Составители:
Рубрика:
Х и м и ч е с к а я к и н е т и к а
187
конвекция, создаваемая перемещением твердого тела в растворе или раствора
вблизи поверхности твердого тела (вращение твердого тела, перемешивание
раствора). Такая конвекция получила название
принудительной.
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 различного типа реакторах при гетерогенном катализе, нашли
отражение, например, в [4–6, 10, 11]. 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 молей
n диффундирующего вещества через данное поперечное
сечение
в единицу времени τ. Количественные закономерности диффузии
описываются двумя
законами (уравнениями) Фика. Согласно первому закону
Фика
скорость диффузии /dn d
τ
пропорциональна площади S поперечного се-
чения и градиенту концентрации /dc dx :
dn dc
DS
ddx
τ
=− ,
(
)
2.411
где D – коэффициент пропорциональности, называемый
коэффициентом
диффузии
,
2
/мс. Знак минус указывает, что концентрация в направлении
диффузии убывает. Из
(
)
2.411 коэффициент диффузии определяется выраже-
нием
()
/
/
dn d
D
Sdcdx
τ
=− .
(
)
2.412
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 185
- 186
- 187
- 188
- 189
- …
- следующая ›
- последняя »
