2– дәріс: Дисперсті жүйелердің молекулалы – кинетикалық қасиеттері Седиментациялық диффузиялық тепе теңдік
жүктеу/скачать 6,29 Mb.
|
| Диффузия
м Диффузия дегеніміз – концентрациясы жоғары облыстан концентрациясы төмен облысқа заттардың (иондар, атомдар, молекулалар, жоғары дисперсті бөлшектер сонымен қатар нанобөлшектер де) өздігінен ауысу үдерісі. Диффузияның броундық қозғалыстан айырмашылығы ол тек газ бен сұйықтарға ғана емес, сонымен қатар қатты денелерге де тән. Бір жақты диффузиялы стационарлы процесс үшін диффузияға ұшыраған заттың массасы Фик заңымен сипатталады; Диффузия дегеніміз жүйе көлеміндегі әр компоненттің химиялық потенциалымен яғни концентрациясын теңестіретін әкелетін өздігінен жүретін үрдіс. Диффузия жылдамдығы Фик заңымен анықталады: , (4.10) мұндағы dm/dt – х бағытында диффузияланатын заттың массасы; S – көлденең қима ауданы; D – диффузия коэффициенті; dn/dx – бөлшектік концентрацияның градиенті. Бөлшектің орташа қозғалу жылдамдығы Стокс заңы бойынша . (4.11) Стокс заңын қолдана отырып, Эйнштейн теориясы бойынша, бөлшектің диффузиялану коэффициентін анықтауға болады: , (4.12) мұндағы N - Авогадро саны; R – универсал газ тұрақтысы; π –тұрақты (3,14…); T – температура; r – бөлшектің радиусы; η – ортаның тұтқырлығы. Эйнштейн теңдеуі арқылы есептелген диффузия коффи-циенттері молекулалар (иондар) үшін D≈10-5см2/с, ал кол-лоидтық бөлшектер үшін D≈10-7÷10-9см2/с болады. Сонымен қатар Эйнштейн теңдеуі арқылы орташа жылжу мен диффузия коэффициентінің байланысын анықтауға болады: (4.13) мұндағы D - диффузия коэффициенті; t – жылжу уақыты. Бөлшектердің үлкен массасы мен өлшемдеріне байланыс-ты коллоидтық ерітінділерде диффузия баяу жүреді. Дегенімен, коллоидтық ерітінділердегі диффузияны өлшеуге, демек, дисперстік бөлшектердің өлшемдерін есептеуге болады. Концентрация градиенті, ағынның қиылысу аумағы және уақыт 1-ге тең болғанда диффузия коэффициенті диффузия эффектілігін сапалылығын анықтайды. Нанобөлшектер үшін диффузия коэффициенті диффузия жүріп жатқан ортаға тәуелді. Жалпы алғанда диффузия коэффициентінің мәні газдарда 104 (қалыпты температурада және қысымда) сұйықтарда 10-9, қатты денелерде 10-14 м2/c төмен. Сұйықтарда диффузия коэффициенті түріне қарай әр түрлі болады.
Диффузия коэффициенті жоғары болған сайын диффузия эффективті болады. Сұйықтар мен қатты денелерде диффузияға ұшыраған бөлшектердің(молекула, иондар) бір тұрақты күйден басқасына ауысуы жүзеге асады. Диффузия коэффициентінің температуралық тәуелділігі Аррениус теңдеуімен анықталады: (5.1) мұндағы D0 шексіз жоғары темпеғратурадағы диффузия коэффициентіне сандық тең болатын ойдағы диффузия коэффициенті, Еа диффузия процессінің активтену энергиясы (диффузияға қажет энергияны сипаттайды), k Больцман тұрақтысы, Т температура. жүктеу/скачать 6,29 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|