Ячейки, в которых отсутствует конвекция

А. Ячейки, в которых отсутствует конвекция [c.161]

Единственными параметрами, входящими в уравнение (6-4), которые отличаются для растворов полимеров, являются характеристики самих растворов Z) и т]. Поэтому, очевидно, было бы удобно исследовать особенности полимерных растворов в ячейке в отсутствие конвекции. Большая часть таких исследований проведена на системе полистирол — толуол, и только данные, полученные именно на такой системе, будут рассмотрены в этом разделе. [c.163]

Стационарная диффузия является частным случаем более общей ситуации, когда концентрации и потоки изменяются во времени. Общепринятый экспериментальный метод измерения Dab в бинарных газовых системах включает цилиндрическую ячейку, разделенную перегородкой, которую можно удалить. Газ Л вначале заполняет объем ячейки по одну сторону от перегородки, а газ — по другую ее сторону. Перегородка удаляется, и газам предоставляется возможность диффундировать при постоянных температуре и давлении в отсутствие конвекции. Концентрация в каждой точке системы изменяется во времени, приближаясь к тем предельным значениям, которые были бы получены при смешении двух исходных количеств газов. В отличие от случаев, изложенных в разделах 3.3 и 3.4, концентрация в любой точке рабочего пространства изменяется как во времени, так и с изменением местоположения рассматриваемой точки. [c.82]

Т. е. верхний раствор будет просто плавать па поверхности нижнего. Предположим теперь, что появляются небольшие изменения температуры в растворе (а они бывают всегда). Поскольку с повышением температуры плотность большинства растворов уменьшается, эти колебания температуры будут приводить к локальным инверсиям плотности (т. е. области с большей плотностью будут располагаться над областями с меньшей плотностью), что будет в свою очередь вызывать локальные перемеш ения жидкости, называемые конвекцией. Этот эффект обычно невелик и не оказывает существенного влияния на положение начальной границы, поскольку разность плотностей на границе обычно достаточно велика для того, чтобы перемешивания через границу не происходило (до тех пор, пока разность температур не становится больше 10—20°). Однако при седиментации изучаемые молекулы будут двигаться через более плотный нижний слой, где такая конвекция способна разрушить любую существующую зону. Введение крутого градиента плотности дает гарантию, что различия в плотности, способные вызвать потоки внутри градиента, могут быть результатом только очень больших изменений температуры. Второй важной функцией градиента плотности является предотвращение перемешивания в результате механических воздействий любое возмущение будет нейтрализоваться стремлением системы вернуться к положению, при котором область с низкой плотностью расположена над областью с высокой плотностью. Кроме того, градиент позволяет решить еще одну проблему. Рассмотрим систему без градиента и без возможных температурных колебаний и механических воздействий, в которой седиментирующие молекулы уже проникли в нижний слой и образовали зону. В этой зоне наличие молекул увеличивает плотность раствора благодаря их собственному вкладу в плотность (обычно этот эффект очень мал, однако при использовании высоких концентраций он может быть значительным). Таким образом, плотность зоны больше плотности раствора сразу под ней, что приводит к появлению конвективных токов в зоне по направлению к дну ячейки. Если вместо этого седиментацию проводить в предварительно полученном градиенте концентрации, то седиментирующие молекулы будут постоянно проходить через область с большей плотностью. При этом плотность каждой области будет продолжать увеличиваться, однако при достаточно крутом градиенте вклад молекул в плотность будет недостаточным, чтобы привести к инверсии плотности, и система поэтому остается стабильной. Чаще всего для получения градиента используется сахароза, что связано с доступностью ее в чистом состоянии, низкой стоимостью и отсутствием взаимодействий с большинством химических реагентов, ферментов, а также возможностью применения оптических методов анализа. Если изучаемая макромо- [c.310]

Конвективные явления. Не обязательно для всех этих явлений, чтобы на пути потока жидкости встретилось твердое препятствие. Бывают случаи, когда в чистой жидкости, первоначально неподвижной, возникает сначала плавное, а затем и вихревое течение. Например, это происходит при конвекции. Конвекция — очень распространенное явление, которое наблюдается, если подогреть слой жидкости снизу, а верхний слой оставить холодным. При этом более холодные, а значит, более плотные, верхние слои стремятся опуститься вниз, в то время как более теплые, т. е. менее плотные, нижние слои устремляются вверх под действием сил Архимеда (рис. 5). Плавный процесс движения начинается, когда выталкивающие силы Архимеда сравняются с силами трения и превзойдут их. Естественно, что слоистое течение между пластинами не может в одной точке начаться, а в другой оборваться. Оно должно быть замкнутым вследствие закона сохранения массы, т. е. иметь вид каких-то слоеных ячеек (рис. 5). На одном краю ячейки жидкость теплее, а на другом — холоднее, чем было бы в отсутствие движения. Но тогда по соседству с данной ячейкой равноправно должны появиться и другие такие же. Так и получается на опыте, что вдоль пластинки жидкость разбивается на подобные конвективные ячейки. Чем больше [c.14]

