КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Дифузія
Отже, основний процес газообміну між ґрунтовим повітрям і атмосферним, головний процес аерації ґрунтів і емісії СО2 – це дифузія. Процес дифузії, який відбувається у результаті градієнта концентрації газу (dc/dz), описується рівнянням Фіка (І-й закон Фіка): , де – дифузний потік газу; D – ефективний коефіцієнт дифузії [см2/доб, см2/сек]. Для розрахунку дифузійного потоку того чи іншого газу потрібно знати градієнт його концентрації і ефективний коефіцієнт дифузії. Якщо газ дифундує у вільній атмосфері, його дифузія характеризується коефіцієнтом дифузії (D0). Цей коефіцієнт залежить від властивостей газоподібного компоненту при умовах постійності температури і тиску. Для таких поширених газів, як О2 і СО2, при стандартних умовах (атмосферний тиск 1030 мм водн. ст., температура 200С) величини становлять 0,177 і 0,139 см2/доб. А от у ґрунті дифузія буде проходити в більш “стиснутих” умовах – лише у шпаровому просторі ґрунту. Газ буде переміщуватись у шпарах, вільних від води, різного діаметру і звивистості. Тому часто враховують ці два фактори (шпаруватість аерації і звивистість шпар) у простому рівнянні: , де D0 – коефіцієнт дифузії газу у шпаровому просторі з врахуванням шпаруватості аерації () і звивистості шпар (f). Вказують, що при високій шпаруватості аерації, тобто у структурних і легких ґрунтах при невисокій вологості можна використовувати рівняння D1 = D0 0,66 А якщо шпари будуть заповнятись водою, це рівняння використовувати не можна. І при повністю заповненому шпаровому просторі вважається, що коефіцієнт дифузії газу у ґрунті на 4 порядки менший, ніж в атмосфері при нормальних умовах. Крім заповнення шпар водою і їхню звивистість на процесі перенесення газу в ґрунті буде мати вплив і активна у відношенні газів ґрунтова поверхня. Це явище носить назву активованої дифузії. Молекулам газу потрібна додаткова енергія для свого пересування у шпаровому просторі, так як поверхнева енергія твердої фази у шпаровому просторі ґрунту лімітує газоперенесення. Явище активованої дифузії також можна врахувати у вигляді додаткового коефіцієнта дифузії D2 .
Якщо рідина або газ рухаються у шпаровому просторі структурного ґрунту, то будуть виникати явища змішування, тобто явища динамічної дисперсії. У таких умовах, так само, як і при перенесенні розчинних речовин у ґрунті, на перенесення газів у шпаровому просторі будуть мати плив будова шпарового простору і швидкість переміщення (пересування). Тому і коефіцієнт дифузії газу в ґрунті буде визначатись швидкістю руху газу у ґрунті, тобто залежати від масового потоку ґрунтового повітря. Часто використовують залежність коефіцієнта дифузії газу у ґрунті від швидкості конвективного газоперенесення наступного виду: D3 = 0,7 D0 + 1,75 v2, де v – швидкість конвективного газоперенесення. Всі вказані явища у вигляді перенесення газів по звивистому, вільному від води шпаровому просторі (D1), активованої дифузії (D2), динамічної дисперсії (D3) переважно об’єднують в одне – явище ефективної дифузії): Dефк = D1 + D2 + D3 Це дозволяє використовувати один коефіцієнт – коефіцієнт ефективної дифузії (Dефк) при розрахунках газоперенесення. При цьому, однак, у більшості випадків його потрібно визначати експериментально, оскільки структура шпарового простору, активність поверхні твердої фази у кожному ґрунтовому горизонті унікальні. В найбільш загальному вигляді існує ступенева залежність: Dефк = m D0 n, де m і n – емпіричні константи.
Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 1005; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |