Навігація
Головна
ПОСЛУГИ
Авторизація/Реєстрація
Реклама на сайті
 
Головна arrow Екологія arrow Охрана природной среды. Механизмы государственного регулирования
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Диффузия в литосфере

Процесс диффузии в твёрдых телах может осуществляться с помощью нескольких механизмов:

  • — обмен местами атомов кристаллической структуры с её вакансиями;
  • — перемещение атомов между узлами;
  • — одновременное циклическое перемещение нескольких атомов;
  • — обмен местами двух соседних атомов.

Коэффициент диффузии в твёрдых телах зависит от дефектов структуры, увеличиваясь с ростом их числа. Для диффузии в твёрдых телах характерна экспоненциальная зависимость от температуры с энергией активации большей, чем у жидкостей. Например коэффициент диффузии для цинка в медь возрастает в 1014 раз при повышении температуры с 30°С до 300°С.

Микроскопическая теория диффузии атомов, основанная на механизме перескоков по вакансиям, была развита Я. И. Френкелем. Замещение атомов кристаллической структуры вакансиями связано с возможностью перехода его через потенциальный барьер. Предполагается, что после перехода атома в вакансию атом благодаря сильному взаимодействию его с соседними атомами успевает отдать часть энергии АЕ прежде, чем вернётся на своё прежнее место. Время пребывания данного атома в соседнем с вакансией узле равно

где Г0 — время порядка периода колебаний атомов кристаллической структуры, соответствующих частоте акустического спектра (г0 ~10-13 с). Тогда коэффициент самодиффузии будет иметь вид

где Ж = и + АЕ — энергия активации; а — постоянная решётки; и — энергия образования вакансии.

Для различных решёток Ж отличаются не очень сильно (напр., для свинца Ж^26 ккал/г*атом, для меди Ж^бО ккал/г*атом), а а и т0 в приведенной формуле могут сильно отличаться. Коэффициент диффузии в твёрдых телах можно оценить также с помощью теории Эйринга скоростей реакций, что приводит также к экспоненциальной зависимости от температуры с энергией активации

Диффузия в гидросфере

Кинетическая теория диффузии в жидкостях значительно сложнее, чем в газах, т. к. в жидкостях среднее расстояние между молекулами того же порядка, что и радиус сил взаимодействия между ними, и силы взаимодействия не столь малы, как в газах. Понятие свободного пробега для жидкостей не имеет смысла, и для них не удаётся построить достаточно обоснованного кинетического уравнения. В теории предполагается существование в жидкости взаимодействий ближнего порядка и процесс диффузии определяется скачками молекул из "оседлых" состояний в соседние вакантные состояния, что связано с преодолением потенциального барьера. Каждый скачок происходит при сообщении молекуле энергии, достаточной для разрыва её связей с соседними молекулами и переходом в окружение других молекул. Время "оседлой жизни" во временном положении равновесия между активационными скачками

где W — энергия активации;

Г0 — средний период колебаний молекулы в "оседлом" состоянии

0 -10-12с).

Коэффициент диффузии в жидкостях по порядку величины равен

где й — среднее расстояние между молекулами.

С ростом температуры сильно уменьшается т и несколько увеличивается й, поэтому Г сильно возрастает. Экспоненциальная зависимость Г жидкости от температуры подтверждается экспериментально.

Диффузия в атмосфере

В атмосфере диффузия определяется средней длиной свободного пробега I молекул, которая значительно больше среднего расстояния между ними. Коэффициент диффузии для газа Г = 0,33 х I х V , где V — средняя скорость теплового движения частиц. Коэффициент диффузии обратно пропорционален давлению газа (т. е. I ~ 1/ р) и пропорционален -/Т.

В бинарной смеси газов, молекулы которых взаимодействуют как твёрдые сферы с диаметрами <т1 и <т2 (загрязнение атмосферы пылью), коэффициент диффузии равен

где <Т12 = 0,5(ст1 + <Т2) — средний диаметр частиц;

1 1 1

т — приведенная масса — =--1--,

т' т1 т2

где т1 и т2 — массы частиц атмосферного воздуха и загрязняющих веществ соответственно.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Банківська справа
БЖД
Бухоблік та Аудит
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Нерухомість
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
РПС
Соціологія
Статистика
Страхова справа
Техніка
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Інші