Дифузія в газах

Явища переносу

Невпорядкованiсть теплового руху молекул газу, безперервнi зiткнення мiж ними приводять до постiйного перемiшувания частинок i змiни Iх швидкостей i енергiї.

Якщо в газi iснує просторова неоднорiднiсть густини, температури або швидкостi впорядкованого переміщення окремих шарiв газу, то рух молекул вирiвнює цi неоднорiдностi. При цьому в газi вiдбуваються особливi процеси, об’єднанi загальною назвою явищ переносу. До цих явищ належать дифузiя, теплопровiднiсть і внутрiшнє тертя.

Процес дифузiї полягає у вирiвнюваннi густини або складу газу в об’ємi. Якщо дифузiя зводиться лише до вирiвнювання густини, то в ньому беруть участь односортнi молекули, тобто тут переноситься маса однiєї речовини. Таку дифузiю називають самодифузiєю.

Якщо у процесi дифузії вiдбувається вирiвнювання складу газу по всьому об’ємi, то зустрiчаємося з явищем, яке називається просто дифузiєю. Тут маса однiєї речовини переноситься в середовище iншої. Отже, у цьому випадку дифузiя полягас в тому, що кожна з компонент сумiшi переходить з тих частин об’єму газу, де її концентрацiя є бiльшою, туди, де вона є меншою.

Із макроскопiчного погляду явище дифузiї визначається законом Фiка. За цим законом маса dМ, що переноситься через деяку поверхню , перпендикулярну до осi х, пропорцiйна градiєнту густини , площi поверхнi i часу dt:

, (2.55)

де D — коефiцiєнт дифузiї. Коефiцiєнт дифузiї — це маса речовини, яка переноситься через одиницю площi за одиницю часу при градiєнтi густини, що дорiвнює одиницi. Коефiцiєнт дифузii виражається у квадратних метрах за секунду (м²/с).

Знак «мiнус» у правiй частинi виразу (2.55) показує, що маса переноситься у напрямi зменшення густини речовини. У молекулярно-кінетичній теорії коефіцієнт дифузії визначається за формулою

, (2.56)

де <> - середня арифметична швидкість,

< l>- середня довжина вільного пробігу молекул.

Дата добавления: 2014-01-04