Механизм диффузии в жидкостях

Это осложняет рассмотрение механизма диффузии жидкостей и газов в напряженно-деформированных полимерах и требует большого количества экспериментальных данных, полученных в сравнимых условиях [461. [c.80]

Когда поры настолько велики, что молекулы сталкиваются между собой чаще, чем со стенками пор, механизм диффузии тот же, что и в объеме газа или жидкости. Если О — коэффициент молекулярной диффузии, то мы можем определить эффективный коэффициент диффузии в порах как [c.131]

Теперь рассмотрим особенности механизма диффузии в реакторах с твердой насадкой. В принципе этот процесс характеризуется неупорядоченным поперечным отклонением и перемешиванием жидкости или газа, обусловленным присутствием твердых частиц. Основное внимание сосредоточим не на продольной, а на поперечной (радиальной) компоненте диффузии этого вида. [c.61]

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]

Разрушение структуры может происходить по двум механизмам— энергетическому и энтропийному. Это разделение следует из общего уравнения в общей теории Эйринга — вязкости и диффузии жидкостей [c.150]

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]

Растекание жидкости по твердым телам и смачивание во многих случаях приводят к образованию устойчивых тонких пленок, находящихся в равновесии с объемной фазой [4]. Механизм растекания даже при отсутствии осложняющих явлений (испарение, растворение в твердом теле, химическая реакция) сложен. Растекание может обусловливаться движущей силой, связанной с поверхностными явлениями и вязким сопротивлением жидкости [1, 3]. Один из предельных механизмов растекания жидкости связан с молекулярной поверхностной диффузией [1]. [c.51]

Наиболее детально механизмы процесса перехода при естественной конвекции воды исследовались в работах [54, 74, 127]. До этого, например, в работах [98, 153], изучалось в основном турбулентное течение, но были получены некоторые экспериментальные данные и для области перехода. Результаты этих исследований позволяют представить общую картину перехода в воде. Она показана на рис. 11.4.1 для некоторого заданного теплового граничного условия. Изолированная область турбулентности появляется сначала в более толстом динамическом пограничном слое, а затем в тепловом пограничном слое. По мере ее расширения с увеличением расстояния по потоку рост средней скорости замедляется по сравнению с ламинарным режимом течения. Профиль средней скорости также начинает отличаться от профиля для ламинарного пограничного слоя. Возмущения становятся довольно интенсивными, в результате возникает диффузия жидкости из теплового пограничного слоя во всю область динамического пограничного слоя, что вызывает изменение профиля средней температуры. Это сигнализирует о начале перехода в тепловом пограничном слое. Динамический и тепловой пограничные слои перемешиваются, и толщина их возрастает. Конец области [c.38]

Поскольку в расплавах, в двухфазных гетерогенных системах транспорт реагирующих молекул осуществляется посредством диффузии, то на основе закона Фика, используя уравнение Стока-Эйнштейна, учитывая механизм диффузии в жидкости и расплавах, рассчитав деформацию химической связи при образовании активированного комплекса и вязкость реакционной массы, были рассчитаны скорости транспорта реагентов при различных температурах по формуле [c.12]

Рассмотренный выще механизм диффузии и течения низкомолекулярных жидкостей значительно осложняется при переходе к высокомолекулярным системам, так как дырки недостаточно велики, чтобы вместить всю огромную полимерную молекулу. Кроме того, хаотично двигаясь и сталкиваясь, макромолекулы под действием межмолекулярных сил объединяются в агрегаты или ассоциаты, в которых они переплетены и расположены частично упорядоченно. Возникающая при этом надмолекулярная структура (флуктуационная сетка) затрудняет взаимное скольжение макромолекул, т. е течение полимера. Наконец, для перемещения [c.402]

До сих пор речь шла только о макроскопической вязкости полимера, которая очень велика и обусловлена взаимодействием целых макромолекул при их скольжеНии относительно друг друга. Вместе с тем величина вязкости, найденная по скорости диффузии небольших молекул в полимере и зависящая от движения отдельных сегментов его цепи ( микроскопическая вязкость ), близка к вязкости простой низкомолекулярной жидкости, молекулы которой ведут себя подобно сегментам Микроскопическая вязкость тесно связана с газопроницаемостью полимеров, с диффузией (и растворимостью) газов в них, во многом напоминающей по своему механизму течение жидкостей и имеющей очень большое практическое значение (автомобильные камеры, защитные покрытия, упаковочный материал, мембраны для разделения смесей газов и т. д). Газопроницаемость высокомолекулярных соединений [19] зависит от химической и надмолекулярной структуры полимера (наличие полярных групп, кристалличность или аморфность), формы, гибкости и ориентации макромолекул, характера межмолекулярного взаимодействия и т. д существенное значение также имеют природа газа (полярность, молекулярная масса, форма, непредельность) и температура. [c.405]

Как уже отмечалось, проникновение жидких реагентов во внутренние области волокна протекает по двум механизмам диффузией молекул через плотные элементы материала и транспортировкой (течением) жидкости через капиллярные каналы и поры. Окорости проникновения по этим. механизмам резко различны. Скорость проникновения воды даже через тонкие аморфные пленки продуктов гидролиза целлюлозы путем диффузии может быть косвенно оценена из следующего эксперимента. [c.220]

Полезно рассмотреть еще один вопрос, связанный с соотношением механизмов отделения жидкости из формующегося волокна. Он относится к скоростям диффузии и застудневания. Если застудневание протекает медленно и участку быстрого нарастания вязкости предшествует относительно большой индукционный период, в котором вязкость практически не изменяется (рис. 117), то процессы диффузионного удаления растворителя из формующегося волокна успевают в значительной степени пройти до полного застудневания его по всему сечению. При этом оказывается отвердевшим лишь небольшой поверхностный слой волокна, как бы фиксирующий исходный периметр волокна. В этом случае должно получиться волокно, поперечный срез которого имеет зазубренную форму (рис. 118, а). [c.277]

Из-за отсутствия детально разработанной теории жидкого агрегатного состояния до сих пор еще невозможно точно представить механизм диффузии в жидкостях. В связи с этим попытки разработать теоретически обоснованный метод расчета коэффициентов диффузии в жидкостях не привели к удовлетворительным результатам. [c.493]

Внутренний механизм потока жидкости. Механизмов внутреннего потока жидкости при высушивании может быть несколько, в зависимости от структуры твердого материала. Вот некоторые из этих механизмов I) диффузия в непрерывном гомогенном твердом теле, 2) капиллярный поток в зернистых и пористых твердых материалах 3) поток, вызванный градиентами уменьшения объема и давления, 4) поток, вызванный силой тяжести, и 5) поток, вызванный последовательной сменой процессов испарения — конденсации. [c.501]

Гидродинамическая теория диффузии раскрывает некоторые соотношения процесса диффузии, но не может дать более глубокого толкования его молекулярного механизма, так как считает жидкость континуумом и не учитывает ее молекулярную структуру. Кинетические статистические теории стремятся объяснить молекулярный механизм диффузии. Наиболее значительная из них — теория, предложенная Эйрингом и соавторами. Ее современная модификация дает более глубокое объяснение элементарных процессов диффузии, несмотря на то что выводы из этой теории нельзя считать абсолютно удовлетворительными [29]. [c.191]

Механизм переноса жидкостей через полимеры в отличие от переноса газов характеризуется некоторыми специфическими особенностями [54]. Элементарный акт диффузии можно рассматривать как результат обмена мест между диффундирующей молекулой и звеном макромолекулы полимера. Перемещение звена, входящего как составная часть в общую цепную молекулу, вызывает появление локальных напряжений в полимерной среде. Поступление молекул пара или жидкости в поверхностный слой полимера контролируется скоростью релаксации возникающих локальных напряжений. Поверхностная концентрация в начале процесса не является равновесной и лишь по мере релаксации напряжений постепенно приближается к ней. При различных начальных условиях сорбции снижение напряжений происходит в результате различных типов молекулярных движений. По мере повышения концентрации растворителя в процесс релаксации вовлекаются все большие участки цепных молекул. При достаточно высоком содержании растворителя в полимере может происходить не только изменение конформации молекул, но и возможно перемещение структурных элементов (пачек) полимера. [c.354]

Атомный механизм диффузии в кристаллах можно представить как особый механизм обмена мест. Процессы диффузии могут происходить в веществах, состоящих из атомов одного вида, например, путем выравнивания различных кинетических энергий атомов (аналогично броуновскому движению молекул в жидкостях). Этот процесс обмена мест называется самодиффузией. Чтобы частица, находящаяся в узле решетки, могла покинуть свое нормальное место, необходимо, чтобы частица приобрела определенную энергию (энергию активации). Энергии активации особенно низки для частиц кристалла, находящихся на поверхности, так как они имеют меньше связей, чем атомы внутри кристалла. Поэтому нужно учитывать повышенную подвижность на поверхности (поверхностная диффузия или диффузия Фоль.мера). Повышенная подвижность собственных и чужеродных частиц на поверхности кристалла будет подробно изложена в главе 14.3. [c.233]

Различие в подвижности молекул обусловливает разный механизм диффузии в жидком и твердом состояниях. Так, для жидкого и газообразного состояний характерен так называемый групповой механизм диффузии, заключающийся в том, что молекулы перемещаются вместе с соседними молекулами, которые могут одновременно раздвигаться и предоставлять место другим молекулам. В твердых телах диффузия осуществляется только путем элементарных / перескоков атомов на соседние свободные места, которые всегда имеются в теле вследствие несовершенства строения реальных кристаллов. Поэтому процессы диффузии в твердых телах протекают значительно медленнее, чем в жидкостях и газах. Коэффициент диффузии при испарении веществ меняется очень незначительно, а при плавлении — в сотни тысяч раз. [c.134]

Механизм диффузии газов и жидкостей близок к механизму их течения и состоит в последовательных периодически повторяющихся перескоках диффундирующих молекул из одного положения равновесия в другое, что возможно при наличии свободного объема. Чтобы произошел элементарный акт перескока диффундирующей молекулы необходимы наличие по соседству с ней дырки нужного размера и достаточная энергия для разрушения связи между молекулами полимера, т. е. энергия активации диффузионного процесса. Поэтому речь идет об активированной диффузии газов в полимерах. [c.523]

При открытой пористости проникновение агрессивной среды в пленку и поступление ее к поверхности металла осуществляется через поры покрытия за счет как капиллярной конденсации, так и капиллярного течения. Этот механизм, в частности, характерен для атмосферостойких покрытий. При плотной однородной структуре пленки поступление агрессивного агента к подложке происходит по механизму активированной диффузии в материал покрытия и частичного растворения в нем этого агента. При контакте лакокрасочного покрытия с водой и растворами электролитов происходит диффузия жидкости через поры пленки и адсорбция влаги молекулами пленкообразующего. [c.12]

Фильтрация аэрозолей. Взвешенные частицы из воздуха можно удалить а) осаждением (по закону Стокса) б) путем столкновения с поверхностью (по закону инерции или по механизму диффузии) при этом поверхностью может служить стенка аппарата, волокно фильтра или капля жидкости в) путем придания частицам заряда. [c.245]

В несколько ином варианте теории обновления, предложенном Данквертсом [18], механизм диффузии в элементе, находящемся в непосредственйом контакте с газом, предполагается чисто молекуляр 1ым. Кроме того, вводится понятие вероятности смены каждого элемента жидкости новым элементом (принесенным турбулентной пульсацией), или спектра времени пребывания жидких элементов на поверхности. Однако предложенный Данквертсом экспонендиаль-ный вид этого спектра, хотя и основан на разумном представлении о статистической независимости турбулентных вихрей, проникающих непосредственно на поверхность, во-первых, не учитывает того факта, что не все пульсации проникают на поверхность, и, во-вторых, содержит тот же самый неопределенный пара- м етр — период обновления Дт, к которому теперь уже добавляется второй неопределенный параметр, характеризующий спектр времени пребывания. Наиболее отчетливо смысл величины Дт выступает в работе Ханратти [19], в которой сделана попытка описать в рамках теории обновления Опытные данные по массооб-мену между турбулентным потоком и твердой стенкой. Это достигается путем использования Дт в качестве подгоночного параметра. Кроме того, Ханратти без всякого обоснования предлагает следующую обобщенную формулу для спектра времени пребывания Ф(т)йг = Л ехр (—T/At) dT, где т —время контакта, [c.173]

Весьма важным для установления границ аналогии является характер движения частиц в нсевдоожиженном слое. В термостатированной капельной жидкости ее состояние определяется пульсационным движением молекул. В однородном псевдоожиженном слое механизм диффузии твердых частиц подобен молекулярному . При псевдоожижении газом твердые частицы также совершают нульсационные перемещения , но с увеличением скорости газа начинает доминировать движение не отдельных частиц, а их агрегатов > , что аналогично движению турбулентных вихрей в капельной жидкости. Вихревой механизм переноса в нсевдоожиженном слое обусловлен движением газовых пузырей и граничными эффектами. Вблизи поверхностей и деталей (даже в отсутствие пузырей) нарушается равномерность распределения скоростей ожижающего агента и возникает направленная циркуляция твердого материала, аналогично конвективным токам в нетермостатированном сосуде с капельной жидкостью. Следует подчеркнуть, что граничные эффекты в псевдоожиженном слое выражены резче, чем в капельной жидкости. [c.495]

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]

На основании общих представлений теории строения жидкостей (глава VI) механизм диффузии газа в полимерах состоит в перемещении молекул газа отдельными импульсами через отверстия (дырки), которые образуются и исчезают в полимерах в непосредстве[пюм соседстве с молекулалш диффундирующего вещества. Эти отверстия в эластических полимерах появляются в результате флюктуации плотности при тепловом движении отрезков цепей. Чем больше гибкость цепи, тем больше вероятность таких флюктуаций и обмена местами между молекулами газа и звеньями полимера, тем больше газопроницаемость. У стеклообразных полимеров возл[ожность независимого перемещения звеньев отсутствует. Если жесткие цепи упакованы рыхло, т. е. в полимере имеются постоянно существующие поры, это способствует газопроницаемости. Если цепи упакованы плотно, это препятст-вует газопроницаемости (поливиниловый спирт). [c.491]

Механизм движения жидкости изучали [70], впрыскивая краситель в слой насадки, работавший с нисходящим потоком в условиях смешанно-фазного процесса. При этом наблюдали области, или карманы , полузастой-ной жидкости, в которой концентрация красителя возрастала или уменьшалась в результате медленного и совершенно не упорядоченного разбавления. Проведенные недавно [35] дальнейшие исследования фазового контакта и диффузии показали, что газовая фаза всегда движется через реактор в условиях поршневого или пробочного режима. Изменения распределения жидкости и общей нагрузки по жидкости оказывают весьма малое влияние на распределение жидкости по продолжительности пребывания это свидетельствует о том, что неудовлетворительные эксплуатационные показатели вызваны малой эффективностью контактирования. Следовательно, при двухфазном потоке не существует обратной пропорциональности между объемной скоростью и продолжительностью контакта, и увеличение объемной скорости может фактически привести даже к увеличению продолжительности контакта жидкой фазы и значительному уменьшению канального проскальзывания и пристенного эффекта, вследствие чего эффективность реакционного устройства возрастает. [c.149]

Перенос реагирующих в-в в р-ре электролита. может осуществляться по трем механизмам диффузии, миграции и конвекции. Соотв. поток в-ва от электрода или к не.му можно рассматривать как сумму диффузионной,. миграционной и конвективной составляющих. Первая обусловлена наличием градиента концентрации в-ва с в направлении х от электрода в т. наз, диффузионном слое, где концентрация изменяется от значения в объеме жидкости до значения иа пов-сти электрода за счет расходования из р-ра или образования в-ва в электрохим. р-ции. Вторая связана с миграцией ионов из-за наличия градиента электрич. потенциала oE/ox в диффузионном слое. Третья связана с переносом в-ва к электроду или от него потоком жидкости в межэлектродном пространстве. Скорость движения р-ра v уменьшается при приближении к электроду и в простейшем случае становится равной нулю на его пов-сти. Поэтому выражение для Д. т. содержит два слагаемьк-диффузионное и миграционное. При этом V оказывает влияние на Д. т., изменяя толщину диффузионного слоя, т. е. градиенты концентрации и потенциала, к-рые увеличиваются при увеличении о. [c.101]

Для органических соединений их молекулярная структура и характер содержащихся в них функциональных групп являются наиболее важными факторами, определяющими взаимодействие с полиамидами. Поведение неорганических кислот и их водных растворов зависит от подвижности иона водорода и его взаимодействия с амидной группой. Кислоты, являющиеся окислителями, такие как азотная кислота, могут взаимодействовать с макромолекулами полиамидов, приводя к разрыву химических связей главной цепи. Неорганические соли обычно не оказывают заметного влияния на полиамиды, но некоторые из них могут взаимодействовать с полимером при наличии в нем внутренних напряжений. Как и следовало ожидать, химическая активность полиамидов возрастает с температурой. Воздействие различных веществ на полиамиды может быть либо только физико-хими-ческим (и обычно определяется диффузией жидкости в полимер), иметь чисто химическую природу (взаимодействие реагентов с функциональными группами полимера) или сочетать оба эти механизма. [c.82]

Растворение природных полимеров облегчается тем, что их морфологическое строение обеспечивает высокоразвитую поверхность. Например, природные целлюлозные волоюна состоят из тонких фибриллярных образований, и проникновение жидкости в них осуществля-ется не только диффузионным путем, ио и путем капиллярного (вязкого) течения. Именно это обстоятельство обусловливает относительно быстрое протекание различных реакций. Например, в ходе реакций этерификации доступ реагента осуществляется не только путем молекулярной диффузии, но в первую очередь путем капиллярного течения реагента во внутренние области структуры целлюлозных волокон. Сохранение морфологии исходного волокна после этерификации обеспечивает такой же характер поступления и растворяющих агентов. С вопросом о механизме проникновения жидкости в природные полимеры связаны, таким образом, и реакционная [c.217]

Значительно сложнее решается задача определения коэффициентов диффузии ОГ/ в уравнении (2.83) для жидких смесей в связи с тем, что величины оГ/ существенно зависят от состава смеси, и в связи с отсутствием теории, рассматривающей механизм диффузии в жидкости на молекулярном уровне подобно тому, как это решается в газовых смесях молекулярно-кинетиче-1СК0Й теорией. [c.58]

Это уравнение имеет очевидное решение j = onst. Однако оно неприменимо к жидкости, непосредственно примыкающей к обтекаемой поверхности, с которой происходит перенос вещества в поток (например, растворение твердого тела). Отсюда следует, что решение j = onst справедливо для части потока, удаленной от обтекаемой поверхности, поскольку в ней роль молекулярной диффузии пренебрежимо мала. Вблизи обтекаемой твердой поверхности имеется слой жидкости, движущейся со столь низкими скоростями, что скорость переноса в нем определяется молекулярной диффузией (диффузионный пограничный слой, подобный рассмотренным ранее гидродинамическому и тепловому пограничным слоям). Таким образом, жидкость, обтекающая твердую поверхность, с которой происходит перенос вещества в поток, можно разделить на две области — пограничный слой, в котором главную роль играет перенос вещества по молекулярному механизму (диффузией), и лежащий за его пределами внешний поток, в котором основное значение имеет конвективный механизм переноса. [c.413]

Для полимеров даже сравнительно небольшое изменение температуры (20—60 °С) может привести к существенному изменению таких механических характеристик, как модуль упругости, модуль потерь и др. На зависимость этих характеристик от температуры влияет набухание образцов в жидкостях. Кинетика процессов сорбции, набухания и диффузии жидкости в полимерном материале также изменяется. Совокупность этих факторов приводит к существенному изменению характера и скорости процессов разрушения пластмасс. С повышением температуры псевдохрупкий механизм разрушения может трансформироваться в пластический, как это видно из анализа фрактограмм (рис. V.8). Указанные [c.182]

Критическое влагосодержание. Чтобы воспользоваться приведенными выше уравнениями для определения про> должительности сушки, необходимо знать критическое влагосодержание Wkj>. Так как эту величину трудно определить без экспериментальной сушки, при которой, конечно, одновременно устанавливается и продолжительность сушки, то отпадает необходимость решать соответствующие уравнения. Однако в тех случаях, когда экспериментальная сушка неосуществима, можно сделать некоторую оценку влагосодержания. Браутон скоррелировал критическое влагосодержание для сушки каолина и глины при перекрестной циркуляции воздуха. Эти корреляции, однако, относятся только к таким твердым веществам, у которых внутренний механизм переноса влаги контролируется диффузией жидкости. [c.509]

Молекулярпо-кинетич. механизм диффузии растворенного вещества не имеет ничего общего с механизмом диффузии газов, т. к. по своей природе сила F связана с явлением осмоса, к-рое, несмотря па внешнюю аналогию формул, нельзя трактовать с позиций кинетич. теории газов. Элементарные движения макромолекулы обусловлены т. наз. микроброуновым движением, т. е. броуповым движением статистически независимых участков цепей (сегментов, или статистич. элементов, см. Гибкость макромолекул). В результате последовательности элементарных перескоков сегментов, трактуемых с позиций кинетич. теории жидкостей, в направлении х смещается макромолекула в целом. [c.367]

Уилк [277], основываясь на допущениях Эйринга относительно механизма диффузии и уравнении Стокса — Эйнштейна, представрш зависимость для расчета /Здв в системах газ—жидкость и жидкость— жидкость. [c.793]

Аналогичное снижение долговечности с уве.личением равновесного набухания в ряду жидкостей силиконовое масло—V этанол—>-ацетон гептан наблюдалось для полипропилена Влияние скорости набухания на разрушение при малых напряжениях, а также характер связи с поверхностным натяжением заставляют предположить, что и в области малых напряжений существенную роль в разрушении играют явления диффузии Учитывая хрупкий или псев-дохрупкий характер - разрушения жестких полимеров с образованием субмикротрещин, которые развиваются в результате действия напряжения и диффузии среды, а также возможные механизмы продвижения жидкости (путем капиллярного течения, растекания, поверхностной и объемной диффузии), Манин показал, что долговечность является функцией вязкости жидкости и поверхностной энергии жидкости и полимера [c.76]