Диффузионно-седиментационное равновесие. Вывод гипсометрического закона

Понятие о диффузии. Первый и второй законы Фика. Физический смысл коэффициента диффузии, его размерность.

Диффузия- самопроизвольный процесс переноса вещества, приводящий к выравниванию концентраций и химических потенциалов в результате теплового движения молекул, ионов частиц(из области больших концентраций в область меньших). Сопровождается увеличением энтропии. В однокомпонентной системе- самодиффузия.В многокомпонентной системе- взаимодиффузия.Выражения для идеальной диффузии 1 и 2 закон Фика. dm=-Д(dc/dx)Sdτ-1 закон (описывает стационарный процесс) m=- Д(dc/dx)Sτ (см²/с); дс/дτ =Д(д²С/дх²)-2 закон (описывает нестационарный процесс. Те накопление вещества в различных точках пространства в зависимости от времени поглощения вещества тв телом, те описывает адсорбцию). Физический смысл коэффициента Д: масса вещества перенесенного через 1 площади за 1 времени, при gradC=1. Поток диффузии:ig=-Д(dC/dx). При переносе газа и компонента раствора в пористых телах различают 2 механизма: 1)диффузионный- вещество переносится в виде раствора 2)фазовый- вещество образует отдельную фазу и перенос происходит по парам и дефектам. Различают поток Кнуцена (при малых давлениях и при малых температурах, длина свободного пробега λ>>r, где r-диаметр пор; молекулы сталкиваются со стенками поры и сталкиваются друг с другом). Ламинарный поток Пуазеля(λ<кб молекулы проходят через поры не сталкиваясь со стенками, при увеличении диаметра пор проницаемость определяется истечением газов или растворов из отверстия.

i_д>i_с 10^-10м; i_д≈i_с 10^-7-10^-9м-ультрадисперсные частицы; i_д<i_с 10^-6 и более м.

Вывод: i_д=i_с; i_д=-Д(dC/dX); i_c=UC; mg=BU=>U=mg/B; -Д(dC/dX)=(mg/B)*C;

-Д(dC/dX)=(mgД/КТ)*C; КТ(dC/C)=mgdX- проинтегрируем С₀ до С_n и h₀ до h_n; КТln(C₀/Cn)=mgh=> Ch=C₀e^-(mgh/KT)-для концентраций; КТln(P₀/P_h)=mgh- для давлений.

60. Седиментация в гравитационном поле. Вывод уравнения для определения радиуса частиц дисперсной фазы по скорости седиментации. Условия соблюдения закона Стокса. Седиментационное уравнение незаряженной частицы.

Закономерности седиментации в гравитационном поле: на каждую частицу действует сила тяжести(гравитационная сила) и подъемная сила Архимеда.Fд=mg=Vρg; Fа= Vρ₀g;

Fсед=Fд-Fa=m_отнg=V(ρ-ρ₀)g; Fтр=BU=6πηrU; Fсед=Fтр; V(ρ-ρ₀)g= 6πηrU; 4/3πr³(ρ-ρ₀)g= 6πηrU;

U= 2r²(ρ-ρ₀)g/9η; r=√(9ηU/2 (ρ-ρ₀)g); Sсед-const седиментации Sсед=U/g=m_отн/В=2r²(ρ-ρ₀)/9η

F(r) интегральная кривая- показывает F(r) дифференциальная кривая-

весовое содержание частиц 1 показывает плотность распред по

Q данного или большего радиуса. массе частиц различного радиуса

2 1-монодисперсная система

2-полидисперсная система

F(r)=dФ(r)

r₂ r ₁ r r_min r_max

Условия соблюдения закона Стокса: 1)скорость оседания должна быть постоянна(0,1-100мкм) 2)частица должна иметь сферическую форму 3)частицы должны быть твердыми 4)частицы обязательно должны смачиваться жидкостью в которой мы проводим анализ 5)на оседание отдельной частицы не должны влиять соседние частицы(проводят седиментацию в разбавленных растворах) 6)оседание должно проходить в ламинарном режиме (0,1-100мкм).

Седиментационное уравнение незаряженной частицы: ρ- плотность жидкости, m₀-масса жидкости в объеме частицы, - удельный объем частицы. Fсед=mg-m₀=m(1-ρ)g; m(1-ρ)g=BU

Дата добавления: 2014-01-06