Законы - диффузия
Cтраница 3
В некоторых батареях для предотвращения течений используются опилки. Однако эксперименты Грэхэма ( Graham) показали, что если две жидкости разделены перегородкой такого типа, то процесс диффузии идет столь же быстро, как и в случае непосредственного соприкосновения жидкостей, при условии, что видимые течения отсутствуют. По-видимому, если использовать пленку животного происхождения, которая уменьшает диффузию, то она точно в том же отношении увеличит сопротивление элемента, потому что электролитическая проводимость представляет собой процесс, математические законы которого имеют ту же форму, что и законы диффузии, и то, что мешает одному процессу, должно в равной мере мешать другому. Единственное различие заключается в том, что диффузия имеет место всегда, в то время как ток идет только тогда, когда батарея находится в действии. [31]
Понятие сорбция - поглощение сорбата сорбентом - по всему определению отражает взаимодействие между фазами в многокомпонентной системе. Изучение кинетики сорбции - изменения во времени состояния такой гетерогенной системы, кроме того, предполагает, что в начальный момент эта система не равновесна. В гетерогенных системах неравновесность по химическому потенциалу ( концентрациям) на границе раздела фаз неминуемо должна привести к перераспределению вещества по пространству внутри каждой из фаз. Это перераспределение осуществляется, как правило, по диффузионному механизму, поэтому процессы диффузии нами рассматриваются в первую очередь. Законы диффузии в подвижной фазе, помимо возможной химической кинетики, осложняются принудительной конвекцией, являющейся характерной особенностью рассматриваемых нами систем. Наше внимание будет сосредоточено на твердых сорбентах, соприкасающихся с подвижной жидкостью, поэтому подлежит рассмотрению геометрия и структура зернистого сорбента и гидродинамика потоков через него. [32]
Диффузия и растворение различных веществ в твердых органических соединениях представляют интерес для многих областей физики и химии. Значение равновесной концентрации сорбированного вещества зависит от физической и химической природы сорбата и сорбента, а также от таких внешних факторов, как температура, давление и концентрация компонентов. Скорость достижения равновесной концентрации сорбента или в общем случае скорость, с которой вещество переходит из одной части системы в другую в результате случайного молекулярного движения, обусловливается процессом диффузии. Этот процесс приводит к выравниванию концентраций в пределах одной фазы, а в отсутствие усложняющих межфазных эффектов к выравниванию химического потенциала данного вещества в различных фазах. Законы диффузии связывают скорость переноса сорбируемого вещества с градиентом концентрации или в более общем случае с градиентом химического потенциала - основной движущей силой диффузии. [33]
До сих пор мы рассматривали дефекты и примеси просто как факт, не задумываясь о причинах, их вызвавших. Этими причинами могут быть дислокации для физических дефектов и чужеродные кристаллы для дефектов химических. Взаимная диффузия двух субстанций А и В является процессом, выравнивающим концентрации одной и той же фазы. Итак, конечное состояние - однородная концентрация А в В, с одной стороны, и В в А - с другой. Законы диффузии твердых тел были впервые сформулированы Фиком. [34]
Таким образом, абстрактно теоретическая обратимость сочетается с практической необратимостью макроскопических процессов, если речь идет о сколько-нибудь существенных отклонениях от термодинамического равновесия. Эта практическая необратимость макроскопических процессов проявляется в отсутствии симметрии по отношению к отражению во времени ( замена t на - f) некоторых кинетических уравнений, например, уравнения Больцмана. Указанное свойство следует уже из того факта, что уравнение Больцмана описывает процессы, идущие только с возрастанием энтропии, но не с ее убыванием. Можно показать, что таким же свойством обладает и уравнение Фок-кера - Планка. Тем более это относится к уравнениям газовой динамики, при выводе которых используются феноменологические ( необратимые) законы диффузии, теплопроводности, вязкости. [35]
Но в трамвае часто так не бывает и никогда не случается в мире молекул. Законы этого движения превосходно изучены и лежат в основе бесчисленного количества технологических процессов и природных явлений. Невыполнение этих законов хоть один раз означает для естествоиспытателя, что он не имеет логического основания пользоваться этими законами и во всех других случаях. Мало того, исследователь понимает, что крушение законов диффузии приводит к ликвидации возможностей делать предсказание в любой области молекулярной физики. Законы диффузии сами являются следствиями из общих законов молекулярной физики, и их крушение означает гибель доброй половины физических знаний. [36]
 |
Эквиконцентрационные поверхности при диффузии перед неоднородным электродом ( кривые не вычислялись. [37] |
Напротив, неоднородность поверхности электрода существенно влияет на перенапряжение диффузии и гомогенной реакции. Поэтому, следуя Феттеру 19, необходимо обсудить это влияние на гипотетическом примере. Это значит, что электродная реакция протекает только на активных участках поверхности. Однако реагирующие там вещества поставляются или выводятся путем диффузии из всего электролита, находящегося у поверхности электрода. Законы диффузии поэтому становятся гораздо более сложными. [38]
В общем случае в многофазном жидкостном реакторе ( МЖР) возможна массопередача как через сферическую, так и через плоскую границу раздела фаз. Массопередача через плоскую границу раздела фаз имеет место в трехфазных системах, когда, например, реакционная фаза образует пленку на поверхности твердого катализатора. Задача расчета скорости массопередачи в этом случае возникает сравнительно редко. Наиболее типичным для МЖР является случай массопередачи через сферическую границу раздела фаз между пузырями или каплями транспортной фазы и реакционной сплошной фазой. Этот случай и будет рассмотрен нами подробно. Массопередача относится к числу диффузионных процессов. Простейшим процессом массопередачи является молекулярная диффузия. Законы диффузии были разработаны Фиком в 1855 г. по аналогии с законами теплопроводности Фурье. В 1896 г. Щу-карев [1] впервые использовал уравнение молекулярной диффузии для описания массопередачи применительно к процессу растворения. [39]
Страницы: 1 2 3