загрузка...
загрузка...
На головну

дифузія

  1. дифузія
  2. ДИФУЗІЯ
  3. дифузія
  4. Дифузія і осмос
  5. Дифузія через клітинну мембрану
  6. Дифузія через мембранні канали

Це явище перенесення має місце в тому випадку, коли молекули однієї речовини потрапляють в іншу речовину і завдяки хаотичного руху починають в ньому поширяться. Один газ може поширюватись в іншому, молекули однієї рідини завдяки дифузії (проникнення) перемішуються з молекулами іншого. Нарешті, дифузія має місце в твердих тілах. Якщо тверде тіло має пористу структуру, в ньому добре дифундує газ.

дифузія призводить до переносу маси речовини. Перше з рівнянь (6.92) є макроскопічне рівняння дифузії. Так само, як і в попередньому випадку, для з'ясування сенсу входить в нього коефіцієнта дифузії знайдемо перенесену за час Dt масу DM, Розглядаючи хаотичний рух молекул, перелітають через майданчик DS по осі x і проти неї (ріс.6.17).

 На малюнку 6.17 (б) показано, що уздовж цієї осі відбувається падіння щільності, а на малюнку 6.17 (а) - що дифузія має місце лише через майданчик DS. через r1 и r2 позначені щільності в точках, що знаходяться від майданчика на відстані, рівному довжині вільного пробігу.

В силу хаотичності руху молекули будуть перелітати в обох напрямках осі x, Переносячи з собою свою масу. Тоді маса, перенесена через DS за Dt секунд, буде:

,  (6.106)

де N1и N2 - Число молекул, перелітають в різних напрямках через майданчик DS за цей проміжок часу, а m0 - Маса кожної з них. величина N1не дорівнює N2, Так як уздовж осі змінюється концентрація:

; .  (6.107)

Підставляючи ці значення в (6.106), отримуємо:

.  (6.108)

Різниця концентрацій може бути замінена через різницю щільності, так як очевидно, що

.  (6.109)

значить

.  (6.110)

Використовуючи формулу кінцевих збільшень, різниця щільності можна виразити через градієнт щільності (Dr @ r?Dx):

,  (6.111)

і теоретичне рівняння для перенесеної маси набуде вигляду:

.  (6.112)

Зіставляючи отриману рівність з макроуравненіем (6.52), отримаємо для коефіцієнта дифузії вираз

.  (6.113)

Замінивши швидкість хаотичного руху молекул за основним рівнянням молекулярно-кінетичної теорії (6.67), отримаємо:

.  (6.114)

Тобто коефіцієнт дифузії зростає при збільшенні температури і залежить від маси однієї молекули: чим легше молекула, тим більше D.

На той факт, що легкі молекули швидше дифундують, заснована дія дифузійного насоса. Цей насос здійснює вакуум в відкачувати посудині тоді, коли звичайний поршневий насос вже створив в посудині низький тиск (форваккум). Принцип дії дифузійного насоса полягає в наступному: відсмоктується повітря продувається так, що поруч з ним, відокремлені пористої перегородкою, знаходяться пари ртуті. Коефіцієнт дифузії для них набагато нижче, ніж для молекул повітря через велику масу їх молекул. Тому ртуть практично не встигає дифундувати в ту половину судини, де знаходиться відсмоктується повітря. Молекули ж повітря поступово дифундують в пари ртуті і видаляються разом з нею.

існує дифузний метод розділення ізотопів. Ізотопами називають атоми, що належать одній клітинці таблиці Менделєєва, тобто мають один порядковий номер, але різняться масою свого ядра (атома). В силу однаковості заряду ядра ізотопи мають рівне число електронів, значить, ідентичні їх хімічні властивості. Тому поділ їх - складна справа. Якщо суміш ізотопів привести в газоподібний стан і продувати через посудину, що має пористу перешкоду, за якої тільки вакуум, то легкий ізотоп дифундує в більшій кількості в вільну частину судини. Багаторазове повторення процесу призведе до практично повного відділення легких ізотопів від більш важких.

Питання про поділ ізотопів набув вирішального значення для здійснення реакції поділу ядер урану. Це завдання, крім поділу ізотопів самого урану, вимагала ще на перших порах і поділу "ізотопів" води - важку воду D2O (D2 - Дейтерій, важкий водень) - слід відокремити від легкої (H2O). У будь-якому обсязі звичайної природної води міститься приблизно 0,7% важкої води.

 



Попередня   24   25   26   27   28   29   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   Наступна

Сенс постійної a | Розподіл молекул за швидкостями | Основне рівняння кінетичної теорії | досвід Штерна | Енергії молекул за ступенями свободи | Порівняння обчислених значень з досвідченими | Теплоємності твердих тіл | Больцманівського розподіл молекул по енергіях | Поняття про явища переносу | Поняття про довжину вільного пробігу молекул |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати