Какой закон используется для описания количественных закономерностей стационарной диффузии?

Обратим ли процесс диффузии?

Какое определение можно дать процессу диффузии?

Диффузией называется самопроизвольный процесс выравнивания концентрации молекул, ионов или коллоидных частиц под влиянием их теплового движения. Процесс диффузии идет самопроизвольно, поскольку он сопровождается увеличением энтропии системы. Напомним, что равномерное распределение вещества в системе отвечает ее наиболее вероятному состоянию.

Процесс диффузии является необратимым, он протекает до полного выравнивания концентрации, так как хаотическое распределение частиц отвечает максимальной энтропии системы. Возвращение системы в первоначальное состояние возможно только в результате внешних воздействий. Приведите примеры таких воздействий!

Стационарная диффузия является простейшим вариантом явления диффузии. Для нее характерно постоянство во времени градиента концентрации . Для количественного описания диффузии используется закон Фика, который был установлен по аналогии с законами переноса тепла и электричества:

,

где dQ – количество продиффундировавшего вещества; D – коэффициент диффузии; dc/dx – градиент концентрации; s – площадь, через которую идет диффузия; τ – продолжительность диффузии. (Как Вы думаете, почему перед правой частью уравнения стоит знак минус?)

Часто для описания диффузии используется удельный диффузионный поток – количество вещества, диффундирующее за единицу времени через сечение единичной площади:

.

Из этого уравнения ясно виден физический смысл коэффициента диффузии. (Сформулируйте его, не забыв, что речь идет о единичном градиенте концентрации.)

Дата добавления: 2014-01-04