Процессы инженерной защиты окружающей среды (теоретические основы). Ветошкин А.Г. - 50 стр.

     Количество вещества dm, проходящего при диффузии через площадь
S за время dt, пропорционально произведению площади, времени и гради-
ента dc/dx концентрации С вещества по расстоянию х:
                 dm = - D.S(dc/dx)dt.                                       (1.43)
     Уравнение (1.43) известно как первый закон Фика (1855 г.).
     D - коэффициент диффузии, представляющий количество вещества,
проходящего в единицу времени через единицу площади при градиенте
концентрации, равном единице.
     Обычная размерность для коэффициента диффузии - см2/с. Его вели-
чины составляют: для газов (0,1…1,0) см2/с, для жидкости (10-4…10-5)
см.2/с, для твердых тел 1 см2/год …1 см2/век.
     Коэффициент диффузии в меньшей степени, чем константа скорости
химической реакции, зависит от температуры. Он увеличивается в 1,1…1,5
раза при повышении температуры на 10°С.
     Энергия активации диффузии не превышает 30 кДж/моль, т.е. также
значительно меньше, чем энергия активации гомогенных химических ре-
акций.
     Процесс распространения молекул одного из компонентов в неподвижной
газовой смеси также описывают уравнением Фика в другом виде, аналогичным
уравнениям переноса теплоты и импульса:
                 m/(τ.f) = - D(dc/dn),                               (1.44)
где D - коэффициент пропорциональности между плотностью потока массы
m/(τ.f), кг/(м2.с) и градиентом концентрации dc/dn в направлении, нормаль-
ном к поверхностям постоянной концентрации, кг/(м3.м), называемый коэф-
фициентом диффузии. В СИ он измеряется в м2/с.
     Зависимость коэффициента диффузии от температуры и давления при-
ближенно можно выразить соотношением:
              D = D 0(T/T0)1,5 (p0/p) м2/с.                              (1.45)
     Коэффициенты диффузии определяют опытным путем. Эмпирические све-
дения для отдельных газов приведены в приложении. При отсутствии опытных
данных для двухкомпонентных газовых смесей с веществами А и В часто ис-
пользуют полуэмпирическую формулу Джиллиленда:
      Dг = 4,35.108.T1,5[(1/MA)+ 1/MB)]1/2/{p[(106.vA)1/3+(106.vB)1/3]2} м2/с, (1.46)
где р - абсолютное давление в системе, МПа; vA и vB - мольные объемы газов
А и В, м3/моль; МA и МB -молекулярные массы газов А и В.
     Вычислять коэффициенты диффузии для двухкомпонентных газовых
смесей можно также по более точной формуле Чен Нинг Хсинго и Омара:
      Dг = 0,151.10-5(T/100)1,81[(1/MA )+(1/MB )]1/2/{p[(104.vA)0,4+(104.vB)0,4]2×
             ×(10-4TA.кр.TB.кр)0,14} м2/с.                               (1.47)
     Коэффициент диффузии молекул газа А, растворенных в жидкости В, мож-
но подсчитать ориентировочно по выражению:

                                         50