Причины и законы диффузии

ПРИЧИНЫ и ЗАКОНЫ ДИФФУЗИИ [c.231]

В диффузионной стадии окисления продукты реакции (СОо, СО), накапливаясь у стенок графита, вытесняют кислород, поэтому при повышенной температуре скорость реакции окисления лимитируется скоростью диффузии кислорода к реакционной поверхности и нарастает не по экспоненциальному, а по степенному закону, пропорционально Т , где тя 1,7. По этой причине при увеличении скорости газового потока V доступ кислорода к поверхности графита облегчается, вызывая увеличение скорости окисления. [c.206]

И. Л. Розенфельдом [13], показало, что основная причина увеличения предельного диффузионного тока с температурой — изменение коэффициента диффузии кислорода, а также толщины диффузионного слоя. Коэффициент диффузии с температурой меняется по следующему закону [c.24]

Процессы диффузии определяют, например, образование зародышей, рост кристаллов, образование осадков, фазовые превращения в твердых телах, процессы спекания и протекание твердофазных реакций. При разрушении материалов (например, вследствие образования окалины или коррозии) явления диффузии также играют существенную роль. Стойкость различных материалов при повышенных температурах и в присутствии реакционноспособных газов (О2, Н2О) зависит в значительной степени от диффузии этих газов в основное кристаллическое вещество. Причины диффузии, т.е. ее движущие силы, можно объяснить законами термодинамики. Процессы диффузии возможны, если при этом уменьщается свободная энергия системы или повышается энтропия. Так как диффузионные процессы связаны с повышением энтропии, они необратимы (см. 6.3.1). Если система находится в равновесии, т.е. энтропия максимальна, то диффузия не может происходить самопроизвольно. Таким образом, процессы диффузии всегда происходят при отклонении от термодинамического равновесия. [c.232]

Во многих необратимых процессах, протекающих в сплошной среде, сортветствующие закономерности выражаются линейными соотношениями между причиной и следствием. Например, закон теплопроводности пропорциональности теплового потока градиенту температуры = =— гасЮ, >0), закон диффузии о пропорциональности [c.128]

Конструкции крыш зданий текстильных предприятий, прядильных, ткацких и красильных фабрик, как и крыш бумажных фабрик п других аналогичных производств, занимают в строительной физике особое место. Вследствие свойственной помещениям этих производств высокой влажности (70 % и выше) нередки такие ее проявления, как выпадение конденсационной влаги на крышах и стенах вследствие недостаточной теплозащиты, появленпе влаги внутри строительных конструкций из-за пренебрежения законами диффузии водяных паров и, наконец, повреждения конструкций горизонтальных ограждений капающей водой вследствие недостаточной вентиляции крыш. Ниже приводится случай, в котором причиной повреждения является недостаточное проветривание крыши. Рассматриваемая конструкция крыши состоит из волнистых асбестоцементных листов с подвешенной к ним теплоизоляцией в виде пенополистирольно-го пенопласта и имеет уклон 12°. Это означает, на основании графика, приведенного на рис. 8, что при наиболее вероятной разности температур 2°С скорость движения воздуха будет рав- [c.78]

Построим теперь динамическую модель процесса абсорбции в насадочном аппарате, учитывающую продольное перемешивание фаз. В реальных аппаратах продольное перемешивание фаз объясняется рядом причин прежде всего различием скоростей движения фаз в разных точках аппарата и, кроме того, турбулентной диффузией фаз, уносом частиц одной фазы (например жидкости) потоком другой фазы (газа). Подробное теоретическое описание продольного перемешивания, учитывающее все перечисленные факторы, в настоящее время отсутствует. Для описания структуры потоков в аппарате обычно используют упрощенные модельные представления. Наиболее распространенными из них являются ячеечная и диффузионная модели. В данной книге для описания структуры потоков используем вторую из этих моделей, согласно которой перемешивание фаз в аппарате аналогично процессу диффузии. В диффузионных процессах при наличии градиента концентрации какого-либо вещества возникает поток этого вещества, называемый диффузионным потоком, который пропорционален градиенту концентрации. Поскольку процесс перемешивания аналогичен процессу диффузии, можно считать что и в насадочном аппарате возникает поток вещества определяемый законом Фика / = = —pZ)grad0, который в одномерном случае имеет вид / = [c.17]

