Massa o’tkazishning asosiy qonunlari
Massa o’tkazish jarayonlari bir necha massa almashinish yo’li bilan amalgam oshirilishi mumkin: gaz (yoki bug’) va suyuqlik oqimlari orasida; ssuyuqlik oqimlari orasida; suyuqlik oqimi va qattiq faza orasida; gaz (yoki bug’) oqimi va qattiq faza orasida.
Massa o’tkazishning asosiy qonunlari bo’lib molekulyar diffuziya (Fikning I – qonuni), massa berish (Nyuton – Shukarev qonuni) va massa o’tkazuvchanlik qonunlari hisoblanadi.
Molekulyar diffuziya qonuni (Fikning I - qununi). Molekula, atom, ion va kolloid zarrachalarning xaotik harakati natijasida moddalarning tarqalishi molekulyar diffuziya deb nomlanadi. Ma’lumki, moddalar har doim konsentratsiyasi yuqori zonadan konsentratsiyasi past zonaga qarab tarqaladi. Ushbu qonunga binoan, diffuziya yo’li bilan tarqalgan modda miqdori konsentratsiyalar gradiyenti, diffusion oqim yo’nalishidagi perpendikulyar ajratuvchi yuza va jarayon davomiyligiga to’g’ri proporsionaldir:
yoki (10)
bu yerda dM – diffuziya yo’li bilan tarqalgan massa miqdori; D – diffuziya koeffitsienti; - konsentratsiyalar gradiyenti; F – diffuzuya o’tayotgan yuza; dτ – diffuziya davomiyligi.
Diffuziya koeffitsienti, 1 m2 ajratuvchi yuza orqali 1 soat davomida 1 m oraliqdagi konsentratsiyalar farqi 1 ga teng bo’lganda tarqalgan modda miqdorini xarakterlaydi.
Tenglamadagi “minus” ishora molekulyar diffuziya jarayonida konsentratsiya kamayib borishini ifodalaydi.
(10) tenglamadagi diffuziya koeffitsientining o’lchov birligini aniqlaymiz:
Molekulyar diffuziya koeffitsienti o’zgarmas fizik kattalik bo’lib, moddaning diffuziya yo’li bilan qo’zg’almas muhitga kirish qobiliyatini xarakterlaydi. Ushbu koeffitsient jarayonning gidrodinamikasiga bog’liq emas. Lekin, u tarqaluvchi modda va muhitning issiqlik – diffusion xossalari, temperatura va bosimga bog’liqdir. Ya’ni temperatura olishi va bosim pasayishi bilan uning qiymati ortadi.
Odatda, diffuziya koeffitsientining qiymatlari adabiyotlardan yoki quyidagi formulalardan aniqlanadi:
(11)
suyuqliklar uchun
(12)
bu yerda T – temperatura, K; P – bosim, Pa; VA va VB – jarayonda ishtirok etuvchi moddalar mol hajmi, sm3/mol; MA vaMB – moddalarning molekulyar massasi, kg/mol; μ – dinamik qovushqoqlik, mPa·s; A va B – moddaning tabiatiga bog’liq tajribaviy konstanta.
Diffuziya koeffitsienti sistemaning agregat holatiga bog’liq. Gazlar uchun D ning qiymatlari (0,1…1,0)·10-4 m2/s. Suyuqliklarning diffuziya koeffitsienti to’rt darajaga past bo’ladi. Ma’lumki, temperatura ortishi bilan D ortadi, bosim oshishi bilan esa – kamayadi.
Gazlardagi diffuziya koeffitsienti konsentratsiyaga umuman bog’liq emas. Lekin, suyuqliklarda esa, diffuziya koeffitsienti konsentrarsiyaga bog’liqligi bor. Paxta yog’ining normal sharoitda ekstraktsion benzindagi diffuziya koeffitsienti D = 0,71·10-5; gazning boshqa bir gazdagi tarqalish diffuziya koeffitsienti ~ 0,1…1,0 sm2/s; gazning suyuqliklardagi diffuziya koeffitsienti 104…105 marotaba kam bo’lib, tahminan 1 sm2/sutkaga teng.
Xulosa qilib aytganda, molekulyar diffuziya juda sekin o’tadigan jarayondir.
|
