Концентрация в диффундирующей системе

Скорость диффузии в газах, жидкостях и твердых веществах. Количество вещества, диффундирующее через сечение, перпендикулярное потоку диффузии за единицу времени, называется скоростью диффузии. Если при разности концентраций диффундирующего вещества, равной — С,, в двух слоях системы, удаленных на расстояние I, за время 1 через площадку 5 переносится п киломолей вещества, то средняя скорость диффузии будет равна [c.198]

Примерная графическая иллюстрация распределения концентраций с использованием кривой равновесия в системе дана на рис. 1-33 для случая, в котором сопротивления движению массы равномерно распределены на обе фазы. Точка 1 с координатами С ,С представляет действительную концентрацию диффундирующего вещества в обеих фазах, а точка 2—концентрацию на поверхности [c.67]

Если в бинарной системе с постоянной плотностью компонент А, имеющий низкую концентрацию, диффундирует через другой компонент, уравнение неразрывности для компонента А имеет вид [c.112]

Согласно первому закону Фика коэффициент диффузии не зависит от концентрации диффундирующего вещества. Тот факт, что в реальных системах при высоких концентрациях вещества О начинает зависеть от концентрации, связан с отклонением раствора от идеального. В таком случае следует в первом законе Фика использовать не концентрации, а активности веществ. [c.262]

Однако чисто хаотическое движение пузырька осуществляется лишь в случае, когда величина свободной энергии системы не зависит от его положения. Чаще же всего это условие не выполняется, и на пузырек действуют вполне определенные движущие силы. При этом силовое поле может определяться градиентом температур [108, 113, 114], напряжений [115, возникающих как от приложения внешней нагрузки, так и из-за внутренних причин (анизотропия распухания и роста отдельных кристаллитов, анизотропия коэффициента теплового расширения и т. п.), и концентрации диффундирующего компонента в диффузионной зоне [116—118]. Оно может создаваться норой или дислокацией, находящейся в непосредственном соседстве, или границами зерен и внешними поверхностями, примыкающими к пузырьку [118] . [c.52]

Зарождение пузырьков может происходить как на дефектах кристаллического строения материала, так и в бездефектных областях. Образующиеся на стадии зарождения пузырьковые системы, вероятнее всего, нестабильны. Эволюция их связана с перегруппировкой газовых атомов между отдельными пузырьками и всегда ведет к увеличению распухания материала. Единственным, достаточно хорошо установленным механизмом перегруппировки газовых атомов в твердых телах являются миграция и объединение отдельных пузырьков. К причинам, вызывающим миграцию пузырьков, прежде всего относятся градиенты напряжений, температуры и концентрации диффундирующего компонента в диффу- [c.61]

В химических процессах очень часто приходится иметь дело с явлениями, где одновременно в одной и той же системе протекают процессы диффузии нескольких веществ и переноса тепла. Это означает, что в каждой точке пространства, в каждый момент времени сосуществуют градиенты концентраций нескольких веществ и градиент температуры. До сих пор мы принимали, что диффузионный поток каждого вещества зависит только от градиента его собственной концентрации (или парциального давления),а тепловой поток — только от градиента температуры. Такой метод рассмотрения мы будем называть приближением независимой диффузии. Пользуясь им, мы пренебрегали взаимным влиянием процессов диффузии различных веществ, а также процессов диффузии и теплопроводности. Приближение независимой диффузии достаточно близко к действительности для смесей, разбавленных растворителем в случае жидкостей или не диффундирующими в данных условиях газами — в случае газовых сред. Чем меньше концентрация диффундирующих веществ в растворе или в газовой смеси, тем более точным становится приближенный метод описания процессов переноса, которым мы пользовались в предыдущих главах. [c.169]

В общем случае движущей силой диффузии, как и большинства физико-химических процессов, является разность термодинамических или химических потенциалов. Путем перераспределения вещества система стремится к выравниванию локальных разностей потенциалов, приближаясь к термодинамическому равновесию. В более частном случае, когда внутренняя энергия диффузионной системы не подвергается существенным изменениям, движущей силой процесса можно считать разность концентраций диффундирующего вещества. [c.11]

