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分子扩散基本定律.ppt


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文档列表 文档介绍
分子扩散基本定律
*
第1页,本讲稿共19页
组分A的质量分数定义为其质量浓度与总质量浓度之比,即

由定义得知,质量分数的总和必为1,即
*
第2分子扩散基本定律
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第1页,本讲稿共19页
组分A的质量分数定义为其质量浓度与总质量浓度之比,即

由定义得知,质量分数的总和必为1,即
*
第2页,本讲稿共19页
物质的量浓度
-- 在单位容积中所含某组分的物质的量,即物质的量浓度。
--组分A,B在容积V中具有的物质的量
2.物质的量浓度与摩尔分数
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第3页,本讲稿共19页
对于理想气体混合物中的组成A,物质的量浓度为

式中 PA——混合物中组分A的分压力;
nA——组分A的物质的量;
V ——气体体积;
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第4页,本讲稿共19页
组分A的物质的量浓度与混合物总物质的量浓度之比,称为摩尔分数,用y(或x)表示
运用理想气体状态方程到上式,有
由定义可知,摩尔分数的总和为1
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第5页,本讲稿共19页
3.扩散速度
多元混合物的质量平均速度
绝对速度=
主体流动速度+扩散速度
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第6页,本讲稿共19页
4.扩散通量
传质通量(又称传质速率)是指在垂直于速度方向上,单位面积单位时间内所通过的物质的数量,如质量通量kg/(m2·s)或摩尔通量mol/(m2·s)等。
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第7页,本讲稿共19页
(1)以绝对速度表示的质量通量
设二元混合物的总质量浓度为,组分A、B的质量浓度分别为 A、  B,则以绝对速度表示的质量通量为
混合物的总质量通量为
因此得
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第8页,本讲稿共19页
同理,设二元混合物的总物质的量为C,组分A、B的物质的量浓度分别为CA、CB ,则以绝对速度表示的摩尔通量为


二元混合物的总物质的量为
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第9页,本讲稿共19页
(2)以扩散速度表示的质量通量
摩尔通量
对于两组分系统,有
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第10页,本讲稿共19页
(3)以主体速度表示的质量通量
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第11页,本讲稿共19页
3.1.2 FICK定律
在稳态扩散条件下,当无整体流动时,组成二元混合物的组分A和B发生互扩散。 组分A向组分B的扩散通量(质量通量j或摩尔通量J)与组分A的浓度梯度成正比
扩散基本定律—斐克定律:
(Kg/m2.s)
(Kg/m2.s)
(Kmol/m2.s)
(Kmol/m2.s)
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第12页,本讲稿共19页
若在扩散的同时伴随有混合物的主体流动,则物质实际传递
的通量除分子扩散通量外,还应考虑由于主体流动而形成的通
量。
整理,得
同理
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第13页,本讲稿共19页
物质的分子扩散系数表示它的扩散能力,是物质的物理性质之一。根据斐克定律,扩散系数是沿扩散方向,在单位时间每单位浓度降的条件下,垂直通过单位面积所扩散某物质的质量或摩尔数,即

可以看出,质量扩散系数D和动量扩散系数ν及热量系数a具有相同的单位(m2/s)或(cm2/s),
3.1.3 分子扩散系数
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第14页,本讲稿共19页
气体
两种气体A与B之间的分子扩散系数可用 (Gilliland)提出的半经验公式估算:
--热力学温度;
--总压强;
--气体A,B的分子量;
--气体A,B在正常沸点时液态克摩尔容积
μA、μB
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第15页,本讲稿共19页
表3-3列举了在压强、温度T0=273K时各种气体在空气中的扩散系数D0,在其它p、T状态下的扩散系数可用下式换算
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第16页,本讲稿共19页
液体
若已知温度为T1、溶剂粘度为 条件下的液体扩散系数
则可根据下式推算T2与 条件下的D2,AB
μB1
D1,AB,
μB2
固体
1.与固体结构无关
由于固体扩散中,组分A的浓度一般都很低,CA/C很小可忽略,则由斐克定律
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第17页,本讲稿共

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