2– дәріс: Дисперсті жүйелердің молекулалы – кинетикалық қасиеттері Седиментациялық диффузиялық тепе теңдік
жүктеу/скачать 6,29 Mb.
|
| 4.5. Дисперсті жүйелердің
cедиментациялық-диффузиялық тепе-теңдігі Монодисперсті жүйедегі седиментациялық-диффузиялық тепе-теңдіктің пайда болуын қарастырайық. Мұндай дисперсті жүйе ретінде тығыздығы ρd және радиусы r қатты сфералық бөлшектері бар суспензияны алайық. Суспензиядағы бөлшек-тердің концентрациясын ν0 деп қабылдайық. Араластыру тоқтатылғанда, седиментация процесі баста-лып, бөлшектердің тепе-теңдікті таралуы бұзылады. Дисперсті жүйенің төменгі жағындағы бөлшектердің концентрациясы νт бастапқыдан (ν0) үлкен болады (νт > ν0). Осының салдарынан жоғарғы жағында бөлшектік концентрация (νж) азаяды (νж < ν0). Яғни бөлшектердің тепе-теңдікті таралуының бұзылу нә-тижесінде бөлшектік концентрация вертикал х осінің бойымен өзгереді. Седиментация барысында концентрациялардың айырымы ∆ν=νт - νж өсе береді. Концентрациялар айырымының әсерінен төменнен жоғарыға қарай, яғни седиментацияға қарама-қарсы бағытталған диффузиялық ағыс (іd) пайда болады. Бұл ағыстың шамасы (4.14) теңдеуімен анықталады. Мұндағы D – диффузия коэффициенті; х – вертикал координата. Седиментация барысында бөлшектің концентрация градиенті өсіп, диффузиялық ағыс күшейеді. Седиментациялық ағыс формуласымен есептеледі, мұндағы υ – бөлшектердің седиментация жылдамдығы; ν – бөлшектік концентрация. Бір біріне қарсы ағыстар теңескенде , дисперсті жүйеде седиментация мен диффузия арасын-да динамикалық тепе-теңдік пен әр деңгейде уақытқа бай-ланысты өзгермейтін бөлшектердің стационарлы концент-рациясы орнатылады. Жоғары дисперсті жүйедегі бөлшектердің х вертикал осі бойынша таралуын шартынан алуға болады: . (4.15) Яғни диффузия нәтижесінде дисперстік фаза толық шөк-пейді. Дисперстік фазаның негізгі бөлігі дисперсиялық ортада қалып, дисперсті жүйе ұзақ уақытқа дейін «өмір сүреді». Седиментациялық-диффузиялық тепе-теңдіктің айқын мы-салы ретінде 1857 ж. М. Фарадей дайындаған бөлшектері 10 нм құрайтын алтынның коллоидтық ерітінділерін алуға болады. Бұл ерітінділер қазіргі уақытқа дейін сақталған: алтынның үлкен тығыздығына қарамастан дисперстік бөлшектер тұнбаға түс-пеген. Седиментациялық-диффузиялық тепе-теңдік тағы бір жа-ғынан қызығушылық туғызады. Жоғарыдағы теңдеудің көме-гімен бөлшектік концентрация мен х биіктік арасындағы эксперименттік тәуелділіктен Больцман тұрақтысы мен Авогад-ро санын есептеуге болады. Мұндай тәжірибелерді франциялық физик Ж.Перрен гуммигут суспензиялары үшін 1908 ж. Жүр-гізген. Перрен әдісімен анықталған Авогадро саны өзінің белгілі мәніне жақын болып, Перрен осы жұмысы үшін физика саласында Нобель сыйлығына (1926 ж.) ие болды. м2 жүктеу/скачать 6,29 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|