В результате решения (4.17.44) можно судить о полях концентраций диффундирующих частиц в системе. В частности, из него ясно, что стационарному состоянию, когда дс д1 0, отвечает линейная зависимость концентраций компонентов от пространственных координат, так как при этом [c.279]

С увел ичением концентрации диффундирующих частиц происходит изменение В, обусловленное как термодинамич., так и гидродинамич. факторами. Термодинамич. факторы вызывают отклонение системы от идеальной и учитываются вторым членом ур-ния (1). Гидродинамич. факторы связаны с повышением эффективного значения / из-за гидродинамич. взаимодействия растворенных частиц. Т. к. / увеличивается с концентрацией приблизительно по линейному закону [c.368]

Рис. 15-1. Распределение концентраций в диффундирующей системе в определенный момент времени.

Главной особенностью оптических методов является возможность исследования процесса диффузии бесконтактным способом, т. е. данные методы практически исключают разного рода механические воздействия на изучаемый процесс. Их отличительной чертой является возможность фиксировать изменение концентрации диффундирующего вещества в растворителе по направлению диффузии и во времени. В основу всех оптических методов положено явление изменения показателя преломления раствора от концентрации вещества, находящегося в нем, и получение изменяющейся во времени интерференционной картины. Скорость изменения интерференционной картины зависит от скорости изменения концентрации диффундирующего вещества, которая, в свою очередь, определяется коэффициентом молекулярной диффузии данного вещества в данном растворителе при определенной температуре. Основными элементами оптических методов являются диффузионная ячейка, в которой непосредственно осуществляется изучаемый процесс, и оптическая система, реализующая различные способы получения интерференционной картины. Диффузионная ячейка, используемая во многих методах, представляет собой вертикальный сосуд, в нижнюю часть которого подается раствор, содержащий диффундирующее вещество (более плотный раствор), а в верхнюю часть — растворитель (менее плотный раствор), при этом образуется довольно отчетливая граница раздела этих растворов. Главное отличие оптических методов заключается в [c.841]

По мере истощения обменной способности близких к поверхности зерна слоев катионита концентрация диффундирующих солей на поверхности зерна будет возрастать и к моменту установления равновесия в системе катионит — раствор она приблизится к Сц. [c.534]

В системах, в которых диффундирует растворитель полимера, температура фазового перехода зависит от взаимодействия его с полимером. Поэтому положение точки перелома на кривых температурной зависимости коэффициента диффузии связано с природой диффундирующего вещества, в частности с его взаимодействием с данным полимером. Кроме того, от этих факторов может зависеть и характер изменения коэффициента диффузии с температурой. Эти явления были изучены на гуттаперче [172]. В соответствии с общими представлениями температура фазового перехода и, следовательно, изменение коэффициента диффузии зависят от концентрации диффундирующего растворителя, что также было установлено в упомянутой работе [172]. [c.95]

Определенные типы смесителей, например цилиндрические вальцы и вращающиеся барабаны, создают поток с замкнутым циклом. Исходная ориентация в таком смесителе должна обеспечивать совпадение средней концентрации по любой линии тока со средней концентрацией в системе в целом. Если это условие не выполнено, частица должна диффундировать на большие расстояния, что сопровождается замедлением процесса смешения. Практически смешение ускоряется путем периодической переориентации материала в смесителе в процессе смешения. [c.147]

Применительно к диффузии в жидкостях и твердых телах, к сожалению, нет строгих уравнений, которые позволили бы в общем случае предсказать зависимость В от физико-химических параметров системы. Можно лишь утверждать, что до тех пор, пока концентрация диффундирующей примеси в жидкости или твердом теле столь мала, что ее молекулы не взаимодействуют между собой, в частности заморожены процессы диссоциации или комплексообразования, коэффициент диффузии примеси не должен зависеть от концентрации. [c.66]

Наиболее ранней попыткой описать механизм массопередачи была пленочная теория Льюиса и Уитмена, введших понятие двойной пленки на границе раздела фаз — фазовой и жидкой. При этом полагается, что обе пленки находятся в ламинарном движении, тогда как вся остальная жидкость и весь объем газа находятся в турбулентном движении и что в них, следовательно, устанавливается равномерная концентрация по всему объему. Процесс массопередачи протекает только за счет молекулярной диффузии и сравнительно медленно, в связи с чем пренебрегают зависимостью коэффициента диффузии от концентрации диффундирующего элемента, т. е. коэффициент D в выражении (III. 1) полагают величиной, постоянной для данной двухфазной системы. [c.67]

