Физическая химия. Часть 2. Химическая кинетика. Коган В.Е - 206 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СЗТУ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

Х и м и ч е с к а я к и н е т и к а
205
Диффузией называется перемещение молекул вещества в неподвижной
среде под влиянием градиента концентрации. Различают диффузию
линейную
и
пространственную; бесконечную и ограниченную; стационарную и неста-
ционарную
. Линейная диффузия происходит в одном направлении, пространст-
венная – в разных направлениях. Если фронт диффузии в процессе гетероген-
ной реакции не успевает достигнуть границы системы, то диффузия называется
бесконечной. Диффузия является ограниченной, если фронт диффузии достига-
ет границы системы. Под фронтом диффузии понимается граница внутри рас-
твора, где еще не заметны (
с заданной погрешностью) изменения в концентра-
ции, вызванные процессом диффузии. При стационарной диффузии концентра-
ция вещества в любой точке пространства не меняется со временем; при неста-
ционарной – меняется. На практике во многих случаях, например, при внешней
массопередаче, процесс определяется, с одной стороны, молекулярной диффу-
зией, а с другой – непосредственной передачей вещества
благодаря наличию
скорости потока. Такой процесс суммарного подвода вещества называется
кон-
вективной диффузией
. Уже приведенная краткая классификация процессов
диффузии говорит о том, что данное явление – предмет самостоятельного рас-
смотрения, выходящего за рамки настоящего изложения. В учебной литературе
те или иные вопросы, связанные с диффузионными процессами, в том числе
протекающими в реакторах различного типа при гетерогенном катализе, нашли
отражение, например, в [5–7, 11, 12]. Мы же ограничимся
лишь рассмотрением
фундаментальных зависимостей, лежащих в основе всех диффузионных про-
цессов, и некоторых вопросов макрокинетики гетерогенно-каталитических
процессов.
Скорость диффузии газа или растворенного вещества измеряется ко-
личеством диффундирующего вещества
n через данное поперечное сечение
s в единицу времени τ . Количественные закономерности диффузии описыва-
ются двумя
законами (уравнениями) Фика. Согласно первому закону Фика
скорость диффузии /
dn d
τ
пропорциональна площади s поперечного сечения и
градиенту концентрации /
dc dx :
dn dc
Ds
ddx
=−
τ
, (2.405)
где
D – коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом
диффузии
,
2
м / с . Знак минус указывает, что концентрация в направлении диф-

Страницы