Диффузия
Диффузия
Диффузия – самопроизвольный массоперенос вещества в направлении, противоположном градиенту концентарций.
Этот процесс полностью определяется кинетическими характеристиками молекул диффундирующего вещетсва – их скоростью и массой. Каждая молекула обладает импульсом движения р=1/2 mv2
Учитывая, что средняя энергия молекул всех газов при нормальных условиях одинакова (давление газов одинаково), следовательно
средняя скорость молекул газа увеличивается с его алсблютной температурй и уменьшается при увеличинеии массы моелкул.
Следовательно, вещества с большой молекулярной массой будут диффундировать медленнее, чем более молекулярно легкие вещества.
Направление диффузии определеяется градиентом концентраций, т.е. вещество диффундирует в сторону наименьшей своей концентрации. Наличие других веществ не влияет на направление диффузионного процесса, т.к. каждый отдельный компонент ведет себя как единственный во всем предоставленном объеме. От наличия других компонентов зависит лишь скорость диффузии, но при условии, что их концентрации также не выравнены. Скорость диффузии определяется первым законом Фика:
Рекомендуем посмотреть лекцию "Использование программных средств для управления проектом".
I = – D[dc/dx]
Где D – коэффициент диффузии [м2/с],
dc/dx – градиент концентраций в направлении х,
I – диффузионный поток.
Механизм диффузии существенно рзаличен в газах, жидкостях и твердых телах вследствие различного характера теплового движения частиц. Наиболее интенсивна диффузия в газах, где коэффициент диффузии имеет порядок 10-4 м2/с при нормальных условиях. В жидкостях и твердых телах порядок этой величины может составлять 10-9 и 10-12 м2/с соотв. Низкая величина коэффициента диффузии в конденсированных средах является, как правило, основной причиной, вызывающей необходимость нагрева, перемешивания, помола во всех химико-технологических процессах.
Однако не следует думать, что с выравниванием концентрации вещества диффузионные процессы прекращаются. Диффузия существует, пока существует самопроизвольное тепловое колебание молекул. Таким образом диффузия выраждается в молекулярную самодифузию. Т.е. выравнивание концентрации вещества в результате диффузии есть динамический процесс, обусловленный равенством скоростей переноса вещества в прямом и обратном направлении.