ДИФФУЗИЯ


ДИФФУЗИЯ
ДИФФУЗИЯ

       
(от лат. diffusio — распространение, растекание), взаимное проникновение соприкасающихся в-в друг в друга вследствие теплового движения ч-ц в-ва. Д. происходит в направлении уменьшения концентрации в-ва и ведёт к его равномерному распределению по занимаемому объёму (к выравниванию хим. потенциала). Д. имеет место в газах, жидкостях и тв. телах, причём диффундировать могут как находящиеся в них ч-цы посторонних в-в, так и собственные ч-цы (самодиффузия). Д. крупных ч-ц, взвешенных в газе или жидкости (напр., ч-ц дыма или суспензии), осуществляется благодаря их броуновскому движению. Ниже в статье рассматривается Д. молекул (или атомов).
Наиболее быстро Д. происходит в газах, медленнее — в жидкостях, ещё медленнее — в тв. телах, что обусловлено характером теплового движения ч-ц в этих средах. Траектория движения каждой ч-цы газа представляет собой ломаную линию, т. к. при столкновениях она меняет направление и скорость движения. Поэтому диффузионное проникновение значительно медленнее свободного движения. Смещение ч-цы L меняется со временем случайным образом, но ср. квадрат его L2 за большое число столкновений растёт пропорционально времени С L2 = Dt; коэфф. пропорциональности D наз. коэфф. Д. Это соотношение, полученное А. Эйнштейном, справедливо для любых процессов Д. Для простейшего случая самодиффузии в газах коэфф. Д. может быть определён, если за ср. смещение принять ср. длину свободного пробега молекулы l. Для газа l=ct, где с — ср. скорость движения ч-ц, t — ср. время между столкновениями. Т. о., D=l2/t =lс (более точно D=1/3lc). Коэфф. Д. обратно пропорционален давлению р газа (т. к. l = 1/р); с ростом темп-ры Т (при пост. объёме) коэфф. D увеличивается пропорционально Г1/2, т. к. с = ?T. С увеличением мол. массы D уменьшается.
В жидкостях, в соответствии с характером теплового движения молекул, Д. осуществляется перескоками молекул из одного устойчивого положения в другое. Каждый скачок происходит при сообщении молекуле энергии, достаточной для разрыва её связей с соседними молекулами и перехода в окружение др. молекул (в новое энергетически выгодное положение). Ср. перемещение при таком скачке не превышает меж-мол. расстояния. Диффузионное движение ч-ц в жидкости можно рассматривать как движение с трением, к нему применимо второе соотношение Эйнштейна: D = ukT. Здесь u — подвижность диффундирующих ч-ц, т. е. коэфф. пропорциональности между скоростью ч-цы с и движущей силой F при стационарном движении с трением (с=uF). Если ч-цы сферически симметричны, то u=1/6phr, где h — коэфф. вязкости жидкости, r — радиус ч-цы (см. СТОКСА ЗАКОН). В жидкости увеличение коэфф. Д. с ростом темп-ры обусловлено «разрыхлением» её структуры при нагреве и соответствующим увеличением числа перескоков в единицу времени.
В твёрдом теле могут действовать неск. механизмов Д.: обмен местами атомов с вакансиями (незанятыми узлами крист. решётки), перемещение атомов по междоузлиям, одноврем. циклич. перемещение неск. атомов, прямой обмен местами двух соседних атомов и т. д. Первый механизм преобладает, напр., при образовании тв. растворов замещения, второй — тв. растворов внедрения.
Коэфф. Д. в тв. телах крайне чувствителен к дефектам крист. решётки, возникшим при нагреве, напряжениях, деформациях и др. воздействиях. Увеличение числа дефектов (гл. обр. вакансий) облегчает перемещение атомов в тв. теле и приводит к росту Д. В тв. телах характерна резкая (экспоненциальная) зависимость D от Т. Так, коэфф. Д. цинка в медь при повышении Т от 20°С до 300°С возрастает в 1014 раз.
ЗНАЧЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗИИ (при атм. давлении)
ДИФФУЗИЯ
Для большинства науч. и практич. задач существенно не диффузионное движение отд. ч-ц, а обусловленное им выравнивание концентрации в-ва в первоначально неоднородной среде. Из областей высокой концентрации уходит больше ч-ц, чем из областей низкой концентрации. Через единичную площадку в неоднородной среде проходит за единицу времени безвозвратный поток в-ва в сторону меньшей концентрации — диффузионный поток j. Он равен разности между числами ч-ц, пересекающих площадку в том и др. направлениях, и потому пропорционален градиенту концентрации ?С (уменьшению концентрации С на единицу длины). Эта зависимость выражается законом Ф и к а (1855): j =-D?С. Математически закон Фика аналогичен ур-нию теплопроводности Фурье. В основе этих явлений лежит единый механизм мол. переноса: в законе Фика — перенос массы, в ур-нии теплопроводности — энергии (см. ПЕРЕНОСА ЯВЛЕНИЯ).
Д. возникает не только при наличии в среде градиента концентрации (хим. потенциала). Под действием внешнего электрического поля происходит Д. заряженных ч-ц (электродиффузия), действие поля тяжести или давления вызывает бародиффузию, в неравномерно нагретой среде возникает термодиффузия.
Все эксперим. методы определения Д. требуют приведения в контакт диффундирующих в-в и анализа их состава, изменённого в процессе Д. Анализ состава производят химическими, оптическими (по изменению показателя преломления или поглощения света), масс-спектроскопическими методами, с помощью меченых атомов и т. д.
Д. важна в хим. кинетике и технологии. При протекании хим. реакции на поверхности катализатора или одного из реагирующих в-в (напр., горении угля) Д. может определять скорость подвода др. реагирующих в-в и отвода продуктов реакции, т. е. являться определяющим (лимитирующим) процессом.
Для процессов испарения и конденсации, растворения кристаллов и кристаллизации Д. оказывается обычно определяющей. Д. газов через пористые перегородки или в струю пара используется для изотопов разделения.
В жидких р-рах Д. молекул растворителя через полупроницаемые перегородки (мембраны) приводит к возникновению осмотич. давления (см. ОСМОС), что используется для разделения в-в. Д. лежит в основе мн. технологич. и биологич. процессов.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. . 1983.


