Диффузия в поле внешних сил

Электрохимические процессы имеют большое практическое значение. Электролиз используется в металлургии легких и цветных металлов, в химической промышленности, в технологии гальванотехники. Химические источники тока широко применяются в быту и промышленности. Электрохимические процессы лежат в основе многих современных методов научного исследования и анализа. Новая отрасль техники — хемотроника — занимается созданием электрохимических преобразователей информации. Одной из важнейших задач электрохимии является изучение коррозии и разработка эффективных методов защиты металлов. В неравновесных условиях в растворе электролита возникают явления переноса вещества. Основные виды переноса диффузия — перенос вещества, обусловленный неравенством значений химических потенциалов внутри системы или между системой и окружающей средой конвекция — перенос вещества под действием внешних механических сил миграция — перенос заряженных частиц в электрическом поле, обеспечивающий электрическую проводимость электролитов. [c.455]

Диффузия во внешнем поле 262 [c.4]

Систему уравнений (9.4) — (9.9) следует решать относительно и, V, Up, Vp, рр я Е при заданных р, рр , щ с учетом приведенных выше граничных условий и с использованием формулированных выше допущений, к Отметим, что в случае разреженной суспензии вместо уравнения (9.5) можно рассмотреть следующее уравнение диффузии во внешнем поле сил [c.244]

Потенциалы, соответствующие устойчивой, бистабильной или критической ситуации, изображены на рис. 34. Гигантскую флуктуацию можно представить себе как диффузию через потенциальный барьер. Однако эта наглядная картина не позволяет учесть разницу между V и о которых упоминалось в 10.5 (см., в частности, (10.5.11)). Такая картина, например, наводит на мысль, что Я = = ехр (— 1 /0), а это приводИ т к ошибочной идее, что фд и равновероятны, если V (фа) = (<Рс), но не тогда, когда (фд) = (ф ,). В действительности картина справедлива только тогда, когда мы имеем дело с настоящей диффузией во внешнем поле с постоянным коэффициентом диффузии 0, описываемой (10.2.4). [c.279]

Диффузия это перенос вещества из одной области в другую в пределах одной фазы при отсутствии перемешивания (механическим способом или конвекцией). Эксперимент и теория показывают, что диффузия Происходит при наличии градиента давления (диффузия под давлением), градиента температуры (термическая диффузия), полей внешних сил, а та кже градиента концентрации (молекулярная диффузия). Настоящая глава ограничивается рассмотрением изотермической изобарной молекулярной диффузии без градиентов, обусловленных полем внешних сил. [c.468]

Это уравнение в частных производных называется уравнением конвективной диффузии во внешнем силовом поле. Как частные случаи из него получаются 1) уравнение конвективной диффузии при =0 2) классическое диффузионное уравнение при и=0, Р=0] 3) уравнение диффузии в силовом поле при у=0. [c.190]

ДИФФУЗИЯ ВО ВНЕШНЕМ ПОЛЕ [c.262]

Уравнение (17.49) является основой для изучения обычной молекулярной диффузии, диффузии в поле внешних сил, бародиффузии и термодиффузии в двухкомпонентных бинарных смесях (примеры 17-2—17-4). Некоторые выборочные значения для газов и жидкостей приведены в табл. 17-2. [c.500]

Рассматривая диффузию, мы исходили из того, что при равновесии компоненты в системе распределяются равномерно, при этом влияние внешних силовых полей не учитывалось. Однако частицы с достаточно большой массой находятся под довольно сильным влиянием поля земного тяготения, в котором они с заметной скоростью оседают — седиментируют. В результате седиментации равномерное распределение частиц нарушается и создаются условия для диффузии в обратном направлении. В конечном счете устанавливается равновесие, при котором распределение диспергированного вещества уже не равномерно. [c.58]

Релаксационные методы исследования кинетики химических реакций основаны на том принципе, что при быстром внешнем воздействии на систему (изменение температуры, давления, электрического поля) время, которое нужно системе для достижения нового равновесного (или стационарного) состояния, зависит от скорости химической реакции (или иногда от скорости диффузии реагентов). Переход системы к новым равновесным (или стационарным) концентрациям реагентов называют химической релаксацией [39, 40]. Если отклонение от равновесия, вызванное внешним воздействием, невелико, кинетика релаксации будет весьма простой (ее удается описать с помош,ью линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами). [c.206]

