МАРК РЕГНЕРУС ДОСЛІДЖЕННЯ: Наскільки відрізняються діти, які виросли в одностатевих союзах
РЕЗОЛЮЦІЯ: Громадського обговорення навчальної програми статевого виховання ЧОМУ ФОНД ОЛЕНИ ПІНЧУК І МОЗ УКРАЇНИ ПРОПАГУЮТЬ "СЕКСУАЛЬНІ УРОКИ" ЕКЗИСТЕНЦІЙНО-ПСИХОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ПОРУШЕННЯ СТАТЕВОЇ ІДЕНТИЧНОСТІ ПІДЛІТКІВ Батьківський, громадянський рух в Україні закликає МОН зупинити тотальну сексуалізацію дітей і підлітків Відкрите звернення Міністру освіти й науки України - Гриневич Лілії Михайлівні Представництво українського жіноцтва в ООН: низький рівень культури спілкування в соціальних мережах Гендерна антидискримінаційна експертиза може зробити нас моральними рабами ЛІВИЙ МАРКСИЗМ У НОВИХ ПІДРУЧНИКАХ ДЛЯ ШКОЛЯРІВ ВІДКРИТА ЗАЯВА на підтримку позиції Ганни Турчинової та права кожної людини на свободу думки, світогляду та вираження поглядів Контакти
Тлумачний словник |
|
||||||||
Основні закони масопередачіРис.8.7.1 Ступінь зміни концентрації.
Це положення дає можливість легко визначити графічним методом число одиниць переносу. Нехай (рис. 8.7) в процесі масообміну робочі концентрації змінюються в межах Y1 - Y2 і Х1 - Х2. Число ступенів зміни робочих концентрацій може бути визначено побудовою ломаної лінії між рівноважною і робочою прямими. В даному прикладі n = 4. Число одиниць переносу, що відповідає одній ступені, можна розрахувати за рівнянням (8.7.1), а загальне число одиниць переносу визначити домноженням тоу на n, тобто (8.7.2) Число сходинок ломаної лінії між двома прямими з кутом нахилу Ар (верхньої) і А (нижньої) виражається наступним чином: n=ln(Х2/Х1)/ln(Ар/А) Цей метод визначення числа одиниць переносу і коли залежність Yp=f(X) має будь-який вигляд (рис. 8.7.2,б). В цьому випадку величина moy буде змінною.
Припустимо, що в межах однієї сходинки можна з деяким приближенням прийняти існування лінійної залежності, для визначення загального числа одиниць переносу використовують рівняння (8.7.3) Для використання рівняння (8.7.3), попередньо графічно визначається число сходинок зміни концентрації, а також величини Уп ,Yk,, ΔYn , ΔYk і ΔYm для кожної сходинки з подальшим визначенням загального числа одиниць переносу. При ΔYr/ΔYk<2 (при ΔYn<ΔYk) величина AYm може бути розрахована як середня арифметична. В процесах переносу речовини, що розподіляється, з однієї фази в іншу розрізняють два випадки: переніс з потоку рідини в потік рідини, або масообмін між потоками рідини; переніс з твердого тіла в потік рідини (або переніс у зворотному напрямку), тобто Елементарними законами, котрим підчиняється переніс речовини, що розподіляється, з однієї фази в іншу, є закон молекулярної дифузії, закон масовіддачі і закон масопровідності. 8.9 Закон молекулярної дифузії (перший закон Фіна) Молекулярна дифузія в газах і розчинах рідин відбувається в результаті хаотичного руху молекул, не пов'язаного з рухом потоку рідини. Відбувається переніс молекул речовини, що розподіляється, з області високих концентрацій в область низьких концентрацій. Кінетика переносу відповідає в цьому випадку першому закону Фіка: кількість продифундованої речовини пропорційна градієнту концентрацій, площі, перпендикулярній напрямку дифузійного потоку і часу. (8.9.1) де dM - кількість продифундованої речовини; дС/дХ - градієнт концентрацій в напрямку дифузії; dF - елементарна площадка, через яку проходить дифузія; dr- тривалість дифузії; D - коефіцієнт пропорційності, або коефіцієнт дифузії. З рівняння (8.7.4.) випливає : коефіцієнт дифузії показує, яка кількість речовини дифундує через поверхню 1м2 протягом 1с при різниці концентрацій на відстані 1м. рівній одиниці. Знак мінус в правій частині рівняння показує, що при молекулярній дифузії в напрямку переміщення речовини концентрація зменшується. Очевидно, що спосіб вираження концентрації і її розмірність визначають розмірність коефіцієнта дифузії. Якщо прийняти одиниці вимірів [М]=кг, [F]=m2, [т]=с, [С]=кг/м3, [Х]=м, то одиниця виміру D буде: Чисельні значення коефіцієнту дифузії беруться з довідника або знаходяться з наступних формул:
для газів (8.9.2)
для рідин
(8.9.3)
де Т-абсолютна температура, К; Р -тиск, Па; V і V - мольні об'єми взаємодіючих речовин, см3/моль ; МА і Мв – мольні маси,кг/моль; μ - в'язкість рідини, в котрій відбувається дифузія, Коефіцієнт дифузії залежить від агрегатного стану системи (D для газів приблизно на чотири степені вище, ніж для рідин). Коефіцієнт дифузії збільшується зі збільшенням температури і зменшується з підвищенням тиску. Коефіцієнт дифузії в рідинах (на відміну від газів) суттєво змінюється зі зміною концентрації. Формула (8.9.3.) справедлива лише для розбавлених розчинів. Для концентрованих розчинів необхідний відповідний перерахунок, для якого рекомендується наступна залежність:
(8.9.4) де Dx - коефіцієнт дифузії в розчині з концентрацією С; а - активність дифундуючої речовини; С - концентрація дифундуючої речовини; γ - коефіцієнт активності. 8.10 Диференційне рівняння молекулярної дифузії ( другий закон Фіка) Для виведення диференційного рівняння молекулярної дифузії виділимо в нерухомому середовищі або в рухомому ламінарному потоці елементарний паралелепіпед з ребрами dx, dy, dz (рис. 8.9.1). Якщо через цей елементарний паралелепіпед за рахунок молекулярної дифузії переміщується речовина, що розподіляється, то через ліву задню і нижню грань за час dτ в нього входять кількості речовини, відповідно Мх, My, Мz, а через протилежні грані - праву, передню і верхню - виходять кількості речовини відповідно Mx+dx ,My+dy ,Mz+dz. Отже, елемент за час dτ набуває дифундуючої речовини в кількості dM=(Mx - Mx+dx)+(My- My+dy)+(Mz - Mz+dz).
При цьому концентрація дифундуючої речовини підвищується на Згідно основного закону молекулярної дифузії, Отже, Аналогічно знайдемо: Складемо ліві та праві частини останніх рівнянь, отримаємо:
(8.10.1) З іншої сторони, той же приріст кількості дифундуючої речовини в елементі можна знайти множенням об'єму елемента на зміну концентрацію за час dτ, тобто (8.10.2). Співставимо вирази (8.10.1) і (8.10.2) і отримаємо диференційне рівняння (8.10.3) 8.11 Закон масовіддачі ( закон Щукарева) Основний закон масовіддачі, або конвективної дифузії, був вперше сформульований Щукаревим при вивченні кінетики розчинення твердих тіл. Він може бути сформульован так: кількість речовини перенесеної від поверхні розподілу фаз у сприймаючу фазу, пропорційна різниш концентрацій у поверхні розподілу Фаз і в ядрі потоку сприймаючої фази, поверхні фазового контакту і часу ( рис..8.11.2): d2M = p(Cr-Cf )dFdτ, (8.11.1) де β- коефіцієнт масовіддачі - характеризує переніс речовини конвективними і дифузійними потоками одночасно; Сr - концентрація у сприймаючій фазі біля поверхні розподілу фаз; Сf- концентрація в ядрі потоку сприймаючої фази. При цьому слід зазначити, що концентрація на границі розглядається як рівноважна концентрація. Якщо прийняти одиницю виміру [М]=кг, [F]=m2, [τ]=с, [С]=кг/м3, то одиниця виміру β буде: Коефіцієнт масовіддачі показує, яка кількість речовини передається від поверхні розподілу фаз у сприймаючу Фазу через один м2 поверхні Фазового контакту протягом 1с при різниці концентрацій, рівній одиниці.
Читайте також:
|
|||||||||
|