Объясните явление диффузии. Выведите закон Фика. Поясните физический смысл коэффициента диффузии.

Диффузия. Явление диффузии заключается в том, что происходит самопроиз­вольное проникновение и перемешивание частиц двух соприкасающихся газов, жид­костей и даже твердых тел; диффузия сводится к обмену масс частиц этих тел, возникает и продолжается, пока существует градиент плотности.

Вывод: Пусть в газе присутствует примесь с концентрацией n в точке с координатой х. Концентрация примеси зависит от координаты х. Градиент концентрации в общем случае равен:.

Так как у нас одномерная задача, то. При наличии grad n, хаотическое движение будет более направленным и возникнет поток молекул примеси, направленный от мест с большей

концентрацией к местам с меньшей концентрацией. Найдѐм этот поток. Пусть в плоскости с координатой х находится единичная площадка dS, перпендикулярная оси х. Подсчитаем число молекул, проходящих через площадку в направлении слева направо dN+ и справа налево dN-, за время dt: ; где n1 -концентрация молекул слева от площади, а n2 - концентрация молекул справа от площадки dS. Тогда . Результирующий диффузионный поток через единицу площади в единицу времени:, но n2 - n1 = dn; 2 < λ >= dx, из этого следует, что. Обозначим:коициент диффузии. Тогда диффузионный поток будет равен:. Это выражение называется законом Фика и показывает, что диффузионный поток направлен в сторону уменьшения концентрации.

Коэффициент диффузии - физический параметр, имеющий смысл коэффициента пропорциональности при градиенте концентрации определённого компонента смеси в уравнении, устанавливающем зависимость плотности диффузионного потока массы данного компонента от градиентов концентрации всех компонентов смеси. Или: величина, равная массе диффунди-руемого вещества через единичную поверхность за единицу времени при градиенте плотности, равном единице (в м² /с).

Дата добавления: 2017-02-01