.

Синонимы:

Смотреть что такое "ДИФФУЗИЯ" в других словарях:

  • ДИФФУЗИЯ — [лат. diffusio распространение, растекание] физ., хим. проникновение молекул одного вещества (газа, жидкости, твердого тела) в другое при их непосредственном соприкосновении или через пористую перегородку. Словарь иностранных слов. Комлев Н.Г.,… …   Словарь иностранных слов русского языка

  • Диффузия — – проникновение в среду частиц одного вещества частиц другого вещества, происхо дящее вследствие теплового движения в направлении уменьшения концентрации другого вещества. [Блюм Э. Э. Словарь основных металловедческих терминов. Екатеринбург …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • ДИФФУЗИЯ — (от латинского diffusio распространение, растекание, рассеивание), движение частиц среды, приводящее к переносу вещества и выравниванию концентраций или установлению их равновесного распределения. Обычно диффузия определяется тепловым движением… …   Современная энциклопедия

  • ДИФФУЗИЯ — (от лат. diffusio распространение растекание, рассеивание), движение частиц среды, приводящее к переносу вещества и выравниванию концентраций или к установлению равновесного распределения концентраций частиц данного сорта в среде. В отсутствие… …   Большой Энциклопедический словарь

  • ДИФФУЗИЯ — ДИФФУЗИЯ, перемещение вещества в смеси из область с высокой концентрацией в области с низкой концентрацией, вызванное случайным перемещением отдельных атомов или молекул. Диффузия прекращается, когда исчезает градиент концентрации. Скорость… …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • диффузия — и, ж. diffusion f., нем. Diffusion <лат. diffusio растекание, распространение. Взаимное проникновение соприкасающихся веществ друг в друга вследствие теплового движения молекул и атомов. Диффузия газов, жидкостей. БАС 2. || перен. Они… …   Исторический словарь галлицизмов русского языка

  • Диффузия — (от латинского diffusio распространение, растекание, рассеивание), движение частиц среды, приводящее к переносу вещества и выравниванию концентраций или установлению их равновесного распределения. Обычно диффузия определяется тепловым движением… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • Диффузия — [diffusio растекание, распространение] перемещение частиц в направлении убывания их концентрации, обусловленное тепловым движением. Д. приводит к выравниванию концентраций диффундирующего вещества и равномерному заполнению частицами объема.… …   Геологическая энциклопедия

  • диффузия — растекание, проникновение, рассеивание, распространение Словарь русских синонимов. диффузия сущ., кол во синонимов: 9 • бародиффузия (1) • …   Словарь синонимов

  • ДИФФУЗИЯ — ДИФФУЗИЯ, и, жен. (спец.). Взаимное проникновение частиц одного вещества в другое при их соприкосновении. Д. газов. | прил. диффузионный, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 …   Толковый словарь Ожегова

Книги

Другие книги по запросу «ДИФФУЗИЯ» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.