Оглавление:
Теория обычной диффузии в жидкостях
- Точной теории диффузии в жидкостях нет, но есть 2 приближенные теории(гидродинамическая теория и кинетическая теория Эйринга), которые помогают оценить порядок вычисленных значений коэффициента диффузии. Некоторые результаты теории Эйлинга, связанные с расчетом вязкости и теплопроводности жидкостей, уже были представлены выше. Гидродинамическая теория использует уравнение Нернста Эйнштейна[12] *в качестве основы.
Это уравнение показывает, что коэффициенты диффузии растворенного вещества а в одну частицу или молекулу в неподвижную среду (15.31） Кроме того, WA / FA-это «подвижность» частицы A (то есть установившаяся скорость, достигаемая частицей под действием единичной силы). Связь между силой и скоростью жесткой сферы, движущейся в «ползучем потоке» (то есть Re 1), может быть получена из гидродинамики. Рассматривая возможность «скольжения» на границе раздела сферы и жидкости, получаем следующую формулу: Где pb-вязкость чистого растворителя. RA-радиус рассеивающих частиц. 0dV — коэффициент скольжения трения.
Видно, что коэффициенты восстановления увеличиваются при больших значениях критерия Кнудсена в скользящем потоке и приближаются к величине, большей единицы, как и предсказано для области свободного молекулярного потока. Людмила Фирмаль
Отметил, что есть 2 предела интереса(случай： а) если жидкость не стремится скользить по поверхности диффузионной частицы(0 Av=°°), то уравнение(15.32) переходит в закон Стокса (см. раздел 2.6). ФА = frqiBuARA (15/33)） Подставляя в уравнение (15.31), получаем зависимость (15.34)） Это обычно называют Стоксом Эйнштейном equation. It показано, что формула (15.34) очень хорошо объясняет диффузию крупных сферических частиц. Или крупная сферическая молекула, растворитель которой является сплошной средой по отношению к диффундирующим частицам[15].
Если жидкость не стремится прилипать к поверхности диффузионных частиц, то уравнение (FAV = 0) (15.32) имеет вид ФА = ti4iguARA (15.35)） Формула к Формуле(15.31） dabV Шааб 1 кт 4nRA (15.36)） Если все молекулы подобны (то есть во время самодиффузии), предполагая, что они объединяются, чтобы сформировать кубическую решетку со всеми молекулами в Контакте, то значение 2RA равно (Ud / JV)’⁷’.* (15.37)） Установлено, что для многих жидкостей (включая полярные и родственные вещества, жидкие металлы, расплавленную серу) коэффициент самодиффузии может быть рассчитан с точностью 15,37% по уравнению (12) [16].
Таким образом, можно видеть, что простой гидродинамический подход приводит не только к коэффициенту самодиффузии, но и к уравнению коэффициента диффузии в случае сферических молекул в разбавленном растворе. Теория далее предсказывает, что мазок будет меняться с размером диффузии particles. In согласно гидродинамической теории, коэффициент трения увеличивается примерно в 1-10 раз при увеличении отношения длины и ширины частиц, поэтому форма рассеивающих частиц также подтверждается как важная. Кинетическая теория Айлинга [17]объясняет явление переноса на основе простой модели жидкого состояния.
- Согласно этой теории, предполагается, что происходит мономолекулярная миграция, в соответствии с которой процесс диффузии может быть explained. Кроме того, предполагается, что в этом процессе происходит расположение молекул, которое можно определить как активное состояние. Теория скорости реакции Эйлинга может быть применена к такому основному процессу.
Предполагая, что решетка, в которой осуществляется передача, является кубом, эта теория дает следующее соотношение между коэффициентом самодиффузии и коэффициентом вязкости: Последняя формула отличается от формулы для коэффициента самодиффузии вплоть до коэффициента 2n по гидродинамической теории(15.37).Однако, как показали экспериментальные данные Он лучше согласуется с выражением (15.38), чем с выражением (15.37). для объяснения этого противоречия недавно была предложена модификация теории эйлинга[16]. В связи с тесной близостью вышеприведенной теории было получено большое количество эмпирических зависимостей[7].Мы кратко опишем 1 из них.
Случай нулевой скорости для теплообмена шаров становится в пределе случаем радиальной теплопроводности в неподвижном газе, в то время как случай нулевой плотности ведет к режиму свободного молекулярного потока и намного меньшим коэффициентам теплообмена. Людмила Фирмаль
Уилки [18]разработал корреляцию коэффициентов диффузии на основе уравнения Стокса-Эйнштейна. В результате получается, что коэффициент диффузии (cms-c-1) при концентрации а, содержащейся в B, мал. РЛВ = 7.4 * 10 — ⁸ vM_v ^ ^ ’ * Т(15.39） Где Va-молярный объем (см-моль-1) растворенного компонента а в жидкости при его нормальной температуре кипения. p-вязкость раствора (в SPZ). вв — «параметр связывания» растворителя B. T-абсолютная температура (k). Рекомендуемые значения для ПВ: для метанола-1,9;для этанола-1,5; для бензола, эфира, гептана и других несвязанных растворителей-1,0.Эта формула эффективна только для разбавленных растворов несвязанных растворимых веществ.
Для таких решений погрешность расчета обычно составляет±10%. Он будет прав, если читатель придет к выводу, что до сих пор мало известно о том, как вычислить коэффициент диффузии твердых газов и liquids. To получить значения Порожняков несли сами войска и разработать теорию будущего, срочно нужны экспериментальные измерения. Пример 15-4. 2 расчет коэффициента массовой диффузии смеси компонентов. Определить мазок разбавленного раствора тротила (2,4,6-тринитротолуола) в бензоле при 15°C Решение. Примените формулу (15.39) к тротилу в качестве компонента а, компонент в-к бензолу.
Данные, необходимые для расчета: p = 0.705 cP (раствор считается чистым бензолом); Rd = 140cm3mol «1 (для тротила)*; fv = 1.0 (для бензола); Mv = 78,11(для бензола).Подставляя эти значения в выражение (15.39), вы получаете: (1,0-78,11) 1⁷ ’(273 + 15） 0.705 (140) 0.8 = 1.38-10-2 см2-с-1 Измерения даб = 1.3910-3 см * * сек » 1. Вопрос для обсуждения 1.Что такое диффузия? Каковы факторы, которые вызывают этот процесс? 2.В каком случае молярная доля и массовая доля совпадают? * Определяется методом атомного объема Шредера. Смотрите ссылку в этом[7].
Смотрите также:
