Выравнивание - химический потенциал
Cтраница 3
Заметим, что в случаях, когда в веществе возникает вследствие градиента температуры поток тепла или вследствие градиента давления поток массы газа, очевидно, что эти потоки ведут к выравниванию температуры и давления соответственно. Неравенство (26.2) имеет своим непосредственным следствием изменение чисел молей N и N2, и возникает вопрос, каким образом переход частиц из одной фазы в другую может вести к выравниванию химических потенциалов фаз ц и / г 2 - Ответ на этот вопрос будет дан в конце этого параграфа, когда мы качественно изучим зависимость химического потенциала от температуры и давления. [31]
 |
Схема механизмов диффузии. [32] |
В сложнолегированных сплавах может иметь место восходящая диффузия, когда миграция атомов идет в сторону увеличения градиента концентрации. Это связано с тем, что в общем случае движущей силой диффузии является не градиент концентрации, а градиент химического потенциала fi; ц L ( d kldx), где L - коэффициент пропорциональности, определяющий скорость выравнивания химического потенциала. Кроме того, восходящая диффузия реализуется и в тех случаях, когда в результате перемещения вещества из объемов с меньшей концентрацией в объемы с более высокой концентрацией уменьшаются напряжения, существовавшие в данном сплаве. [33]
 |
Схема механизмов диффузии. [34] |
В сложнолегированных сплавах может иметь место восходящая диффузия, когда миграция атомов идет в сторону увеличения градиента концентрации. Это связано с тем, что в общем случае движущей силой диффузии является не градиент концентрации, а градиент химического потенциала х; ц L ( d i / dx), где L - коэффициент пропорциональности, определяющий скорость выравнивания химического потенциала. [35]
 |
Схема механизмов диффузии. [36] |
В сложнолегированных сплавах может иметь место восходящая диффузия, когда миграция атомов идет в сторону увеличения градиента концентрации. Это связано с тем, что в общем случае движущей силой диффузии является не градиент концентрации, а градиент химического потенциала х; ц L ( d i. L - коэффициент пропорциональности, определяющий скорость выравнивания химического потенциала. Кроме того, восходящая диффузия реализуемся и в тех случаях, когда в результате перемещения вещества из объемов с меньшей концентрацией в объемы с более высокой концентрацией уменьшаются напряжения, существовавшие в данном сплаве. [37]
Термодинамический потенциал таких систем не имеет простого выражения. Особенно большое значение имеют системы с вполне подвижными компонентами, в число факторов равновесия которых входят концентрации вполне подвижных компонентов в одной из фаз ( например, в поро-вом растворе), вместо их химических потенциалов в рассмотренных выше случаях. Таковы, например, системы, в которых происходит диффузионное перемещение вполне подвижных компонентов, поскольку диффузия ведет к выравниванию химических потенциалов компонентов и поэтому при достижении равновесия химические потенциалы вполне подвижных компонентов в системе должны определяться их величинами во внешней среде. Такими системами моделируются явления диффузионного метасоматоза. Но при инфильтрационном метасоматозе в породу втекает поровый раствор, состав которого определяется внешними условиями, независимо от реакций в рассматриваемом участке. Поэтому при инфильтрационном метасоматозе именно реальные концентрации вполне подвижных компонентов в растворе являются факторами равновесия систем, тогда как химические потенциалы вполне подвижных компонентов зависят не только от их концентраций в норовом растворе, но и от других факторов, в особенности от содержания в системе некоторых инертных компонентов, способных влиять на коэффициент активности данных вполне подвижных компонентов. Поэтому при инфильтрационных процессах химические потенциалы вполне подвижных компонентов внутри системы могут отличаться от их потенциалов во внешней среде, что представляет существенное отличие инфильтрационных явлений от диффузионных. [38]
Перенос, осуществляемый путем молекулярной диффузии, всегда имеет место при протекании электродных процессов. Молекулярная диффузия уменьшает различие концентраций участников электродной реакции в приэлектродном слое и толще электролита ( амальгамы), которое вызвано протекающим электродным процессом. Поток диффузии направлен от областей с большей концентрацией вещества к областям с меньшей концентрацией того же вещества и приводит к выравниванию химического потенциала диффундирующих частиц. [39]
Это явление получило название осмоса, а равновесное гидростатическое давление, обусловленное повышением уровня в капилляре 2, - осмотического давления. Диффузия растворителя через мембрану будет обусловлена разностью химических потенциалов чистого растворителя и растворителя в растворе, связанной с различием числа молекул по обе стороны мембраны. При выравнивании химических потенциалов растворителя по обе стороны от мембраны наступает мембранное равновесие, и процесс осмоса прекратится. [40]
При протекании химической реакции происходит переход исходной системы в новую, в которой связи и структура претерпевают существенные изменения по сравнению с исходной. При этом сначала возбуждаются или расщепляются определенные связи в исходных веществах. Часто затем происходит постадий-ное образование новых групп частиц и структур. С точки зрения термодинамики каждая химическая реакция сопровождается выравниванием химических потенциалов компонентов системы ( разд. [41]
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. [42]
Покажем, что это действительно так. Мы можем представить себе наглядно этот процесс, например, следующим образом. В теплоизолированном закрытом сосуде находится жидкость и над ней ненасыщенный пар. Отсутствие равновесия ( ненасыщенность пара) гарантируется тем, что на поверхности жидкости лежит пленка, непроницаемая для молекул вещества. Затем пленка убирается и происходит необратимый процесс выравнивания химических потенциалов. Следуя обычному методу трактовки необратимых процессов, заменим его мысленно воображаемым медленным обратимым процессом испарения. Мы можем, например, не снимать пленку, а считать, что она становится все более и более проницаемой. [43]
Страницы: 1 2 3