Тепловое движение частиц твердого тела. Диффузия в твердых телах . Часть 4

В случае перемещения вещества в порошкообразной зернистой массе различают также внешнюю (между поверхностями зерен) и внутреннюю (в зернах) диффузию. В зависимости от направления диффузионных потоков и некоторых условий процесса различают диффузию в одном измерении, в частности униполярную (в одном направлении), равнодоступную (в равной мере со всех сторон) в глубь тела и встречную (одновременное распространение различных компонентов в двух противоположных направлениях) и т. п.

Существуют два состояния диффузионного потока: стационарное и нестационарное. При стационарном состоянии параметры потока (например, концентрация диффундирующего агента) в любой данной точке не меняются во времени, и в каждый данный элементарный объем в единицу времени приходит столько же вещества, сколько покидает его. Математически это записывается следующим образом:

(15)

где D — коэффициент диффузии; С — концентрация диффундирующего агента в диффузионной среде.

Если диффузия сопровождается химическим взаимодействием диффундирующего агента с диффузионной средой, то явление сильно осложняется. Некоторые относящиеся сюда вопросы, рассмотренные в работах Вулиса [82], Фишбека [83], Франк-Каменецкого [84] и других исследователей, освещены ниже.

Заслуживает внимания вопрос о направлении, точнее о преимущественном направлении диффузии. Этот вопрос может быть сформулирован иначе следующим образом: какое из двух соприкасающихся между собой тел будет растворителем и какое растворяемым, диффундирующим агентом?

На этот вопрос в первом приближении отвечает правило Сена [84а], по которому при соприкосновении двух тел направление большей скорости диффузии будет в сторону тела, в котором минимальное междуатомное расстояние больше.

Справедливость этого правила для некоторых веществ иллюстрируется табл. 12.

Скорость и соответственно преимущественное направление диффузии в ионных веществах зависят также от соотношения между зарядом и радиусом ионов и от связанной с этим соотношением степени их поляризации.

Механизм диффузии, исследованный в работах многочисленных авторов, достаточно сложен.

Согласно первым, наиболее простым представлениям о нем, сформулированным Хевеши [80], процесс диффузии осуществляется путем попарного обмена местами соседних элементов (атомов) решетки при их тепловом колебании. Исходя из этих представлений, получивших в свое время довольно широкое распространение (в частности, в работах по твердофазовым реакциям), и используя простые статистические соображения, Брауне [85] сделал попытку создания количественной теории теплового движения в твердых телах.

Впоследствии, однако, представление об одновременном обмене местами соседних элементов решетки, как о единственном или основном явлении, обусловливающем диффузию, по ряду причин было отвергнуто. Дело заключается прежде всего в том, что это представление исключает или игнорирует вполне реальную в действительности возможность индивидуального перемещения атома или иона независимо от перемещения его соседей. Далее, вероятность одновременного перемещения двух соседних элементов решетки, конечно, весьма мала. Такое перемещение требует либо временной

 

Другие части:

Тепловое движение частиц твердого тела. Диффузия в твердых телах . Часть 1

Тепловое движение частиц твердого тела. Диффузия в твердых телах . Часть 2

Тепловое движение частиц твердого тела. Диффузия в твердых телах . Часть 3

Тепловое движение частиц твердого тела. Диффузия в твердых телах . Часть 4

Тепловое движение частиц твердого тела. Диффузия в твердых телах . Часть 5

Тепловое движение частиц твердого тела. Диффузия в твердых телах . Часть 6

Тепловое движение частиц твердого тела. Диффузия в твердых телах . Часть 7

Тепловое движение частиц твердого тела. Диффузия в твердых телах . Часть 8

Тепловое движение частиц твердого тела. Диффузия в твердых телах . Часть 9

Тепловое движение частиц твердого тела. Диффузия в твердых телах . Часть 10

Тепловое движение частиц твердого тела. Диффузия в твердых телах . Часть 11

Тепловое движение частиц твердого тела. Диффузия в твердых телах . Часть 12

Тепловое движение частиц твердого тела. Диффузия в твердых телах . Часть 13

Тепловое движение частиц твердого тела. Диффузия в твердых телах . Часть 14

Тепловое движение частиц твердого тела. Диффузия в твердых телах . Часть 15

 

 

Содержание