Исследование кинетики процесса пароводяной коррозии показало, что наиболее совершенными защитными свойствами обладает слой магнетита. Коэффициенты линейного расширения данного окисла и стали различны и составляет соответственно 8,46- 10 °С и 12-10 ° S что является одной из причин непрочного сцепления Рез04 со сталью. При наличии на поверхности стали даже сплошного слоя магнетита процесс окисления при высоких температурах может продолжаться. Рост окисла в этом случае происходит преимущественно с внешней стороны, за счет диффузии ион-атомов металла к ионизированным атомам кислорода в паре, а не наоборот. При этом необходимое количество ионов кислорода поставляется молекулами водяного пара по различным промежуточным ступеням. Наиболее медленной (контролирующей) стадией процесса окисления стали паром является диффузия ион-атомов железа через окисный слой. Рост толщины подобной пленки подчиняется параболическому закону (см. 1-5) [c.254]

Диффузионные подвижности атомов металлов и металлоидов в аморфных сплавах отличаются между собой значительно меньше, чем в кристаллических аналогах. При этом, если металлы диффундируют при одних и тех же температурах намного быстрее, чем в кристаллах, то металлоиды, наоборот, — медленнее. Энергия активации диффузии металлов в аморфных сплавах. обычно, в 2—3 раза меньше по сравнению с таковой в кристаллах. Однако в случае атомов металлоидов она или одного уровня, или даже выше, чем в кристаллических аналогах. Для процесса диффузии металлов в аморфных сплавах весьма характерным является низкое значение предэкспоненциального множителя (на 6—10 порядков меньше, чем в кристаллах). Отметим также, что диффузионная подвижность атомов в аморфной фазе сильно зависит от стелени развития структурной релаксации, что, очевидно, является одной из причин наблюдающегося отклонения коэффициента диффузии от закона Аррениуса, когда эксперименты проводятся на исходных закаленных образцах (см. [14] ). Прим. ред. [c.119]

Закон роста окисла до 500°С является логарифмическим, однако достигаемые толщины слишком велики, чтобы их можно было объяснить переносом под действием электрического поля. Поэтому следует искать другие причины, например образование полостей. Действительный механизм до сих пор не установлен. Выше 5 °С действует параболический закон окисления при направленной внутрь диффузии ионов кислорода. Выше 850°С отмечается паралинейный рост окисла. Окалина состоит из внутреннего плотного слоя постоянной толщины и наружного пористого утолщающегося слоя окислов. Первоначально утолщение происходит по параболическому закону, но через некоторый период времени скорость окисления становится постоянной, соответствующей формированию внешнего слоя. [c.50]

По отношению к прямой реакции компоненты Л и 5 называются соответственно донором и акцептором. Перенос может осуществляться прежде всего во время некоторого процесса соударения, т. е. при промежуточном образовании комплекса (АВ), в котором происходит локальное взаимодействие между обоими партнерами. Формирование такого ударного комплекса в жидкостях определяется процессами диффузии и связано с начальным распределением доноров и акцепторов (см., например, [1.9]). Кроме того, перенос энергии может произойти в результате процессов нелокального взаимодействия. Этот процесс называется переносом Фёрстера [1.10—1.12]. В простейшем случае причиной его возникновения может быть взаимодействие между индуцированными дипольными моментами в донорах и акцепторах. В соответствии с этим механизмом скорость переноса энергии между донором и акцептором пропорциональна где Rda — расстояние между донором и акцептором. Для получения закона дезактивации донора нужно выполнить суммирование всех вероятностей переноса по акцепторам, статистически распределенным вокруг донора. При статистически равномерном распределении акцепторов и в пренебрежении процессами диффузии получается закон Фёрстера для убывания числа возбужденных молекул донора Nd в форме [c.36]

Наиболее полная попытка феноменологического вывода определяющих соотношений (включая соотношения Стефана-Максвелла для многокомпонентной диффузии) для неидеальных многокомпонентных сплошных сред была предпринята в работе Колесниченко, Тирский, 1976). Определяющие соотношения, полученные в этой работе, по структуре тождественны аналогичным соотношениям, выведенным методами газовой кинетики в широко цитируемой до настоящего времени книге Гиршфельдера, Кертисса и Берда Гиршфельдер и др., 1961). Однако в этой книге приняты весьма неудачные определения коэффициентов многокомпонентной диффузии (как несимметричных по индексам величин) и коэффициентов термодиффузии, не согласующиеся с соотношениями взаимности Онзагера-Казимира в неравновесной термодинамике Де Гроот, Мазур, 1964 Дьярмати, 1974). Этот эмпирически установленный принцип взаимности (который может быть выведен также на основе методов статистической механики), носит фундаментальный характер и может быть назван четвертым законом термодинамики (третий закон о недостижимости абсолютного нуля температуры не обсуждается в этой книге). По этой причине соответствие коэффициентов молекулярного обмена принципу взаимности Онзагера- [c.85]

