Капилляры, движение в них молекул

Из соотношения (IV. 99) видно, что в отличие от объемного вязкого потока [уравнение Гагена — Пуазейля (IV. 94)] объемный кнудсеновский поток пропорционален радиусу капилляра в первой степени (вязкий поток I г ), не зависит от вязкости газа (вязкий поток I 1/л). обратно пропорционален давлению газа (вязкий поток не зависит от давления газа). Кнудсеновский поток более чем на порядок интенсивнее, чем если бы при одинаковых градиентах давления этот поток был вязким. Однако в капиллярах очень малого диаметра не может образоваться вязкий (аэродинамический) поток ни ламинарного, ни турбулентного характера. Под действием разности давлений газ ие может течь сплошными потоками, он перемещается только в результате теплового движения молекул. [c.236]

Процессом диффузии называют самопроизвольный процесс переноса вещества и выравнивания его концентрации, обуслов ленный тепловым движением молекул Если диффузия молекул проходит через пористую перегородку, то процесс называют осмосом, а если диффузия протекает в порах и капиллярах,— внутренней (молекулярной) диффузией [c.232]

В тонких порах с радиусом, меньшим средней длины свободного пробега молекул, среду, которая находится внутри капилляра, уже нельзя считать сплошной фазой, поскольку основная часть соударений молекул среды происходит не друг с другом, а со стенками поры. В таких случаях градиентные законы вязкого трения и диффузии, справедливые для сплошных сред, становятся неприменимыми. Статистический анализ теплового движения молекул и их соударений со стенками канала приводит к следующему соотношению для изотермического потока вещества [10], называемого кнудсеновским течением или эффузией [c.45]

А. Г. Г р и в ц о в (Институт прикладной математики, Москва). Я приведу некоторые результаты численного изучения (с помощью цифровой ЭВМ) теплового движения молекул классической жидкости или газа (с симметричным потенциалом взаимодействия) в тонких двумерных лентах с отражающими границами. Изученная система является достаточно хорошей моделью тонких слоев, ограниченных однородными параллельными стенками, или тонких капилляров при условии, что глубина потенциальной ямы взаимодействия молекула жидкости — материал стенки много меньше глубины ямы межмолекулярного взаимодействия в самой жидкости. Кроме того, представляют непосредственный интерес и сами двумерные ленты из жидкости или газа, так как подобная ситуация реализуется в таких биологически важных объектах, как пластиды — хлоропласты или митохондрии, относительно растворов присутствующих в них глобулярных белков. [c.352]

Для пор, размер которых значительно превышает длину свободного пробега молекул (10 см), соударения между молекулами газа будут происходить чаще, чем их соударения со стенками капилляров. Скорость движения молекул в таком потоке выразится как [c.216]

Движение молекул небольшого размера через стационарные отверстия или капилляры. Движение жидкости может осуществляться как за счет молекулярного потока, так и за счет потока, обусловленного вязкостью жидкости. В связи с этим на перенос вещества влияет дифференциал давления пара, существующий между входом и выходом из отверстий, а также размер и форма диффундирующих молекул и длина их пути. Рассматриваемый процесс является неактивированным в том смысле, что влияние температуры сказывается только на увеличении [c.470]

Сублимационные сушилки с непрерывным съемом обезвоженного продукта. Скорость сублимации с твердой поверхности определяется скоростью десорбции молекул пара, скоростью движения этих молекул по капиллярам уже высушенного слоя материала, если таковой имеется, и, наконец, скоростью диффузии тех же самых молекул пара через слой газа над поверхностью материала. Следовательно, скорость сублимации, при прочих равных условиях, зависит как от энергии, подводимой к испаряющемуся веществу, так и от пути движения молекулы 304 [c.304]

Длина пути /г определяется характерным размером аппарата в реальных условиях он обычно не превышает 10—15 м, а скорость диффузии 1в разреженном газе весьма велика. Поэтому в условиях высоко-вакуумной сублимационной сушки время значительно меньше Т . Стало быть, если над сублимационной поверхностью поддерживается высокий или средний вакуум, то скорость испарения определяется главным образом временем движения молекулы пара по капиллярам слоя высушенного вещества, а временем диффузии молекулы в объеме сублиматора в первом приближении можно свободно пренебречь. Сушка [c.305]

Любая диффузия представляет собой перенос вещества под действием, теплового движения молекул. Термин нормальная или обычная диффузия употребляется, когда хотят подчеркнуть, что речь идет о диффузии в крупных порах и процесс определяется столкновениями молекул между собой, тогда как в случае молекулярной диффузии, которую мы рассмотрим ниже, имеют значение столкновения молекул со стенкой капилляра. [c.153]

Уравнение (И-26) впервые было получено в работе [30], где процесс диффузии рассмотрен как хаотическое движение молекул, в котором каждое последовательное перемещение отдельной молекулы заканчивается столкновением с другими молекулами или со стенкой капилляра. Изложение соответствующей теории дано в [31] и [32]. Более полный анализ, проведенный авторами этих работ, позволил получить выражение, аналогичное уравнению (И-26). [c.90]

Здесь R — газовая постоянная. Таким образом, средняя скорость теплового движения молекул двух изотопов — лёгкого и тяжёлого — с молекулярными массами М и М2 отличается в у/М /М раз. Это различие и создаёт элементарный эффект при молекулярной диффузии через отверстие, капилляр или пористую среду. [c.135]

Эти соотношения отличаются только тем, что коэффициент нормальной диффузии зависит от длины свободного пробега молекул X, а коэффициент кнудсеновской диффузии — от диаметра капилляра й. Отсюда следует, что массовый вязкий поток (в противоположность объемному вязкому потоку) пропорционален давлению газа в то же время. массовый кнудсеновский поток (в противоположность объемному кнудсеновскому потоку) не зависит от давления газа. В кнудсеновском потоке газов их молекулы ведут себя как самостоятельные частицы, и чем больше молекулярная масса, тем меньше скорость движения молекул. На этом основано разделение газов методом газовой диффузии. [c.279]

Существенную роль в переносе газов и компонентов растворов через капиллярно-пористое тело может играть поверхностная диффузия. Ее значение особенно велико при возможности адсорбции компонентов на поверхности капилляров. Поверхностной диффузией называют процесс переноса вешества, происходящий в результате движения молекул по поверхности. Она направлена в зону меньших концентраций вещества на поверхности. Концентрация на поверхности больше там, где выше давление газа, поэтому направления диффузии в объеме и на поверхности совпадают. Поверхностная диффузия существенна при заметной адсорбции, при очень сильной адсорбции роль поверхностной диффузии может быть минимальной, так как при этом [c.279]

Пусть на некотором удалении от входа в капилляр число молекул в единице объема равно N. Предположим, что эти молекулы, двигающиеся в различных направлениях, имеют одинаковую тепловую скорость и одинаковую среднюю составляющую параллельно стенке капилляра скорость движения w. [c.41]

Если в капилляре имеется смесь газов (например, воздуха и пара), и движение молекул обоих газов будет по-прежнему происходить независимо друг от друга, то диффузионный перенос, обусловленный разностью парциальных давлений, будет отсутствовать. Соотношение (10-1-37) остается в силе, но вместо Р —Р. надо брать разность парциальных давлений. [c.404]

Наряду с молекулярным течением в тончайших капиллярах, при относительно высоких температурах может происходить еще и так называемая активированная диффузия. При движении молекулы по таким каналам она попадает либо в точки с минимумом потенциальной энергии ( ямы ) взаимодействия ее со стенкой, либо — в точки с максимумом ( барьеры ). Поэтому для движения в таких капиллярах молекула должна обладать энергией активации. Зависимость от температуры у такой диффузии значительно больше, чем у обычной. [c.579]

На металлической поверхности АВ (рис. 115) наморожен слой продукта толщиной б. К поверхности замороженного продукта Л при давлении от 1 до 10 мм рт. ст. подводится энергия излучения. В результате этого происходит сублимационная сушка — удаление молекул растворителя из продукта с их последующей конденсацией или откачкой вакуумными насосами. Процесс отрыва молекул пара от материала начинается на поверхности АуВ . Оторвавшиеся с поверхности А В молекулы растворителя движутся к поверхности конденсации через остаточный газ. Молекулы пара в этом случае преодолевают только сопротивление молекул неконденсирующегося газа процесс сушки определяется механизмом дй( узии, и скорость сушки определяется временем Но с углублением зоны сушки внутрь материала, например до сечения А В , испаряющиеся молекулы уже встречают сопротивление при движении по капиллярам высушенного слоя толщиной 63. В этом случае к времени х надо добавить время — время движения молекулы растворителя по капиллярам высушенного продукта, толщина слоя которого 2 непрерывно возрастает. Чем больше 63, тем больше Т1, тем медленнее протекает сушка. В конце сушки имеем > х . Таким образом, с углублением зоны сушки до сечения АВ непрерывно уменьшается скорость процесса. [c.202]

Молекулярная диффузия простого газа [19-21]. Малую дырку в тонкой стенке можно рассматривать как самую простую модель пористого фильтра. В более сложной модели пористый фильтр выглядит как система узких длинных каналов, в которых средний диаметр пор значительно меньше толщины фильтра. Течение газа в порах можно считать аналогичным течению через длинный круглый капилляр. Когда давление газа настолько мало, что длина свободного пробега молекул между их взаимными столкновениями намного больше диаметра капилляра, молекулы сталкиваются только со стенками капилляра. При ударе о стенку молекула на очень короткое время захватывается её поверхностью и затем вылетает в случайном направлении, никак не связанном с направлением её движения до столкновения. Такое отражение называется диффузным. В промежутке между ударами о стенку каждая молекула летит свободно, независимо от наличия других. Хаотическое движение молекул в канале совершенно аналогично движению молекул в процессе обычной диффузии в газовой смеси. Разница только в том, что средний свободный пробег молекулы определяется столкновениями её с поверхностью твёрдой стенки, т. е. геометрией канала. В длинном капилляре средний свободный пробег молекул в условиях молекулярной диффузии равен диаметру капилляра. Полная аналогия между траекториями молекул при течении газа в пористой среде и при обычной [c.137]

Если капля находится у выходного отверстия капилляра и не мешает выходу из капилляра молекул растворенного вещества в окружающую жидкость, то можно заметить энергичное движение [c.58]

Высокая эффективность разделения при относительно мапом объеме анализируемого раствора и простота аппаратуры явились причинами того, что капиллярный зонный электрофорез широко применяется в настоящее время для определения биологически активных ветцеств, в том числе белков, токсинов, ядохимикатов и продуктов их метаболизма, в растительных и животных тканях [117,1181. Дк разделения незаряженных молекул в раствор вводят соединения, которые образуют комплексы с определяемыми веществами. Наиболее часто в этих целях используют циклодекстрины П19 . Последние выступают в роли локомотива , который увлекает за собой нейтральные молекулы щзи движении внутри капилляра. В частности, таким способом удалось осуществить выделение некоторых ПАУ и ПХБ из биологических матриц [120,121). В [c.228]

Для определения незаряженных электроактивных молекул используются циклодекстрины, образующие с органическими соединениями молекулярные комплексы типа гость-хозяин . Они выступают в качестве локомотива , который увлекает за собой нейтральную молекулу при движении внутри капилляра. Таким способом определяют энантиомеры аминокислот, алкалоиды, кортикостероиды, полициклические углеводороды, полихлорированные бифенилы, витамины. [c.586]

Существенную роль в переносе газов и компонентов растворов через капиллярио-иористое тело может играть поверхностная диффузия. Ее значение особенно велико прп возможности адсорбции компонентов на поверхности капилляров. Поверхностной диффузией называют перенос вещества, происходящий в результате движения молекул ио поверхности. Она направлена в зону мень-И1ИХ концентраций вещества на поверхности. Концентрация на поверхности больше там, где больше давление газа, поэтому направления диффузии в объеме и на поверхности совпадают. Поверхностная диффузия существенна при замет1юй адсорбции. В то же время при очень сильной адсорбции роль поверхностной диффузии может быть минимальной, так как при этом концентрации вещества на поверхности выравниваются. Для учета поверхностной диффузии рассматривают суммарный поток, состоящий из потоков объемной и поверхностной диффузии в капилляре [c.237]

