20261

Дифузія в газах

Доклад

Физика

Дифузія має місце в газах рідинах і твердих тілах причому дифундувати можуть як частинки сторонніх речовин що в них знаходяться так і власні частинки самодифузії якщо речовина неоднорідна. Швидкість дифузії залежить від температури. При дифузії молекули переміщуються з тих частин речовини де їх концентрація більше в ті її частини де вона менше. Основній закон дифузії закон Фіка: густина дифузійного потоку I пропорційна градієнту концентрації n взятому з протилежним знаком: D коеф.

Украинкский

2013-07-25

43 KB

8 чел.

4. Дифузія в газах

Дифузія  -  взаємне проникнення речовин, що дотикаються одна з одною в наслідок теплового руху частинок в речовині. Дифузія відбувається в напрямку зменшення концентрації речовини і веде до її рівномірного розподілу по об`єму, який вона займає (до вирівнювання хімічних потенціалів). Дифузія має місце в газах, рідинах і твердих тілах , причому дифундувати можуть як частинки сторонніх речовин, що в них знаходяться так і власні частинки (самодифузії, якщо речовина неоднорідна). Швидкість дифузії залежить від температури.

Найбільш швидко дифузія відбувається в газах. Траєкторія руху кожної частинки  газа являє собою ламану лінію, так як при зіткненнях вона змінює свій напрямок руху і швидкість. Тому дифузійне проникнення відбувається значно повільніше ніж вільний рух.

При дифузії молекули переміщуються  з тих частин  речовини, де їх концентрація більше, в ті її частини, де вона менше. Таке переміщення молекул називають дифузійним потоком.  Він напрямлений в сторону зменшення концентрації.

 Основній закон дифузії – закон Фіка: густина дифузійного потоку I пропорційна градієнту концентрації n, взятому з протилежним знаком:

 D – коеф. дифузії, чисельно дорівнює дифузійному потоку через одиницю площі при градієнті концентрації рівному одиниці.

 З кінетичної теорії:  [м2/с]коеф. самодифузії,

Де λ – середня довжина вільного пробігу молекули газа (дорівнює шляху, що пройшла молекула за час , поділеному на кількість співударів за цей час

)    - середня швидкість теплового руху молекули

 Взаємодифузія в газах:

Розглянемо суміш двох газів з концентраціями n1 і n2 при умові, що загальна концентрація

залишаються постійною у всьому газі. Тиск і температура також сталі. Тоді для дифузійних потоків I1 , I2 газів 1 і 2 вздовж осі оx маємо співвідношення:

,   , де ,  ,  - коєф. Самодифузії. При умові, що тиск і температура сталі  в бінарній суміші маємо:

- Коєф. Взаємодифузії.

При нестаціонарній дифузії (градієнт концентрації змінюється з часом) процес вирівнювання концентрацій з часом t проходить за експоненціальним законом:

, де  - різниця концентрацій в момент часу t,   - різниця в  початковий момент t=0, τ – стала часу процесу дифузії.

Дифузія в газах в нормальному стані – це повільний процес. Τ дорівнює декільком десятків годин. Це зумовлено великою кількістю молекулярних зіткнень.