Взаимная диффузия изотопов

В простейшем случае, имеющем практическое значение, никакого изменения объема при смешении во время взаимного проникновения двух компонентов в системе с постоянным объемом не происходит. Измеряют скорости переноса компонентов по направлению к данной плоскости, которая фиксируется в определенном положении относительно сосуда и определяется условием, что общий объем с какой-либо стороны плоскости остается постоянным в процессе диффузии. Если молекулы двух смешивающихся компонентов одинаковы по массе и размерам, скорости переноса двух компонентов через фиксированное сечение этого объема могут быть равными и противоположными по направлению. Этот случай, по-видимому, встре- чается при взаимной диффузии изотопов. В общем случае массы и размеры компонентов различны. Следовательно, один из них, например компонент 1, более мобилен, чем другой, скорости переноса путем чистой диффузии различны, т. е. У > J. Это означает, что через данную фиксирован- [c.237]

На самом деле формула (2.163) является приближенной по сравнению с рассмотренными выше примерами взаимной диффузии изотопов (2.163) не отражает трения движущихся навстречу друг другу изотопов. В этом легко убедиться, перейдя в (2.163) к фрикционным коэффициентам с помощью выражений (2.94) (с полагаем равным нулю). В полученной таким образом формуле +с г2+ ) отсутствует член с [c.112]

Частный случай коэффициента диффузии в бинарной смеси, коэффициент самодиффузии, был рассмотрен в предыдущем параграфе. Результаты для коэффициента самодиффузии получаются из результатов этого параграфа, если одинаковы массы молекул обоих газов и силы взаимодействия между ними. На практике измеряют взаимную диффузию изотопов одного и того же газа, различием же свойств изотопов обычно можно пренебречь. [c.284]

Применение изотопов позволяет исследовать взаимную диффузию одинаковых веществ — явление, называемое самодиффузией. Очевидно, что самодиффузия не может быть принципиально изучена никакими иными методами (лишь в некоторых случаях самодиффузия в жидкостях может быть изучена с применением варианта метода ЯМР — спин-эхо ). С помощью метода меченых атомов были найдены величины коэффициентов самодиффузии для многих металлов в кристаллическом и жидком состояниях. Исследования показали, что в ряде случаев самодиффузия в металлах с некубической решеткой обладает анизотропией, [c.176]

Второй шаг мы делаем, учитывая в потоке каждого компонента смеси / составляющие, возникающие в результате взаимной диффузии всех компонентов [3.37], с соответствующими коэффициентами аккомодации на стенках пор [3.52, 3.53]. Таким способом получается система п(п—1)/2 уравнений разделения /// t = v,/vA для всех пар компонентов, содержащая члены, пропорциональные градиентам парциальных давлений PN и градиенту полного давления смеси Р. В первом приближении, справедливом при удовлетворительных значениях эффективности Sij, каждая пара компонентов удовлетворяет уравнению разделения, аналогичному (3.63), или для изотопов— (3.67), с соответствующими значениями характеристического давления. [c.114]

В пределе малых молярных концентраций UFe система трех диффузионных уравнений сводится к двум независимым соотношениям [аналогичным (5.3)] с обычными коэффициентами взаимной диффузии, поскольку можно пренебречь влиянием столкновений между молекулами U и Ue по сравнению со столкновениями каждого нз разделяемых изотопов с молекулами вспомогательного газа. Таким образом, в рассматриваемом случае каждое уравнение описывает диффузию одного из изотопов в легком газе без учета какого-либо влияния другого изотопа [5.16]. [c.237]

Опыты по взаимной диффузии проводились с образцом, обогащенным тяжелым изотопом, и с образцом, обогащенным легким изотопом. [c.333]

Применение радиоактивных изотопов делает очень удобным наблюдение за взаимной диффузией металлов. Возможность диффузии в твердых веществах в настоящее время в широких масштабах используется в промышленности для так называемой диффузионной металлизации. [c.28]

В бинарных растворах при постоянных температуре и давлении коэффициенты самодиффузии Du и D22 являются постоянными, а коэффициент взаимной диффузии D12 и коэффициенты диффузии изотопа Di и D2 часто значительно изменяются в зависимости от состава. Большинство данных, опубликованных в [c.588]

Рис. 2.2 иллюстрирует зависимость [98] между Dab, Daa и D a для диффузии п-октана в жидком /г-додекане при 60 °С. Коэффициент взаимной диффузии несколько увеличивается с ростом концентрации п-октана. Величина D a является коэффициентом диффузии изотопа п-октана в смеси обыкновенного п-до-декана и п-октана. В чистом п-октане Da становится равным коэффициенту самодиффузии Daa- Точно так же и коэффициент Db, который относится к диффузии изотопа л-додекана в смеси указанных выше веществ, становится равным коэффициенту самодиффузии D% в чистом п-додекане. [c.25]

Другие проблемы связаны с нестационарностью диффузионного разделительного процесса в импульсной системе. В [16] был проведён расчёт процесса установления радиального градиента концентрации в плазменной центрифуге. При этом впервые учтено влияние радиальной зависимости коэффициента взаимной диффузии компонентов, связанной с перераспределением плотности под действием центробежной силы. При рассмотрении возможности умножения эффекта в импульсной плазменной центрифуге, необходимо учитывать вообще говоря как нестационарность установления продольной циркуляции, так и конечность времени установления продольного диффузионного процесса. Оказывается, что даже если циркуляционный поток сравнительно быстро достигает стационарной величины, время установления осевого градиента концентрации может быть в силу условия Ь/Н2 1 значительно больше продолжительности вращения плазмы Тр, вследствие чего продольный эффект разделения не успевает устанавливаться в течение промежутка времени Тр. Согласно расчётам, выполненным с учётом характерных значений параметров импульсной плазменной центрифуги [11, 17], было установлено, что постоянная времени процесса установления продольного разделения (г 8 10 с) значительно превышает длительность промежутка времени от начала импульса тока до момента отбора газа 1 2- 10 с), что объясняет нестационарные эффекты осевого перераспределения концентрации, исследованные экспериментально в [11, 18]. Таким образом, создание циркуляционной плазменной центрифуги, в которой первичный эффект переводится в продольный и имеется возможность осуществления эффективного отбора целевого изотопа, как это делается в случае механической центрифуги, в обычно исследуемых импульсных режимах, по-видимому, трудно осуществить на практике. Однако высокие коэффициенты разделения, достигнутые в ряде экспериментов с импульсными разрядами, позволяли надеяться на перспективы использования стационарно вращающейся плазмы. [c.330]

Самодиффузия имеет место, например, при взаимной диффузии различных изотопов одного газа в этом случае обычно можно пренебречь различием массы изотопов. При этом коэффициент самодиффузии можно измерить, используя радиоактивный изотоп, движение которого легко проследить. Другое интересное и важное приложение самодиффузия находит в случае многоатомных молекул. Если потенциал взаимодействия молекул не зависит от их внутреннего состояния, то относительное движение молекул, находящихся в различных внутренних состояниях (что существенно влияет на теплопроводность), определяется коэффициентом самодиффузии. В обоих случаях диффузионная скорость молекул типа /, т. е. изотопов / или молекул во внутреннем состоянии /, равна [c.193]

Dk — коэффициент хаотической диффузии к-частиц D — коэффициент диффузии радиоактивного изотопа /с-частиц Dk — индивидуальный коэффициент химической диффузии /с-частии Dab —коэффициент взаимной (сопряженной) диффузии частиц А и R Е — энергия диссоциации комплекса Ес — энергия дна зоны проводимости Ен—энергия потолка валентной зоны Ei — энергия ионизации /-дефекта [c.8]

Исследование процесса диффузии представляет теоретический интерес для понимания микрокартины различных явлений, связанных с переносом вещества, и имеет практическое значение для многих химических и металлургических процессов. Особенно большое значение имеет самодиффузия (диффузия в среде аналогичных атомов, молекул или ионов), так как теоретические выводы для этого случая более однозначны, чем для случая диффузии в инородной среде, и поэтому дают более ясную картину механизма переноса вещества. Термин самодиффузия , строго говоря, обозначает диффузию вещества в себе самом, в полном смысле этого слова. Но так как наблюдать движение частиц, ничем не отличающихся от других частиц системы, нельзя, то истинные коэффициенты самодиффузии определить практически невозможно. Однако взаимная диффузия изотопов, представляющая собой процесс, который может быть исследован, очень близка к самодиффузии измеряемые коэффициенты диффузии изотопов друг в друге, весьма близкие к коэффициентам истинной самодиффузии, обычно и называются коэффициентами самодиффузии. [c.56]

Таким образом, коэффициент турбулентного перемешивания определяется фор.мулой (3.108) с коэффициентами взаимной диффузии Di2, так как даже при турбулентном течении вблизи стенки суи1ествует ламинарный подслой. Формула (3.125) подтверждается экспериментальными данными по массопередаче, полученными при измерениях коэффициента обогащения легкой фракции (см. разд. 3.4.2) изотопов аргона на пористом фильтре [3.155]. На рис. 3.16 показана зависимость отнощения a/d от входного числа Рейнольдса Reo для значения числа Рейнольдса в оттоке через фильтр Ra = 10. [c.101]

В предыдущих разделах мы оперировали с понятиями само- и гетеродиффузии самодиффузией мы называли процесс перемешивания атомов изотопов одного химического элемента в чистом кристалле, а гетеродиффузией — процесс диффузии в кристалле инородных примесей. Как будет видно из дальнейшего изложения, гетеродиффузия является частным случаем более широкого круга явлений — химической диффузии. В самом широком смысле химическая диффузия определяется как диффузионный процесс в химическом поле, когда имеется отличный от нуля градиент химического потенциала данного элемента. Процессы диффузии нескольких сортов частиц в одной подрешетке (взаимная диффузия) будут рассмотрены в следующих разделах здесь мы ограничимся рассмотрением простейшего случая химической диффузии, когда в /с-подрешетке движутся частицы единственного /с-сорта. [c.238]

Измерение коэффициентов самодиффузии можно производить теми же методами, которые используются для измерения коэффициентов взаимной диффузии, применяя в качестве второго компонента радиоактивные или стабильные изотопы исследуемого вещества. Возможность использования подобной методики основана на том предположении, что коэффициенты взаимной диффузии меченных изотопами и немеченных молекул одинаковы и представляют коэффициент самодиффузии. Наиболее широкое распространение получили метод свободной диффузии, метод пористой диафрагмы и метод капилляров. Теоретическое обоснование этих методов дано Юй Синь Ваном [41, с. 56-71] и Тиррелем [32]. [c.323]

В работе [74] определяли коэффициенты взаимной диффузии в условиях, когда один из компонентов был очень разбавлен в другом. Авторы указывают, что применение изотопов позволяет использовать метод для определения коэффициентов самодиффу-зви. [c.36]

Все модели зернограничной диффузии, о которых мы говорили выше, за исключениш модели Бокштейна и др. (разд. 2.3.6), относятся, строго говоря, к самодиффузии в чистых элементах. Однако эти модели с небольшими изменениями можно использовать и для других диффузионных задач, например для диффузии примеси в очень разбавленных растворах на o n e чистых элементов, для самодиффузии в сплавах и диффузии примеси по неподвижным межфазным границам. Очень существенно, что здесь мы ограничиваемся только диффузией примеси в очень разбавленных растворах или диффузией изотопов, поскольку это важно для выполнения предположения о независимости коэффициентов диффузии от концентрации и о неподвижных границах. Тем не менее на практике эти модели часто используют и для коэффициентов диффузии, зависящих от концентрации (в экспериментах по взаимной диффузии или химической диффузии), или для медленно дви- [c.143]

В современной литературе до сих пор не разработана единая терминология для обозначения различных коэффициентов диффузии. Так, В, иногда называют просто коэффициент диффузии , иногда коэффициент самодиффузии или коэффициент диффузии компонента . Все эти термины нельзя признать удачными, поскольку они не отражают главную физическую особенность коэффициента Д, отличающую его от других коэффициентов. В дальнейшем в данной главе для его обозначения будем в основном придерживаться термина коэффициент хаотической диффузии /-частиц . Термин коэффициент самодиффузии будем использовать как для Д , так и для рассматриваемого ниже коэффициента диффузии радиоактивных изотопов Л, в тех случаях, когда речь идет о взаимном перемещении атомов в химически однородной среде (чистом соеди-нешш или твердом растворе постоянного состава) и когда нужно подчеркнуть его отличие от направленного потока атомов в поле химических сил, связанных с переменным составом среды. [c.523]