Физик. Да. Эго происходит в тех случаях, когда рассматриваются хаотические движения частиц, которые отличны от теплового движения молекул. Так, например, С.А. Регирер, В.А. Левтов н Н.Х. Шадрина предложили понятие "флукгуацнонная температура" при анализе хаотических движений частиц в крови, протекающей по сосудам, которые непосредственно предшествуют кровеносным капиллярам... [c.35]

Для растворенной макромолекулы характерно состояние непрерывного хаотического движения. Молекула участвует в поступательном и вращательном броуновском движении, ее звенья непрерывно смещаются и вращаются одно относительно другого. Цепь макромолекулы представляет собой непрерывно деформирующийся хаотический клубок (рис. 23.1). К размерам и формам макромолекул очень чувствительны гидродинамические характеристики раствора, в частности вязкость. На рис. 23.1 изображены отдельные макромолекулы в потоке жидкости, лами-нарно текущей в капилляре. Слои жидкости движутся с разной скоростью — у стенок капилляра скорость равна нулю, в центре капилляра скорость максимальна. На участок частицы или макромолекулы, расположенной ближе к центру, воздействует более быстрый поток жидкости, приводящий частицу во вращательное движение. В результате частица движется не только поступательно, но и вращается, замедляя скорость самого потока, или как бы повышая вязкость системы. Измеряя вязкость раствора при различных концентрациях ВМВ с помощью вискозиметра, находят характеристическую вязкость [c.217]

Сравнение количеств вещества, переносимых за счет вязкого течения и эффузии при одинаковых градиентах давления, показывает, что молекулярный перенос примерно на порядок более эффективен. Если в капилляре имеется смесь газов, то движение молекул обоих газов происходит в режиме эффузии независимо друг от друга (столкновений между молекулами нет) и в соотношение (1.53) следует подставлять парциальные давления каждого комЯо-нента. [c.35]

Разность температур вызывает разность статических давлений в двух объемах, соединенных микрокапилляром, радиус которого много меньще средней длины свободного пробега молекулы Л (рис. 1.14). Действительно, молекулы движутся навстречу друг другу без столкновений и условием механического равновесия системы будет не равенство давлений, как в случае сплошной среды, а равенство числа молекул во встречных молекулярных потоках. Число молекул, попадающих из объема в капилляр, пропорционально числу частиц в объеме и средней скорости теплового движения молекул, т. е. произведению пдатности на квадратный корень из абсолютной температуры дл/Т. Таким образом, в состоянии равновесия имеет место следующее равенство р, V i =Р2 V Давление газа пропорционально плотности и абсолютной температуре, поэтому условии механического равновесия будем иметь рНт, = рНТъ т. е. давления в объемах, сообщающихся через микрокапилляр, не равны, а пропорциональны корню квадратному из температуры. Следовательно, если при разности температур в капиллярно-пористом теле давление одинаково, то газ по микрокапилляру будет перемещаться к месту с более высокой температурой. Интенсивность суммарного удельного гштокя при [c.36]

Босанке [3.107] рассмотрел такое сложение двух диффузионных процессов с точки зрения броуновского движения молекул. Полная частота столкновений vлi = г7Д.u складывается из частоты столкновений молекул со стенкой к = о/ кк и частоты межмолекулярных столкновений v = г /A, [см. (,3.2,3)], где %м, кк и А,— соответствующие длины среднего свободного пробега. Поскольку соответствующие им коэффициенты диффузии 1) и коэффициент самодиффузии в неограниченном пространстве Пп пропорциональны vлi, VJi и V (дифс )узионные уравнения Эйнштейна), то из формулы v. f=vк-fv следует, что коэффициент самодиффузии газа внутри капилляра есть гармоническое среднее из О к и Ои. [c.70]

Температурный градиент вдоль поры, соединяющей два закрытых объема в капиллярно-пористом материале, может вызвать еще один специфический вид переноса массы, если по тонкому капилляру движение газа (пара) происходит в режиме кнудсеновского течения. Действительно, если длина свободного пробега молекул превышает диаметр капилляра, то молекулы перемещаются навстречу друг другу со скоростями теплового движения без взаимных столкновений и условием механического равновесия системы служит равенство числа молекул во встречных потоках, а не равенство давлений, как это имеет место в случае сплошной среды, когда молекулы сталкиваются преимущественно друг с другом. При этом оказывается, что если при наличии разности температуры в капиллярно-по-ристом материале давление одинаково во всех его точках, то газ по микрокапилляру перемещается в сторону большей температуры. [c.47]

В методе газовой диффузии используется различие скоростей теплового движения молекул изотопов, имеющих разную массу, при принудительном прохождении ими весьма малых по размерам пор и капилляров специальной пористой перегородки (газодиффузионного фильтра) в условиях вакуума, когда молекулы практически не стаживаются между собой. Этот метод можно применять для разделения смесей изотопов, находящихся в газообразном состоянии. В случае урана наиболее пригодным для этой цели оказался гексафторид урана ЦРб. Максимальный теоретически достижимый коэффициент разделения а определяется массами тяжелой М и легкой Мг молекул [c.246]

В данном случае роль мелких пор и степень использования внутренней поверхности катализатора будут зависеть от константы скорости химической реакции, коэффициента диффузии и формы кинетического уравнения. Если скорость химической реакции значительно меньше, чем скорость переноса, то концентрации реагирующих веществ и продуктов реакции в газовом потоке у поверхности и в центре зерен катализатора не отличаются заметно друг от друга. В этом случае каталитический процесс лежит в кинетической области и описывается уравнением кинетики той реакции, которая протекает на поверхности катализатора. Скорость таких реакций прямо пропорциональна общей внутренней поверхности катализатора. Поэтому для малоактивных катализаторов в этих условиях наиболее выгодна тонкопористая структура с мршимальным диаметром пор, обеспечивающим встречное движение молекул реагирующих веществ и продуктов реакции в капиллярах. Наоборот, для химических реакций, протекающих с достаточно большой скоростью, когда разность концентраций реагирующих веществ у внешней поверхности и в центре зерен катализатора очень велика, степень использования внутренней поверхности катализатора меньше единицы п уменьшается с ростом параметра [c.222]

Согласно уравнению (ХХ.З), знак и величина переноса определяются теплотой растворения газа в перегородке. Если эта теплота равняется нулю, то переноса пет. Теплота растворения относится к общему понятию, играющему большую роль в термодинамике необратимых процессов, к так называемой теплоте переноса . Так определяют тепло, переносимое при переходе одного моля (дополнительно к энтальпии самого этого моля). В рассмотренном переносе через перегородку моль растворяется по одну сторону перегородки (при этом выделяется теплота растворения), а затем этот моль выделяется по другую сторону перегородки (при этом поглощается теплота растворения). В результате происходит перенос количества тепла, равного теплоте растворения. Таким образом, эффект переноса при стационарных процессах зависит от пути переноса, в отличие от того, что имеет место при обратимых процессах. В случае, если теплота растворения в перегородке равна нулю, но в перегородке имеются весьма малые поры или капилляры, то при наличии градиента температуры возникает также перенос вещества, который носит название эффузии. Этот эффект возникает в том случае, когда диаметр путей в перегородке существенно меньше длины свободнр-го пробега молекул. Поэтому такой эффект просто осуществляется при помощи вакуума. При движении вещества в описанной выше перегородке молекулы не сталкиваются друг с другом, а сталкиваются только со стенками капилляров. В результате молекула в перегородке не может не- [c.538]

Определение эффектовности реагента по отмыву асфальтосмолистых и парафиновых отложений (АСПО). Механизм отмыва отложений характеризуется двумя факторами, определяющими разрущение внутренних связей АСПО - диффузией молекул моющего вещества и адсорбцией их на мицеллах высокомолекулярных соединений нефтяных осадков. Пористая среда представляется в виде капилляров, по которым осуществляется ламинарное движение реагента. [c.112]