) и углеводородов, концентрации которых во внешней среде выше, чем в клетке, проходят через ЦПМ внутрь клетки посредством пассивной диффузии. Движущей силой этого процесса служит градиент концентрации вещества по обе стороны мембраны. Основным соединением, поступающим в клетку и покидающим ее таким путем, является вода. Движение воды через мембрану, подчиняющееся законам пассивной диффузии, привело к выводу о существовании в мембране пор. Эти поры пока что не удалось увидеть в электронный микроскоп, но некоторые данные о них были получены косвенными методами. Расчетным путем установлено, что поры должны быть очень мелкими и занимать небольшую часть поверхности ЦПМ. Высказывается предположение, что они не являются стабильными структурными образованиями, а возникают в результате временных перестроек молекулярной организации мембраны. [c.43]

Основные законы молекулярной диффузии. ........ [c.507]

Смолистые вещества растворяются в растворителе внутри сосновой древесины и распределяются в нем в основном по закону молекулярной диффузии. Как показывают исследования, избирательная сорбция растворителя — бензина или смолистых веществ древесиной отсутствует. Скорость растворения смолистых веществ будет прямо пропорциональна а) величине поверхности смолистых веществ, которая зависит от степени смолистости древесины и других особенностей размещения в ней смолистых веществ б) градиенту диффузии, который зависит от концентрации раствора, и в) температуре. Скорость растворения обратно пропорциональна вязкости растворителя, в свою очередь [c.247]

Диффузия в потоке. В ламинарном потоке жидкости массообмен между соседними слоями происходит только за счет молекулярной диффузии. Если профиль скорости жидкости известен, то для некоторых случаев возможно вычислить скорость массопередачи в потоке жидкости с помощью основных уравнений молекулярной диффузии. Однако для турбулентного потока такие расчеты вообще невозможны, так как законы массопередачи за счет турбулентности потока изучены еще недостаточно. В таких случаях определение скорости массопередачи производится часто эмпирическими методами. [c.397]

При действии агрессивной среды (деструкция, набухание) на резину, находящуюся под постоянной растягивающей нагрузкой, время до ее разрушения определяется скоростью диффузии среды и нагрузкой и может быть рассчитано из формулы, связывающей время до разрыва резины и напряжения х=Ва , и закона суммирования повреждений Бейли в предположении, что напряжением в слое резины, в который проникла жидкость из-за уменьшения модуля упругости, практически можно пренебречь. Такой способ расчета можно использовать, например, для резины из бутилкаучука в азотной и уксусной кислоте. При локальном разрушении (образование трещин), как, например, при контакте резины из СКФ с азотной кислотой, разрыв происходит быстрее, чем следует по расчету, из-за наличия концентраторов напряжения. Ряд особенностей разрушения резин при растяжении связан с изменением их структуры, основным из которых является ориентационное упрочнение. Молекулярная ориентация при растяжении сопровождается разрушением слабых структур (размягчение) и приводит к появлению так называемой критической деформации екр, т. е. в результате увеличения деформации растяжение резины приводит к уменьшению ее долговечности только до определенной критической деформации, выше которой долговечность увеличивается (до определенной степени деформации). При действии жидких сред вследствие набухания резины, более равномерного распределения напряжений, ослабляющих роль ориентационного упрочнения в вершинах трещин, область критической деформации сдвигается в сторону больших деформаций по сравнению с действием той же газообразной среды (табл. 4.10). [c.124]

Соответственно уравнению 21 логарифм разности между концентрацией Со на поверхности жидкости и концентрацией С в любой другой точке жидкости изменяется с течением времени т по линейному закону. Это свойство является основным для молекулярной диффузии при квазистационарном процессе. Данные свойства не зависят от начальных условий, так как если взять производную от 1пф по времени, исключается коэффициент Ль а только он и зависит от начальных условий. [c.192]

Внутренняя диффузия передаваемого вещества в твердой фазе происходит совершенно аналогично молекулярной диффузии, и математическое выражение основного закона массопроводности тождественно выражению закона Фика [c.37]

Казалось бы, из работ Грэма и его современников, не обнаруживших заметной диффузии и осмотического давления в коллоидных растворах и считавших это отсутствие одним из отличительных признаков коллоидов, следует отрицательный ответ на этот вопрос. Однако последующие данные привели, несомненно, к положительному ответу. Более того, оказалось возможным движение коллоидных частиц, в отличие от молекул, наблюдать непосредственно. Удалось вывести основные законы, общие для молекул и коллоидных частиц. Экспериментальное их подтверждение явилось на рубеже XIX—XX вв. триумфом молекулярно-кинетической теории, завоевавшей всеобщее признание. Эти экспериментальные факты в значительной степени связаны с броуновским движением, долгое время остававшимся загадкой. [c.26]