В тех случаях, когда диффузия происходит в одной фазе, основной интерес представляют диффузионные потоки и концентрации диффундирующих компонентов в различных точках системы. Эти величины являются функциями времени, геометрии системы, поля скоростей, температуры, давления, разных начальных и граничных условий и природы диффундирующих компонентов. В пределах возможного желательно вывести уравнения, связывающие между собой указанные переменные, чтобы облегчить решение многих практических задач. [c.70]

Наконец, общепризнано, что диффузия идет от большей концентрации диффундирующего вещества к меньшей его концентрации. Обратное наблюдаем во взаимоотношении корня и внешнего раствора. В клетках его концентрация электролитов может быть во много раз выше, чем в наружном растворе, и тем не менее корневая система продолжает поглотительную деятельность. Значит, не диффузия лежит в основе поступления веществ в растение, а протекающие с большой скоростью явления обменной адсорбции между корневыми волосками и почвенным раствором. [c.43]

Когда диффузия вещества происходит в одной фазе, представляет интерес определение диффузионных потоков и концентраций диффундирующих веществ в различных точках системы в различные моменты времени. Эти величины зависят от времени, геометрической формы системы, полей скоростей движения смеси, температуры, давления, начальных и граничных условий, физикохимических свойств диффундирующих компонентов и т. п. [c.324]

Тройная спектральная плотность концентрации диффундирующего газа. До сих пор в этом параграфе мы рассматривали в качестве примеров системы с сосредоточенными параметрами. Перейдем к рассмотрению систем с распределенными параметрами. В качестве первого примера возьмем линейно диффундирующий газ. Молярная плотность с г, t) в нем удовлетворяет обычному уравнению диффузии [c.246]

Это выражение было установлено для турбулентного движения в пограничном слое без массопередачи, так что применение его в этом выводе, вероятно, ограничено системами с низкими концентрациями диффундирующего компонента. [c.499]

Расчет абсорбционной колонны для концентрированной многокомпонентной смеси может быть довольно сложным и трудоемким. Одним из затруднений является получение равновесных данных. Если соединения обладают подобным строением молекул (как во многих углеводородных системах), можно принять, что они образуют идеальные растворы, даже если концентрации диффундирующих компонентов значительны. Но даже в этом случае линии равновесия в координатах У — X искривлены, так что аналитическое решение, предполагающее линейную равновесную зависимость, исключается. В общем же случае нельзя принять концентрированные многокомпонентные смеси за идеальные, и [c.685]

В случае процесса, проходящего в гетерогенной системе и сопровождаемого химической реакцией, расчет наблюдаемой скорости превращения требует, как указано выше, учета параметров, имеющих решающее значение как для скорости химической реакции, так и для массопереноса. Для этого можно использовать различные методы. Один из них основан на изучении превращения в установившемся режиме, т. е. в состоянии динамического равновесия. Предположим, что реакционная система состоит из твердой фазы и жидкости (газа), в ядре потока которой концентрация исходного вещества постоянна и равна С. Исходное вещество диффундирует к межфазной поверхности и достигает там концентрации С . Скорость химической реакции на межфазной поверхности является функцией этой концентрации. При установившемся режиме количество исходного вещества, которое должно прореагировать в единицу времени на единице межфазной поверхности, равно количеству исходного вещества, перенесенному в зону реакции в результате диффузии. Для реакций первого порядка справедлива следующая зависимость [c.247]

Образо11ание тонких слоев этих соединений на поверхности металла вызывает яоявленне цветов побежалости, увеличение толщины слоя продуктов реакции лриводит к окалине. Стадии этого довольно сложного процесса включают адсорбцию газа на поверхности, реакции на поверхности раздела, фаз, образование зародышей кристаллов, образование поверхностного слоя и про-дессы диффузии подвижных частиц сквозь этот слой в обоих направлениях. Это движение обусловлено уменьшением концентрации реагирующих частиц на поверхности и возникшим вследствие этого градиентом концентрации диффундирующих по ионным вакансиям катионов металла (например, Си+) и одновременным движением дефектов электронов (дырок) (например, Си +) к поверхности раздела твердых фаз. На поверхности протекает окислительно-восстановительная реакция с образованием нового твердого вещества. Для системы Си/Оа происходит, например, образование оксида меди(1) [c.436]

Для оценки квазибесконечности такой системы длиной I предположим, что концентрация диффундирующего вещества на границе в пределах ошибки опыта может меняться не более чем иа 0,001с. Тогда из таблицы находим для Ф (//2 /Dt) =0,999 значение //2 /Dt = 2,33, откуда К = ///Dt = 4,66. [c.15]

В процессе сорбции растворителей полимерами часто наблюдаются резко разграниченные области с различной степенью набухания [1, 2], особенно это характерно для полимеров в стеклообразном состоянии. Это явление обусловлено резкой зависимостью коэффициента диффузии от концентрации диффундирующего компонента в системе, а также наличием специфического взаимодействия полимера с веществом [2]. В такой системе в процессе сорбции из-за неодинаковой подвижности молекул сорбируемого вещества и сегментов полимера возникают нестационарные напряжения. Эти напряжения иногда очень значительны. Набухшие области полимера испытывают напряжения сжатия из-за соседства более жесткой ненабухшей части. В ненабухшей части полимера действуют растягивающие напряжения. Возникающие внутренние напряжения влияют в свою очередь на кинетику набухания. [c.60]

В связи с тем, что большое число расчетных уравнений является чисто эмпирическими и вюиочают в себя разного рода коэффициенты, зависящие от размерности входящих в данные уравнения параметров, авторы сочли целесообразным не представлять справочный материал в системе единиц СИ. Это также касается и таблиц с экспериментальными значениями которые часто приведены в зависимости от концентрации диффундирующего вещества, выраженной в различных единицах измерения. Перевод концентрации в единицы СИ вызовет неоправданные затруднения при совместном использовании первоисточников и справочного пособия. На нащ взгляд, более удобным бьшо дать таблицу перевода основных внесистемных единиц в систему СИ. Такое представление материала является [c.786]

Диффузия меченных изотопами молекул в действительности представляет собой предельный случай трассерной диффузии в однородной жидкости. Трассерная диффузия представляет собой диффузию одного компонента, присутствующего в очень низкой концентрации в растворе с одинаковым во всей системе составом. Другими словами, компонент, присутствующий в растворе в виде следов, имеет отличный от нуля градиент концентрации, в то время как градиент концентрации других компонентов, имеющих по сравнению с первым высокую концентрацию, равен нулю. Трассерная диффузия имеет место, например, когда ионы Na+, присутствующие в пренебрежимо низкой концентрации, диффундируют в растворе КС1, имеющем постоянную концентрацию. Трассер-ную диффузию можно использовать для изучения некоторых особенностей структуры растворов электролитов. В действительности самодиффузия — это особый случай трассерной диффузии, когда компонент, присутствующий в виде следов, отличается только атомным или молекулярным весом или, возможно, радиоактивностью от компонента, присутствующего в более высокой концентрации, в то время как химические свойства этих компонентов почти одинаковы. [c.259]

Исследованы механизм диффузии никеля и серы в моно- и поликристаллах NiS, а также в системе металл—газ при высоких температурах [468]. Показано, что сульфидирование никеля в парах серы при повышенных температурах происходит в результате, диффузии никеля через окалину, по границам зерен и по объему. Изучение диффузии никеля и серы в поликристаллических образцах при 750—880° С выявило характерную для межкристаллитной диффузии зависимость концентрации диффундирующего элемента от глубины проникновения. Преимущественная межкристаллитная диффузия компонентов в NiS наблюдается до температур, близких к температуре плавления (0,95Гпл), в то время как в металлах [c.187]

Иногда возникает ситуация, когда концентрацию диффундирующего вещества экспериментально определить уже невозможно, а оно, тем не менее, опасно для службы детали. В этом случае следует задаваться сколь угодно малой допустимой концентрацией в физически разумных пределах. Не следует задаваться слишком большим отношением (с —Сн)/(со — Сд), например более 0,01, так как при этом фактически нарушаются условия полубесконечности диффузионной системы и распределение концентрации начнет постепенно отличаться от дав.аемого уравнением (1.93), а данные табл. 1.11 перестанут быть справедливыми. [c.50]

С большей коштснтрацнсй в раствор с мeньпJ й концентрацией. В системе возникнут неравновесные процессы диффузии, и термодинамические соотношения будут к ней неприменимы. Иа разность потенциалов, обусловленную межфазными скачками, будет налагаться разность потенциалов, возншсаюш.ая на границе раздела растворов, через Которую диффундируют заряженные частицы. Впрочем, следует отменить, что эта разность потенциалов обычно невелика и может быть Уменьшена при помощи специальных приемов, так что в дальнейшем Мы ею интересоваться не будем. [c.241]

В основе предпосылок, приводящих к зависимостям типа (2.20)— (2.23), лежат постулаты о справедливости первого закона Фпка и независимости коэффициента диффузии от концентрации диффундирующих веществ. Как уже отмечалось, это приводит к тому, что поведение любого компонента в многокомпонентной системе может рассматриваться независимо. Обращалось внимание и на то, что в тех случаях, когда изучается диффузионная кинетика переноса частиц в многокомпонентной системе в условиях существования между ними локального термодинамического равновесия, задача может быть сведена к однокомпонентной. Однако в этих случаях коэффициент диффузии оказывается функцией концентраций. [c.75]

Рис. 2.3 Диаграмма определения по методу Уилки и Чанга коэффициентов молекулярной диффузии в бинарных жидкостных системах при низкой концентрации диффундирующего растворенного вещества.

Непористые мембраны используют для газоразделения и первапорации. Для этих процессов используют или композиционные или асимметричные мембраны, транспортные характеристики (проницаемость и селективность) которых определяются существенными свойствами материала. Выбор материаипа зависит в большой степени от типа применения, и спектр используемых полимеров может простираться от эластомеров до стеклообразных полимеров. Говоря о применениях, можно выделить две основные группы 1) жидкостные разделения (первапорация или обратный осмос) и 2) газоразделение. Эта классификация основана на различиях в транспортных свойствах. Степень взаимодействия между полимером и постоянным газом в общем случае очень мала и соответственно растворимость газов в полимере тоже очень низка. С другой стороны, взаимодействие жидкости с полимером в общем случае много сильнее. Высокая растворимость жидкости в полимере оказывает огромное влияние на транспортные параметры системы. Коэффициент диффузии жидкости очень сильно зависит от концентрации диффундирующего вещества в полимере, в то время как коэффициент диффузии в случае транспорта газа может рассматриваться практически как константа. В гл. VI приведены наиболее важные матери аилы, используемые в этих процессах. [c.77]

Так как концентрация диффундирующего вещества характеризуется количеством его в единице объема, то О имеет размерность см /сек. Коэффициент диффузии определяет скорость, с которой система может выравнить свою концентрацию, и равен плотности потока, выравнивающего концентрацию в системе при единичном градиенте концентрации. Коэффициент диффузии определяет кинетику процесса диффузии, его значения находят экспериментальным путем. [c.199]

Хотя в принципе возможны два стационарных значения э.д.с., но при реальных условиях эти пределы могут совпадать ли же один из них более вероятен. Например, электролит ТЬОг-ЬУгОз можно считать преимущественно ионным в контакте с указанными электродами, поэтому можно ожидать, что оба значения э.д.с. будут совпадать не только между собой, но и с термодинамическим значением э.д.с. . С другой стороны, для чистого ТЬОг пределы должны отличаться друг от друга и от Е х, однако нижняя граница более правдоподобна. Действительно, как показано Крайком [41], сорбционная система (ТЬОг относительно кислорода) может стать однородной по концентрации диффундирующего компонента (Ог). Кроме того [42], стационарный поток кислорода через ТЬОг устанавливается весьма быстро (менее двух часов при 1000°С). Поэтому весьма вероятно, что уравнение [c.199]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология