Difuzija
5 (100%) 1 vote

Difuzija

Difuzija

1.1 Difuzija

Difuzija – savaiminis skirtingų dujų, garų ar skysčių molekulių maišymasis laikui bėgant. Tarkim, viename konteineryje patalpinus sunkias ir lengvas dujas, bus matyti, kad lengvos dujos difunduoja sparčiau negu sunkios (4.14 a pav.). Difuzija aiškinama molekuline-kinetine teorija, nes dalelės susimaišo judėdamos. Pastebėta, kad dujose difuzija yra spartesnė nei skysčiuose.

4.14 b paveiksle pavaizduotas cilindras, kuriame tirpalo molekulės difunduoja iš didesnės koncentracijos C1 srities į mažesnės koncentracijos C2 sritį. Difuziją aprašo Fiko dėsnis, nusakantis pernešamos medžiagos masės kiekį per vienetinį skerspjūvio plotą per laiko vienetą. Šis medžiagos kiekis yra proporcingas koncentracijos gradientui:

; (4.12)

čia D = 1×10-11ø100×10-11 m2/s difuzijos konstanta, S – skysčio ar dujų srauto skerspjūvio plotas, C1 ir C2 atitinkamai koncentracijos pakitus sluoksnio storiui l.

Dauguma žmogaus organizmo skysčių, elektrolitai, amino rūgštys, įvairios dujos ir gliukozė, difunduoja per ląstelių membranas. Difuzija per ląstelės membraną, kurios storis d:

, ; (4.13)

čia P = 0ø10-6 m/s skvarbos konstanta, Ci – koncentracija ląstelės viduje, C0 – ląstelės išorėje.

Difuzijos greitį apsprendžia tokie faktoriai:

1. molekulių matmenys,

2. koncentracija,

3. elektrinis potencialų skirtumas,

4. slėgių skirtumas ląstelės viduje ir išorėje,

5. temperatūra,

6. paviršiaus plotas,

7. membranos storis ir kt.

Difuzija sukelia medžiagų koncentracijos, chemiškai potencialo ( Termo – difuzija ), slėgio (barodizuzija) skirtumas išorinis elektrinis laukas elektro difuzija. Sparčiausiai difuzija vyksta dujose, lėčiau skysčiuose ir dar lėčiau – kietuosiuose kūnuose. Dujose difuzija tuo stipresnė kuo ilgesnis molekulių šiluminio judesio laisvasis kelias. Vykstant difuzijai skysčiuose , molekulės peršoka iš vienos laikinos pusiausvyros padėties į kitą, tačiau šuolis neviršina tarpmolekulinio atstumo.

Kietuosiuose kūnuose – atomai peršoka į tuščius kristalinės gardelės mazgus, juda tarp jų arba pasikeičia vietomis su gretimais atomais. Difuzija kiekybių nusako fizikos dėsniai. Difundavusios medžiagos kiekis randamas eksperimentiškai pagal medžiagos lūžio rodiklio ir šviesos absorbcijos pakitimą, masės spektroskopijos arba žymėtųjų atomų metodais.

1.2 – Difuzijos Greitis.

Difuzijos greitis yra proporcingas plotui, per kurį ji vyksta, ir difunduojančios medžiagos koncentracijos gradientui dc/dx. Proporcingumo koeficientas D, vadinamas difuzijos koeficientu.

Dažnai pasitaiko, kad difuzijos procesas pasidaro stacionarus, t.y difuzija vyksta esant pastoviam koncentracijos gradientui visame jos kelyje. Taip atsitinka kai difuzija vyksta, iš sotaus tirpalo, kurio koncentraciją nuolatos papildo tou pat metu vykstantis kietos medžiagos perteklius. Stacionarios difuzijos greitis apskaičiuojamas pagal tokia formulę:

, čia d- sluoksnio pro kurį vyksta difuzija storis, Cs ir C – koncentracijos abipus jo.

Galima padaryti išvada kad stacionarinės difuzijos greitis yra tiesiog praporcingas koncentracijų skirtumui ir atvirkščiai proporcingas sluoksnio storiui.

Matuojant difuziją tirpaluose , laiko vienetu paprastai pasirenkama para kadangi imant sekundę gaunamas labai mažas difuzijos koeficientas. Dar lėtesnė difuzija medžiagose. Kurių labai didelis klampumas. Čia jos koeficientas gali būti cm²/metų eilės dydžio ir dar mažesnis. Tačiau mažiau klampesnėse medžiagose , kaip auksas, švinas, alavas pakankamai aukštoje temperatūroje greitis nesunkiai išmatuojamas.

Dujų difuzijos greitis kietose medžiagose labai priklauso nuo jų koringumo. Nekoringose medžiagose, stikle arba metaluose dujos difunduota labai lėtai. Tačiau keliant temperatūra difuzijos koeficientas didėja.

Dujose difuzija, palyginus su difuzija skysčiuose ir tuo labiau kietose medžiagose, yra labai greita. Taikant jai Fiko dėsnį, vietoj koncentracijos galima vartoti slėgį. Difuzijos greitį dujose apibūdina tokia lygtis:

, čia v- difunduojančių dujų tūris, perskaičiuotas slėgiui p=1;

Difuzijos koeficientas D- tūris dujų kiekio esant p=1, kuris pereina per laiko vienetą skerspjūvio plotu q=1, kai dujų parcialinio slėgio gradientas (dp/dx)=1

1.3 Difuziniai procesai metaluose

Metaluose difuziniai procesai pagrįsti metalų difuzija. Difuziniais procesais sukepinami metalų milteliai ( miltelių metalurgija ) gerinamos metalų ir jų lydinių mechanika bei cheminėmis ir fizinėmis savybėmis ( terminis apdirbimas ), įsotinamas metalų ar jo lydinių paviršius įsotinamas kitomis medžiagomis ( termocheminis apdirbimas, difuzinė metalizacija ) homogenizuojami lydiniai. Ištyrus medžiagų difuzija išvengiama nepageidaujamų medžiagų pasikeitimų. Ypač svarbu medžiagų difuzija, kuriant aukštai temperatūrai, didelei apkrovai ar radiacijai atsparias medžiagas, vartojamas atominėje energetikoje ir kosmonautikoje.

Šiuo metu Jūs matote 33% šio straipsnio.
Matomi 701 žodžiai iš 2127 žodžių.
Peržiūrėkite iki 100 straipsnių per 24 val. Pasirinkite apmokėjimo būdą:
El. bankininkyste - 1,45 Eur.
Įveskite savo el. paštą (juo išsiųsime atrakinimo kodą) ir spauskite Tęsti.
SMS žinute - 2,90 Eur.
Siųskite sms numeriu 1337 su tekstu INFO MEDIA ir įveskite gautą atrakinimo kodą.
Turite atrakinimo kodą?
Po mokėjimo iškart gausite atrakinimo kodą, kurį įveskite į laukelį žemiau:
Kodas suteikia galimybę atrakinti iki 100 straispnių svetainėje ir galioja 24 val.