Экстрагирование бурых углей осуществляется в экстракторах периодического действия. В качестве растворителя применяют бензин, бензол, бензин-бензол и спирто-бензол. Лучшие результаты дают смеси растворителей. Процесс экстракции битумов подчиняется в основном законам массопередачи. Миграция молекул битума из глубины частичек ТГИ в поверхности осуществляется за счет массо-проводности по открытым каналам и может быть описана уравнением молекулярной диффузии [c.251]

Законы термодинамики, которые обсуждались в гл. 4, позволяют определить равновесное состояние химически реагирующей системы. Если предположить, что химические реакции протекают достаточно быстро по сравнению с другими процессами, такими как диффузия, теплопроводность, и, собственно, самим потоком, термодинамика позволяет описать систему локально (см. 13.1). Однако в большинстве случаев химические реакции протекают за времена, сравнимые с характерными временами потока и процессов молекулярного переноса. Поэтому необходима информация о скоростях химических реакций, т.е. информация, которую предоставляет химическая кинетика. Таким образом, необходимо обсудить основные законы химической кинетики, которые основаны на макроскопических наблюдениях. В настоящей главе будет показано, что эти макроскопические законы скоростей химических реакций являются следствием микроскопических явлений, связанных со столкновениями между молекулами и атомами. [c.82]

Основные научные работы посвящены изучению диффузии газов и коллоидной химии, одним из основателей которой он является. Обнаружил (1829), что скорость диффузии газа обратно пропорциональна корню квадратному из его молекулярной массы (эта зависимость названа законом Грэма). Изучая различные формы фосфорной кислоты, показал (1833), что они отличаются содержанием атомов водорода, которые могут быть за- [c.155]

Как известно [9, 12], размывание хроматографических зон объясняется обычно диффузионными и кинетическими факторами. Продольное диффузионное расширение хроматографической полосы вызывают молекулярная и вихревая диффузии. Эти причины приводят к симметричному размыванию узкой начальной пробы. При рассмотрении этой группы причин размывания следует отметить, что, хотя начальная ширина зон примесей и основного вещества одинакова, концентрация в максимуме зоны основного компонента в 10 —10 раз превышает соответствующую величину для примесей. Следовательно, зона основного компонента в соответствии с первым законом Фика (вследствие большего градиента концентраций) должна размываться в значительно большей мере, чем зоны примесей. [c.55]

Основные количественные закономерности вязкого трения аналогичны закономерностям молекулярного механизма переноса тепла— теплопроводности и молекулярного механизма переноса вещества — диффузии. Все три процесса описываются аналогичными законами (2.15) — (2.17). [c.179]

Число Авогадро. Равное число грамм-молекул различных газов при одинаковой температуре и одинаковом давлении занимает равный объем. Согласно закону Авогадро, в равных объемах различных газов при одинаковых условиях содержится одинаковое ч-исло молекул. Следовательно, одна грамм-молекула любого газа содержит одно и то же число молекул. Это число называется числом Авогадро. По наиболее точным измерениям это число Авогадро равно 6,023-10 . Оно определено различными методами (измерение вязкости газов, коэффициента диффузии, электропроводности электролитов и др.). Совпадение результатов, полученных многими методами, служит доказательством справедливости закона Авогадро и основных положений атомно-молекулярного учения. [c.23]

Из этого графика видно, что вблизи поверхности распределение температуры следует линейному закону, затем прямая переходит в кривую, асимптотически приближаясь к температуре окружающей среды. Отсюда можно сделать предварительный вывод о том, что вблизи самой поверхности тела перенос происходит в основном молекулярным путем (диффузия пара в слое инертного газа). По мере удаления от поверхности молекулярный перенос заменяется молярным (передача тепла конвективными потоками), который постепенно усиливается, и наконец, становится единственным способом переноса в турбулентном потоке. [c.141]

Следовательно, в принципе кинетическая теория газов может быть использована следующим образом. Предположим, что мы можем решить уравнение Больцмана либо точно, либо сделав обоснованные приближения. Это дает возможность выразить векторы потоков, т. е. тензор напряжения, вектор теплового потока и скорости диффузии, через молекулярные свойства газа, проверить справедливость определяющих уравнений и замкнуть полученную вьппе систему законов сохранения. Именно в этом и будет заключаться основная цель остальной части настоящей книги. [c.78]

Согласно основному закону молекулярной диффузии, Мх = >=—0 йуйг(1х, [c.245]

Для практических расчетов интенсивности массообменных процессов наибольший интерес представляет величина потока целевого компонента от поверхности к основной массе среды-носителя. В пределах рассматриваемой модели обновления поверхности поток компонента имеет чисто диффузионную природу, поскольку в интервале времени от начала (т = 0) до окончания (т = т ) времени контакта объемчик считается находящимся около поверхности в неподвижном состоянии. Следовательно, поток компонента от поверхности вычисляется согласно закону молекулярной диффузии (5.5), в котором градиент концентрации grade для одномерной задачи упрощается до производной концентрации по единственной координате х. Значение производной должно быть взято при л = О, т. е. на самой поверхности уд = -D d /dx) Q. Вычисление производной состоит в дифференцировании решения (5.19), для чего необходимо брать производную по х от определенного интеграла, в котором переменная х содержится лишь в верхнем пределе. Используя известное правило дифференцирования определенного интеграла по параметру, получим выражение для мгновенного значения диффузионного потока [c.354]

