Стационарная пленка
Cтраница 2
Примером действующей системы, которая может быть с успехом исследована с помощью термодинамики, является такая система, где равновесия устанавливаются локально, а именно - на поверхностях раздела фаз. Так, например, установки для поглощения газа и экстракции проектируются в предположении, что скорость адсорбции или экстракции в каждой точке определяется скоростями диффузии сквозь, по существу, стационарные пленки растворителя, расположенные по обеим сторонам поверхности раздела фаз, и что физическое и химическое равновесие существует лишь на поверхности раздела между двумя фазами. Так как скорость, с которой вещество переносится из одной фазы в другую, определяется градиентами концентрации, существующими по толщине пленок, то очевидно, что при проектировании необходимо точно знать равновесные состояния на поверхностях раздела фаз. [16]
 |
Схема тепловых потоков в конденсаторе. [17] |
При этом теплопередача значительно уменьшается благодаря пленке жидкости, которая, образуется на водяной стороне трубки, и пленки конденсата пара, образующейся на паровой стороне трубки. Ввиду того что пленка из пара тоньше, чем пленка из жидкости, передача тепла больше в той части конденсатора, где конденсируется пар. Толщина стационарных пленок, а следовательно, и интенсивность теплопередачи зависит от скорости и вращения потоков жидкости и пара. [18]
Пленки или поверхностные слои, изучавшиеся в работах [4-9], обусловлены наличием сил межмолекулярного взаимодействия. Учет этих сил позволяет объяснить существование стационарных пленок жидкости толщиной до нескольких сотен ангстрем. Толщина же стационарных пленок электролита на вертикальной поверхности полупогруженных электродов достигает нескольких микрон. Поэтому их существование не может быть объяснено действием ван-дер-ваальсовых сил. В связи с этим интересно обратиться к ряду явлений, известных с давних пир, которые могут иметь непосредственное, хотя и не вполне очевидное на первый взгляд отношение к наблюдаемым на полупогруженных электродах пленках. Когда в бокал с вином по его стенке стекает капля воды, вино в этом месте начинает наползать на стенку. [19]
Пленки или поверхностные слои, изучавшиеся в работах [4-9], обусловлены наличием сил межмолекулярного взаимодействия. Учет этих сил позволяет объяснить существование стационарных пленок жидкости толщиной до нескольких сотен ангстрем. Толщина же стационарных пленок электролита на вертикальной поверхности полупогруженных электродов достигает нескольких микрон. Поэтому их существование не может быть объяснено действием ван-дер-ваальсовых сил. В связи с этим интересно обратиться к ряду явлений, известных с давних пор, которые могут иметь непосредственное, хотя и не вполне очевидное на первый взгляд отношение к наблюдаемым на полупогруженных электродах пленках. Когда в бокал с вином по его стенке стекает капля воды, вино в этом месте начинает наползать на стенку. В результате на стенке образуется винная капелька, которая будет стекать обратно в бокал. [20]
Приведенное соображение не противоречит развитым выше представлениям, так как здесь не ставится вопрос о стационарной толщине пленки при определенном потенциале. Напротив, из этих представлений следует, что для поддержания пассивного состояния в условиях, когда пассивирующий слой медленно растворяется, требуется небольшая скорость окисления и, следовательно, небольшая концентрация окислителя в растворе. Вопрос о толщине стационарной пленки в пассивном состоянии в слабых растворах щелочи на холоду вообще не может быть решен экспериментальным путем. Коррозионная плотность тока в этих условиях равна примерно 10 - 9а / см2 или еще меньшей величине. [21]
В работе [25] экспериментально исследовались пленки, стабилизированные градиентом температуры. На рис. 83 представлено изменение со временем толщины пленки, стекающей с электрода. Кривая 1 снята при постоянной температуре, а кривая 2 измерена при наличии градиента температуры - 0 7 град / см. Кривая 2, в отличие от 7, выходит на постоянное значение б - 0 5 мк, соответствующее стационарной пленке. Расчет по формуле (3.12) дает толщину б 1 5 - 10 - 4 см 1 5 мк. По порядку величины эти числа совпадают. Расхождения могут быть связаны с неучтенными процессами, например испарением, неточностью определения градиента температуры в пленке, а также со свойствами самой пленки, обсуждаемыми ниже. [23]
Разработан [5] новый способ жидкостной хроматографии, названный совместно текущей хроматографией. В этом методе два несмешивающихся растворителя соединяются и текут через колонку с внутренним диаметром 0 3 - 1 0 мм. Одна фаза диспергирована в другой в виде дискретных пузырьков или шариков. Непрерывная фаза свободно смачивает внутреннюю поверхность колонки, образуя тонкую стационарную пленку, которая обеспечивает перенос растворенного вещества из одного сегмента в соседние сегменты той же фазы. Если эта пленка достаточно толстая, то развиваются различия в скорости переноса компонентов смеси между двумя фазами, которые могут быть использованы для их химического разделения. [24]
Тассмотрим механизм ионного обмена с точки зрения кинетики. При обмене между двумя фазами происходит перенос противоионов в обеих фазах к поверхности раздела и от нее. Этому переносу ионов в растворе способствует его перемешивание. Толщина пленки примерно 10 - 3 - 10 - 2 см. Процесс обмена, происходящий между зернами ионообменника и хорошо перемешиваемым раствором, сводится к трем последовательным стадиям: I - диффузия обменивающихся противоионов через стационарную пленку, окружающую зерно ионообменника; II - диффузия их в зерне ионообменника; III - химический обмен. Собственно обмен - стадия III - протекает практически мгновенно, поэтому ионный обмен рассматривают как чисто диффузионный процесс, скорость которого определяется самой медленной стадией: либо диффузией в пленке - пленочная кинетика, либо диффузией в зерне - гелевая кинетика. Все факторы, которые увеличивают диффузионный поток в пленке и уменьшают поток в зерне, способствуют гелевой кинетике; пленочной кинетике благоприятствуют факторы, увеличивающие диффузионный поток в зерне и уменьшающие его в пленке. Например, диффузия в пленке может быть скоростьопределяющей стадией в системах с более высокой концентрацией фиксированных ионов, с меньшим числом поперечных связей в матрице ионообменника. [25]
Страницы: 1 2