Для объяснения причины этого как будто неожиданного процесса, носящего название диффузии, рассмотрим, что будет происходить с молекулами соли на границе условно взятого в стакане сечения а—а (рис. 1-9). Процесс диффузии не связан с какой-либо силой, которая якобы заставляет молекулы соли передвигаться вверх, т. е. в область с меньшей их концентрацией в воде. Каждая молекула соли ведет себя независимо от других молекул соли, с которьши о а встречается очень редко. Каждая молекула соли, где бы она ни находилась— ниже сечения а — а или выше его, испытывает непрерывные толчки со стороны молекул воды, в результате которых она может продвигаться вниз от этого сечения или вверх от него. Но тут вступает в силу теория вероятностей и ее основной закон больших чисел, широко применяемый в настоящее время естественными науками (и в первую очередь физикой и химией) при изучении свойств тел, состоящих из огромного числа отдельных частиц (молекул, атомов, ионов и др.). [c.47]

В гравиметрическом методе оценки коррозионной стойкости каменного литья отклонение скорости коррозии от параболического закона может быть обусловлено рядом причин, связанных с ф эико-химическими явлениями и методическими погрешностями.Одной из1р1-зико-химических причин является, вероятно, изменение во времени коэф щиентов диффузии реагентов в пределах пораженного слоя. Методические погрешности связаны с операщей промывки образцов неполным удалением продуктов реакщи из толщи пораженного слоя и ускоренным разрушением кремнеземного слоя в кипящей воде. [c.136]

При добавлении Небольших количеств в 2пО, который является полупроводником типа п, концентрация электронов падает и сохраняется злектронейтральность окисла, а концентрация междоузельных ионов цинка возрастает в соответствии с законом действующих масс [уравнение (5)]. Это облегчает диффузию (междоузельных). Следовательно, добавление Li в ZnO увеличивает скорость окисления Zn, т. е. противоположно его влиянию при добавлении в NiO. По тем же причинам АР уменьшает скорость окисления. Сказанное подтверждается значениями константы параболического уравнения окисления К, приведенными ниже [17] [c.156]

Во-вторых, из уравнения (8.15) вытекает, что величина До связана с частотой атомных скачков (или с частотой колебаний рещетки V 10 з Гц) и величиной скачка атома примеси. Кроме того, из уравнения (8.15) следует, что в области температур, где диффузия идет с заметной скоростью, коэффициент Оо должен быть постоянным, не зависеть от температуры и по порядку величины составлять от 10см /с до 10 3 см /с. В ряде случаев эксперимент дает близкие значения Оо, но чаще они отличаются от расчетных на несколько порядков. Причины этого несоответствия до конца не ясны до сих пор, однако существует ряд предположений, с помощью которых делались попытки объяснить это расхождение [41]. Например, предполагалось, что на величине Оо может сказаться изменение механизма диффузии в том или ином температурном интервале и соответственно изменение величины Q, то есть появление температурной зависимости Q. Кроме того, существует предположение, что величина Оо может изменяться с изменением энергии образования вакансий. С повыщением температуры уменьшается энергия образования вакансий за счет увеличения расстояния между атомами. В результате Q может убывать с ростом температуры в первом приближении по закону, близкому к линейному Q = Qo — Т, где Qo — энергия активации, экстраполированная к нулю абсолютной температуры, а 7 — численный коэффициент, связанный с ангармоничностью колебаний атомов твердого тела, которая в свою очередь зависит от их массы. Рядом авторов было показано, что элементарный акт диффузии изменяет термодинамический потенциал некоторой области кристаллической рещетки. Поэтому диффузия сопровождается не только изменением энергии системы за счет преодоления энергетического барьера, но и изменением энтропии системы. Это также ведет к изменению предэкспоненциально- [c.293]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...