Ранее было указано, что в бинарной системе А ш В протекает диффузия А за счет градиента концентрации А. Такое явление иногда называют обычной диффузией в отличие от бародиффузии (движение А за счет градиента давления), термодиффузии (движение А за счет градиента температуры) и диффузии в поле внешних сил (движение А вследствие неравенства внешних сил, действующих ъа А TS. В). Эти дополнительные эффекты, а также диффузия в многокомпонентных системах кратко рассмотрены в главе 17. [c.434]

Вклад, вносимый в массовый поток обычной молекулярной диффузией, как видно, сложным образом зависит от градиентов концентраций всех компонентов смеси. Член, отвечающий бародиффузии, показывает, что в смеси может происходить суммарное перемещение -го компонента, если на систему накладывается градиент давления. Тенденция смеси к разделению под действием градиента давления очень незначительна однако данный эффект используется при разделении в центрифугах, когда можно получить огромные градиенты давления. Член, соответствующий диффузии в поле внешних сил, играет основную роль при разделении смеси ионов, если внепшяя сила, действующая на ион, равна произведению его заряда на локальное значение напряженности электрического поля. [c.499]

Чем отличается диффузия во внешнем поле от бародиффузии [c.513]

При диффузии заряженных частиц в электрическом поле (внешнем или локальном) вероятности их перескоков в направлении поля и против поля не равны. Поэтому на диффузионный поток вещества, определяемый первым уравнением Фика, накладывается поток, вызванный действием силового поля [c.372]

Различают два основных механизма сближения частиц дисперсной среды за счет разности абсолютных скоростей их движения, или конвективный (градиентный) механизм сближения за счет диффузии частиц, или диффузионный механизм сближения. Оба эти механизма еще усложняются различными силовыми взаимодействиями между частицами, которые обусловливаются гидродинамикой выдавливания разделяющей их пленки сплошной фазы, свободными или наведенными зарядами на частицах, внешним электрическим полем и др. Рассмотрим эти механизмы более подробно с целью получения соответствующих им ядер коалесценции. [c.84]

Наведенная турбулентная диффузия частиц в масштабах, меньших внутреннего масштаба турбулентности (см. Приложение, раздел 2), при которой подвижность частиц обусловлена влиянием мелкомасштабных затухающих пульсаций, возбуждаемых внешним полем турбулентных пульсаций с размерами, большими Яц. [c.90]

Опыты со слабо выраженным внешним эффектом или протекающие в замедленном темпе, а также опыты, демонстрация которых становится опасной при применении больших количеств реагирующих веществ и поэтому обычно демонстрируемых в микро- и полумикроколичествах. Примерами такого рода могут служить опыты, иллюстрирующие молекулярно-кинетическую теорию, а также многие из свойств веществ, объясняемые на ее основе диффузию, осмос, рост н растворение кристаллов, электролитическую диссоциацию, движение ионов или коллоидных частиц в растворах или газах под действием электрического поля, устойчивость и условия коагуляции дисперсных систем, выделение и растворение газов в жидкостях, кинетические явления в растворах, действие катализаторов, набухание, флотация, демонстрация окраски растворов и ее изменения под действием различных факторов, свойства едких, токсичных и взрывоопасных веществ. [c.152]

Диффузия является самопроизвольным процессом, происходящим в результате хаотического теплового движения молекул или ионов растворенного вещества, перемещающихся между оптимальными положениями среди молекул растворителя. Никакого преимущественного направления перемещения для отдельно взятой частицы растворенного вещества в отсутствие какого-либо внешнего поля не существует — она с равной вероятностью может перемещаться в любом направлении. Однако число частиц в некотором объеме раствора, перемещающихся в определенном направлении, равно произведению вероятности перемещения в этом направлении на общее число частиц в рассматриваемом объеме. Поэтому, если рассматривать два соприкасающихся объема раствора с разными концентрациями растворенного вещества С1<Сг, то число частиц, которое перейдет за некоторое время из первого объема во второй, будет меньше, чем число частиц, которое переместится в противоположном направлении. В итоге произойдет перенос определенного количества растворенного вещества из второго объема в первый, т. е. в направлении убывания концентрации. Этот процесс получил название диффузии. [c.324]

Одним из основных условий применимости этого метода является отсутствие р—п-перехода, т. е. можно изучать диффузию атомов, создающих проводимость, аналогичную собственному типу проводимости пластины. Иногда запирающий р—п-переход создают специально, чтобы обеспечить возможность непосредственного измерения диффузионного слоя. Таким способом можно изучать диффузию доноров в полупроводнике р-типа, и наоборот. Измерения проводимости при этом осуществляются четырехзондовым методом. При измерении удельного сопротивления на плоской отполированной поверхности полупровод никового материала устанавливают четыре точечных зонда, располо женных достаточно близко друг от друга и далеко от границ образ ца, чтобы последние не влияли на электрическое поле вблизи контак тов. Внешние зонды —токовые, а два внутренних — потенциальные Расстояния между зондами обычно принимают равными 0,5—1,5 мм Необходимо располагать зонды таким образом, чтобы они лежали на одной прямой. Удельное сопротивление больших образцов рассчитывают по формуле [c.157]

При ориентации частиц дисперсной фазы во внешнем поле возникающая оптическая анизотропность во многих случаях проявляется в двойном лучепреломлении (двупреломлении) дисперсная система становится оптически подобной твердому одноосному кристаллу. Исследование оптически анизотропных дисперсных систем, проводимое в настоящее время многими школами, в частности в работах Цветкова (ЛГУ), Шелудко (Болгария), дает весьма ценные сведения не только о размерах и форме коллоидных частиц, но и об их электрических параметрах (дипольный момент), о коэффициентах поступательной (ультрамикроскопия) и вращательной (двупреломление) диффузии, о характере ориентации частиц во внешних полях (см. [4, с. 25]). [c.44]

Электрический потенциал подобного происхождения называется диффузионным (мембранным). Под влиянием этого электрического поля возникает электроосмотическое течение жидкости, пропорциональное логарифму отношения концентрации и разности коэффициентов диффузии Л, в мембране. Но и при й+ = 0- (и, соответственно, в отсутствие электроосмоса) можно показать, что возникает поток жидкости через мембрану. Он обусловлен поляризацией ДЭС (ХП.6) под влиянием изменения концентрации вдоль его внешней границы, и его направление, в отличие от электроосмоса, не зависит от знака -потенциала. [c.224]

Среднее время т жизни флуктуаций концентрации в столь малых элементах объема, очевидно, должно зависеть от скорости диффузии. Оно не может быть меньше среднего времени, требующегося для перескока молекулы нз одного положения равновесия в другое. Экспериментальные данные показывают, что среднее время, проходящее между скачками молекулы из одного места в другое (соседнее), при Т = 300 К для низкомолекулярных жидкостей равно 10" — 10 с. Следовательно, даже для флуктуаций в объемах порядка 10 мл, т. е. микрофлуктуаций концентрации, условие (VII. 6) соблюдается. Следовательно, может наблюдаться заметное влияние микрофлуктуаций концентрации на термодинамические свойства вещества. Время, требующееся для поляризации низкомолекулярных маловязких жидкостей при наложении внешнего поля, обычно не превышает 10" с. Поэтому, когда раствор с развитыми флуктуациями концентрации находится в электрическом поле, его поляризация, а следовательно, и диэлектрическая проницаемость ведут себя так, как если бы раствор представлял собой обычную дисперсную систему с неоднородностями очень малых размеров. Диэлектрическая проницаемость такой системы уменьшается. Автором показано, что уменьшение диэлектрической проницаемости Де зависит от статистического среднего квадрата микрофлуктуаций концентрации [c.155]

Электроны, находящиеся в момент времени t в объеме d k d x, могут покинуть его в результате следующих процессов электроны могут уйти из d x, так как они обладают скоростями (диффузия) они могут уйти из d k, так как они приобретают под влиянием внешнего силового поля ускорение электроны могут просто рассеяться из элемента объема d k. [c.134]