Рассмотрим теперь некоторые простейшие примеры, когда уравнения диффузионной кинетики могут быть точно решены. Существенное упрощение достигается, если отсутствуют миграция и конвекция, а диффузия происходит в стационарных условиях, т. е. в условиях, если распределение концентрации у поверхности электрода не зависит от времени йс1(И = 0. Миграцию можно исключить, если добавить в раствор избыток посторонней соли, ионы которой не участвуют в электродном процессе. Такой электролит называется индифферентным электролитом или электролитом фона. Чем ьыше концентрация фонового электролита, тем меньше сопротивление раствора и тем меньше при заданном I омическое падение потенциала в растворе, приводящее к явлениям миграции. Чтобы исключить влияние размешивания электролита, можно, например, проводить опыты, используя небольшие плотности тока в течение коротких промежутков времени, что позволяет избежать разогрева электролита и размешивания его при случайных вибрациях ячейки и т. п. [c.162]

Мейер с соавторами [133, 134] наблюдали в эксперименте эффекты периодической модуляции температуры пластины, ограничивающей слой сверху, и сравнили их с теоретическими предсказаниями работ [130, 131]. Авторы использовали воду при температуре, близкой к 50,6° С, и круглый резервуар с Г = П. В отличие от рассмотренных выше случаев небус-синесковой конвекции, которая образует преимущественно однородные структуры валов или шестиугольников, в этом эксперименте оба типа ячеек могут сосуществовать в единой структуре, если Я прина, лежит интервалу, где оба типа устойчивы гистерезиса, связанного с переходами между этими типами, не наблюдается. Авторы объясняют этот эффект отсутствием потенциала для слоя с термической модуляцией и, следовательно, отсутствием предпочтительной формы конвекции. Границы интервалов значений К, в которых устойчивы шестиугольники, валы или оба типа течений одновременно, а также направление циркуляции в шестиугольных ячейках, согласуются с теорией. Впрочем, все сказанное относится к умеренным амплитудам модуляции. Большие амплитуды приводят к тому, что при всех исследованных значениях К структуры состоят из случайно распределенных ячеек. [c.82]

Несмотря на ряд преимуществ осциллографической полярографии перед обычной, из которых прежде всего нужно отметить практическое отсутствие влияния конвекции иа иолуче1ИПз1е результаты и лучшие условия для обновления индикаторного электрода, она не нашла еще достаточно широкого применения при исследованиях в расплавленных солях. Нами было проведено осциллополя-рографическое исследование в расплавленных хлоридах для выявления ее возможностей прн электрохимических исследованиях в расплавленных солях. Было исследовано поведение хлоридов серебра, свинца и кадмия иа фоне эквимолярной смеси хлоридов калия и натрия при 740° С, а также изучены температурные зависимости диффузионных токов в интервале 700—900° С. Ячейкой в наших экспериментах служил кварцевый стакан. В качестве индика- [c.256]

НОЙ И вынужденной конвекции, коща на верхней границе купола возникает весьма чувствительный баланс между поперечной профильной дисперсией (стремящейся обеспечить отток растворенных солей вверх) и нисходящей плотностной конвекцией. Численная программа TOUGH, основанная на методе сопряженных градиентов, обеспечивала расчет скоростей и массовых градиентов на границах блоков не только в ортогональном, но и в параллельном им направлении, что давало повыщенную точность реализации поперечной дисперсии. Были также включены утонченные процедуры для проверки текущих результатов счета на ложную сходимость, для чего итерации на каждом щаге продолжались до достижения весьма малых невязок по балансу массы, аккумулируемой в каждом блоке. Результаты моделирования оказались даже качественно отличными от полученных ранее с помощью других численных программ и исключительно чувствительными к численной поперечной дисперсии, особенно в периоды времени, близкие к стабилизации процесса. Для достижения стационара требуются времена порядка сотен лет, причем при сравнительно слабой поперечной дисперсии вообще не возникает конвективной ячейки и растворенная соль выносится на поверхность в области разгрузки инфильтрующихся вод. Как характер процесса, так и время достижения стационара сильно зависят от начальных условий при задании исходного ореола рассолов над соляным куполом, их вовлечение в конвективный процесс происходит крайне медленно и общее время ста-билизации увеличивается в несколько раз (по сравнению с вариантом моделирования, при котором в начальный момент естественные рассолы над куполом отсутствуют). [c.409]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология