ضریب نفوذ مولکولی انتقال جرم

[alireza685]

[FONT=&quot]ضریب نفوذ مولکولی انتقال جرم[/FONT]​

[FONT=&quot]این مقاله در مورد ضریب نفوذ مولکولی انتقال جرم می باشد. ضریب پخش یا ضریب نفوذ یک تناسب ثابت بین فلاکس مولی ناشی از نفوذ مولکولی و گرادیان غلظت اجزاء می باشد. ضریب پخش در قانون فیک و بسیاری از معادلات شیمی فیزیک قرار گرفته است. برای یک سیستم چند جزئی این ضریب برای هرجفت از اجزاء در سیستم پیشنهاد می شود. هرچه میزان نفوذ بیشتر باشد ( نفوذ یک ماده نسبت به ماده دیگر) 2 ماده در یکدیگر سریعتر نفوذ می یابند. واحد این ضریب در سیستم (اس آی) مترمربع بر ثانیه است.[/FONT]​

[FONT=&quot]وابستگی ضریب نفوذ به دما:[/FONT]​

[FONT=&quot]به طور نمونه ضریب نفوذ یک ترکیب در هوا تقریبا ً 10000 برابر بزرگتر از ضریب نفوذ همان ماده در آب می باشد. دی اکسید کربن در هوا ضریب نفوذی برابر 16 میلیمتر مربع بر ثانیه و در آب ضریب نفوذی برابر 0.0016 میلیمتر مربع بر ثانیه دارد. ضریب نفوذ در جامدات در دماهای مختلف معمولا ً به خوبی توسط فرمول زیر قابل پیش بینی می باشد:[/FONT]​

[FONT=&quot]file:///C:/Users/MIRTAL%7E1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image001.gif[/FONT][FONT=&quot][/FONT]

[FONT=&quot] [/FONT]Do=[FONT=&quot] ماکزیمم ضریب نفوذ در دمای بی نهایت[/FONT]D[FONT=&quot] [/FONT]=[FONT=&quot]ضریب نفوذ[/FONT]​

T=[FONT=&quot] دمای مطلق بر حسب کلوین یا درجه رانکین[/FONT] EA=[FONT=&quot]انرژی فعال سازی برای نفوذ [/FONT]​

R=[FONT=&quot]ثابت گازها[/FONT]​

[FONT=&quot]این معادله تحت عنوان معادله آرنیوس مطرح می شود. با یک تقریب و تخمین وابستگی دمایی ضریب نفوذ برای مایعات توسط معادله استکس-انیشتین به دست می آید که به صورت زیر می باشد:[/FONT]​

[FONT=&quot]file:///C:/Users/MIRTAL%7E1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif[/FONT][FONT=&quot][/FONT]

[FONT=&quot] [/FONT]D=[FONT=&quot] ضریب نفوذ [/FONT]T1,T2=[FONT=&quot] دمای دو ماده[/FONT]​

μ =[FONT=&quot] ویسکوزیته دینامیکی سیال[/FONT] T=[FONT=&quot]دمای مطلق[/FONT]​

[FONT=&quot]وابستگی ضریب نفوذ با دما در گازها توسط تئوری چاپمن- انسکاک که خطای آن کمتر از 8% است توضیح داده می شود که فرمول آن به صورت زیر می باشد:[/FONT]​

[FONT=&quot]file:///C:/Users/MIRTAL%7E1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image003.gif[/FONT][FONT=&quot][/FONT]

[FONT=&quot] [/FONT]M=[FONT=&quot] وزن مولکولی(گرم بر مول)[/FONT]T=[FONT=&quot]دما بر حسب کلوین[/FONT]​

[FONT=&quot] [/FONT][FONT=&quot]σ[/FONT]=1/2([FONT=&quot]σ[/FONT]1+[FONT=&quot] σ[/FONT]2)=[FONT=&quot]میانگین حسابی مجموع قطر هریک از اجزاء[/FONT] [FONT=&quot] [/FONT] [FONT=&quot] [/FONT]P=[FONT=&quot]فشار(اتمسفر)[/FONT]​

[FONT=&quot] [/FONT]D=[FONT=&quot] ضریب نفوذ[/FONT] Ω=[FONT=&quot]مربوط به ویژگی مولکول ها[/FONT]​

[FONT=&quot]وابستگی ضریب نفوذ با فشار[/FONT][FONT=&quot]:[/FONT]​

[FONT=&quot]برای نفوذ خود به خودی در گازها در 2 فشار مختلف ولی دمای یکسان معادله تجربی زیر حدس زده شده است:[/FONT]​

[FONT=&quot]file:///C:/Users/MIRTAL%7E1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image004.gif[/FONT][FONT=&quot][/FONT]

Ρ=[FONT=&quot]دانسیته جرمی گاز[/FONT] [FONT=&quot] [/FONT]D=[FONT=&quot]ضریب نفوذ[/FONT] [FONT=&quot] [/FONT] [FONT=&quot] [/FONT] P1,P2=[FONT=&quot]فشار ماده 1 و2[/FONT]​

[FONT=&quot] [/FONT]​

[FONT=&quot]نفوذ مؤثر در توده متخلخل:[/FONT]​

[FONT=&quot]ضریب نفوذ مؤثر، نفوذ را از طریق فضای توده متخلخل توصیف می کند. این ماده (توده متخلخل) در طبیعت قابل رؤیت می باشد، چراکه تنها منافذ نیست که باید مورد توجه قرار گیرد؛ بلکه فضای خالی نیز باید اهمیت داده شود. ضریب نفوذ مؤثر برای انتقال از طریق فضای خالی از طریق فرمول زیر حدس زده می شود:[/FONT]​

[FONT=&quot]file:///C:/Users/MIRTAL%7E1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image005.gif[/FONT][FONT=&quot][/FONT]

D=[FONT=&quot]ضریب نفوذ در گاز یا مایعی که منافذ را پر می کند [/FONT]​

Єt=[FONT=&quot]منافذ قابل دسترس برای انتقال [/FONT]​

Δ=[FONT=&quot]پارامتر بدون بعد که برای توضیح فرایندهای انتقال استفاده می شود(برای نفوذ مولکولی در توده متخلخل)[/FONT]​

[FONT=&quot]Ƭ=[/FONT][FONT=&quot]پیچ و انحناء [/FONT]​

[FONT=&quot]نفوذ پذیری قابل انتقال معادل با تمام نفوذ پذیری است. البته کمتر از منافذی که بسته به اندازه شان قابل دسترسی به اجزاء نفوذ پذیر نیستند و کمتر ازمنافذ کور و بسته. (یعنی منافذی که به بقیه مجموعه منافذ وصل نیستند). پارامتر بدون بعد ∆ کاهش سرعت نفوذ پذیری را به وسیله افزایش ویسکوزیته در منافذ باریک توصیف می کند. این کاهش نتیجه همجواری بیشتر با دیواره های متخلخل و نقش قطر منفذ و اندازه جزء نفوذ پذیر می باشد. [/FONT]​

[FONT=&quot] [/FONT]​

[FONT=&quot]فرستنده و مترجم: سید علیرضا میرطلائی (دانشجوی رشته مهندسی صنایع پلیمر)[/FONT]​

[FONT=&quot]Nightman.1366@gmail.comآدرس[/FONT][FONT=&quot] پست الکترونیک: [/FONT]​