Предложено много конструкций э лектродиа тизаторов. Схема относительно простого электродиализатора, применявшегося Паули, изображена на рис. VHI, 13. Этот диализатор состоит из трех стеклянных камер, отделенных друг от друга полупроницаемыми перегородками. В боковых камерах установлены электроды. Кроме того, в эти камеры по специальным трубкам непрерывно вводится дистиллированная вода, являющаяся внешней жидкостью, и по другим трубкам вода отводится после того, как в нее продиффундировали электролиты из средней камеры. В средней камере, в которую помещается13Ч1Гщаемый з(эль,- находится мешалка, обеспечивающая перемешивание золя при электродиализе. САедует заметить, что электродиализ особенно эффективен только после предварительной очистки путем обычного диализа, когда скорость диффузии из-за падения градиента концентрации электролитов между золем и водой мала и можно применять электрические поля большого напряжения, не боясь сильного разогревания золя. [c.256]

Из соотношения (6.3.32) видно, что выражение для диффузионной скорости содержит члены, пропорциональные градиентам концентрации, градиенту давления, разности между внешними силами, действующими на различные компоненты, и градиенту температуры. Наличие первых трех членов в диффузионной скорости не может вызвать удивления первый из них соответствует обычной диффузии, приводящей к уменьшению неоднородности состава газовой смеси, второй член свидетельствует о том, что в случае неоднородности давления возникает диффузионный поток более тяжелых молекул, направленный в область большего давления, третий член указывает на возникновение диффузии в случае, когда не равны между собой ускорения молекул разных компонентов в поле внешних сил, приложенных к смеси. В отличие от этих эффектов явление термо диффузии оказалось неожиданным. До работ Чепмена и Энскога термо диффузия в газе теоретически была неизвестна и не наблюдалась экспериментально. В 1911 г. Энскогу [63] впервые удалось чисто теоретическим путем предсказать явление термодиффузии, хотя его открытие осталось непризнанным. Позже, в 1917 г., этот же эффект теоретически обнаружил Чепмен [29]. Затем Чепмен и Дутсон [30] получили экспериментально подтверждение существования термодиффузии в бинарной смеси. Корректное физическое объяснение этого явления не было дано вплоть до работы Мон-чика и Мэзона в 1967 г. [159] их теория будет изложена в 6.7. [c.178]

Градиент потенциала в растворе электролита может возникать либо в результате наложения внешнего электрического поля на электрохимическую систему (см. гл. 4 и 5), либо в результате различия в скоростях движения положительных и отрицательных ионов, приводящего к появлению так называемого диффузионного потенциала (см. ниже). Следовательнс, в отличие от злектропроводно-сти, где можно было пренебречь и конвекцией, и молекулярной диффузней и рассматривать миграцию в чистом виде, при изучении диффузии электролитов необходимо учитывать градиенты как химического, так и электрического потенциалов. [c.140]

При всем многообразии внешних проявлений ГА-воздействия число элементарных первичных явлений, их определяющих, ограничено. Назовем первичным такой эффект или явление, которые находятся в начале всех последующих событий данного процесса. Первичные процессы сосредоточены в строго локализованном месте вещественной структуры. Так, например, процесс дегазации в акустическом поле начинается как совокупность выпрямленной диффузии и слияния кавитационных пузырьков под действием сил Бьеркенеса. Эта совокупность составляет первичные процессы акустической дегазации. Пространственная локализация этого процесса, как очевидно, включает область, содержащую как минимум два пузырька. Этот пример дает возможность наглядно определить понятие сайта . Сайт — совокупность первичных акустических эффектов и мест их локализации (от англ. "site — место, участок, местоположение, местонахождение). Данный термин встречается в биохимии [430]. [c.50]

Из анализа дифференциальных уравнений движения, энергии и диффузии (1—5] следует, что при идентичных граничных условиях, отсутствии внешных силовых полей и соблюдения равенства чисел Шмидта, Прандтля и Льюиса [c.124]

Следовательно, проводящая капелька в переменном поле также, дрожит , как и капелька пресной воды, только более интенсивно,поскольку внешнее поле в данном случае действует как на связанные поляризационные заряды, так и на свободные. На интенсивность колебаний капельки до некоторой степени влияет инерция, с которой связано перемещение ионов. Последнее происходит тем медленнее, чем слабее их диффузия в капельке. При достаточно высокой частоте переменного поля ионы могут не, доспевать за его изменением. Однако при изменениях поля про-мьшшенной частоты эта инерция мало ощ гтнма [45]. [c.50]

Динамические характеристики. Из-за внешних воздействий и (или) изменений внутренних свойств каталитического процесса и реактора температурные и концентрационные поля в слое катализатора меняются во времени. При этом, как уже отмечалось, те параметры, влияния которых в стационарном режиме можно было не учитывать, часто оказываются существенными в нестационарном процессе. К таким параметрам можно отнести, например, эффективную диффузию вещества вдоль слоя катализатора, массоемкость и теплоемкость слоя, неравнодортупность наружной поверхности зерна, внешний тепло- и массообмен. В стационарном режиме значительное число факторов воздействует на состояние системы независимо и часто аддитивно. Это позволяет попользовать более узкие модели и эффективные параметры, отражающие суммарное влияние этих факторов. В нестационарном режиме степень влияния этих факторов может быть ииой и, кроме того, сильно зависеть от состояния системы. Влияние этих факторов необходимо учитывать порознь. Так, например, дисперсию тепла вдоль адиабатически работающего слоя катализатора в стационарном режиме вполне достаточно представить коэффициентом эффективной продольной теплопроводности. В нестационарном режиме это недопустимо — необходимо учитывать раздельно перенос тепла по скелету катализатора, теплообмен между реакционной смесью и наружной поверхностью зерна и иногда — перенос тепла внутри пористого зерна. Из-за инерционных свойств в нестационарном режиме имеют место большие, чем в стационарном режиме, градиенты температур и концентраций на зерне и в слое катализатора, что приводит, например, к отсутствию пропорциональной зависимости между температурой и степенью превращения, пепродол5кительному, но большому перегреву у поверхности зерна с наилучшими условиями обмена. Сдвиг по фазе между температурными и концентрационными полями иногда приводит к возникновению колебательных переходных режимов и даже устойчивых предельных циклов. Это мо- [c.77]

Турбулентность, вихревая диффузия и повторное увлечение частиц. В последние годы в уравнение Дойча был внесен ряд изменений для учета турбулентности, вихревой диффузии и повторного увлечения частиц. Эти изменения были проанализированы Робинсоном [691, 597], который также участвовал в изучении этой проблемы. Фридландер был первым, кто, пытаясь преобразовать уравнение Дойча, вывел уравнение, в котором рассматривались одновременно вихревая диффузия и движение под воздействием внешнего силового поля [276]. В данном случае Фридландер предполагал, что поток частиц, перпендикулярный стенке электрофильтра Р/[в г/(м -с)], выражается уравнением [c.459]

Диффузия возникает не только при наличии в среде градиента концентрации (а значит химического потенциала). Действие внешних электрических полей вызывает электродиффузию, градиент давления является причиной возникновения бародиф- [c.48]

Теория неравновесных поверхностных сил диффузионной природы, развитая Б. В. Дерягиным и С. С. Духиным, имеет существенное значение при рассмотрении закономерностей электрокинетических явлений и взаимодействия поляризованных частиц. Учет диффузии и поляризации двойного слоя позволил Б. В. Дерягину и С. С. Духину предсказать новое явление, родственное электрофорезу, — иффузиофорез, заключающееся в движении дисперсных частиц при отсутствии внешного электрического поля под влиянием только перепада концентрации ионов. [c.197]

При изучении роста очень тонких пленок т 100 А) необходимо принимать во внимание возможность ограничения скорости роста процессами переноса по поверхности пленки, а не переносом через пленку. Процессы переноса по поверхности в свою очередь зависят от распределения потенциалов в пленке вблизи поверхности. Известным примером такого рода эффектов служит окисление алюминия, когда после образования нескольких первых слоев скорость падает до очень низкого значения. То же наблюдается и при окислении некоторых" других металлов. Скорость окисления алюминия определяется стадией перехода его в виде ионов через границу раздела металл—окисел в междоузлии решетки окисла. Согласно теории, при переходе иона металла с поверхности металла в междоузлие окисла, связанного с металлом, ион металла должен преодолеть потенциальный барьер е. Этот барьер намного больше того, который приходится прёодоле-вать иону при переходе из одного междоузлия в другое, так что скорость диффузии в самом окисле не определяет скорости окисления в целом. Вероятность того, что такой переход произойдет, определяется "выражением V ехр (—е/ оТ ), где V— частота колебаний атома. Скорость переходов повышается под действием электрического поля, возникающего в результате адсорбции на внешней поверхности отрицательно заряженных ионов кислорода, поскольку они притягивают ионы А1 через слой окисла. Скорость роста пленки в этом случае определяется выражением [28] [c.478]