Основные выводы и положения П. С. Коссовича были подтверждены многими исследователями и в том числе американскими учеными Льюисом и Шервудом в 1925—1930 гг. Эти зарубежные исследователи получили аналитические зависимости кинетики процесса сушки, исходя из предположения, что перенос влаги внутри материала описывается законом диффузии Фика. Тщательными экспериментами Б. А. Поснова, Я. М. Миниовича, И. И. Палеева, А. А. Шумилина и других было установлено, чтО перенос влаги не соответствует закону молекулярной диффузии, а происходит под действием ряда причин. [c.9]

Диффузия и растворение различных веществ в твердых органических соединениях представляют интерес для многих областей физики и химии. Значение равновесной концентрации сорбированного вещества зависит от физической и химической природы сорбата и сорбента, а также от таких внешних факторов, как температура, давление и концентрация компонентов. Скорость достижения равновесной концентрации сорбента или в общем случае скорость, с которой вещество переходит из одной части системы в другую в результате случайного молекулярного движения, обусловливается процессом диффузии. Этот процесс приводит к выравниванию концентраций в пределах одной фазы, а в отсутствие усложняющих межфазных эффектов к выравниванию химического потенциала данного вещества в различных фазах. Законы диффузии связывают скорость переноса сорбируемого вещества с градиентом концентрации или в более общем случае с градиентом химического потенциала — основной движущей силой диффузии. [c.229]

Согласно уравнению (5-3) осевая концентрация меняется с расстоянием по закону С х К Однако уже первые экспериментальные исследования атмосферной диффузии, проведенные до второй мировой войны в Портоне (Англия), выявили качественные расхождения с формулой (5.3). Так, согласно этим экспериментам, концентрация изменялась по закону С [42]. Причиной таких расхождений является качественное отличие турбулентной диффузии от молекулярной. Коэффициенты турбулентной диффузии не являются постоянными величинами, а зависят от размеров облака примеси, поскольку в каждый момент времени рассеивание облака определяется в основном вих-)ями, соизмеримыми с ним по величине (см. А. Н. Колмогоров 21], А. М. Обухов [22]). [c.68]

В условиях простого физического рестрорения в первую очередь обогащаются веществом тг слои жидкости, которые примыкают к поверхности растворения. С возрастанием концентррции и приближением ее к концентрации насыщения эти слои теряют способность воспринимать вещество, и поэтому дальнейшее растворение связано с отводом вещества из областей вблизи поверхности растворения в основную массу раствора Механизмом такого отвода является молекулярная или конвективная диффузия. Именно этим объясняется интерес к диффузии при изучении процессов растворения. В 1855 г. А. Фик установил закон, в соответствии с которым плотность диффузионного тока прямо пропорциональна градиенту концентрации [c.14]

Расчет адсорбционного поглощения и разделения смеси веществ требует знания закономерностей переноса массы в многокомпонентных жидких смесях. Процессы nefteHO a в смесях обладают рядом принципиальных особенностей в сравнении с переносом в бинарных растворах. Теоретической базой исследования переноса массы в смесях является термодинамика. необр атимых процессов, в основу которой положен линейный закон Онзагера, утверждающий, что между потоками и силами, вызывающими потоки, имеет местО/ линейная зависимость, отражающая Д ействв как основных, так и перекрестных эффектов. Перекреетиые эффекты имеют место и при диффузии многокомпонентной смеси веществ. В этом случае на потоки массы отдельных компонентов смеси влияют не только их собственные градиенты концентраций, но и конц ентрации других компонентов. Так, например, плотности молекулярных диффузионных потоков У, необходимо задавать в виде [c.136]

Диффузия в газах. Явление переноса массы вещества атомами, молекулами или потоками газа называется диффузией. В неподвижной среде перенос массы осуществляется только за счет атомов и молекул. Такая диффузия называется молекулярной. В движущейся среде перенос массы осуществляется в основном потоками — ламинарным и турбулентным. Такая диффузия называется конвективной. Если конвекция происходит под действием разности концентраций, то она называется свободной. Конвекция, происходящая под действием внещней силы, называется вынужденной. Процесс диффузии, не изменяющийся во времени, называется стационарным. Если процесс диффузии изменяется во времени, то он называется нестационарньш. Практическое значение имеет диффузия газов в конденсированных состояниях (жидком или твердом) или диффузия к поверхности раздела. Поэтому важно знать законы ди( узии в количественной форме. [c.206]