0112

odpowiedniego bodźca termodynamicznego, wprawiającego w ruch energię, substancję, nabój elektryczny itd., stanowiący tak zwane przepływy. Procesy transportu dają się ująć w odpowiednie prawa. Dla przykładu, przy istnieniu pojedynczego bodźca, tego rodzaju prawami są:

— = —XS 4— prawo Fouriera przewodzenia ciepła, X — przewodnictwo cieplne, d /    d.r

S — powierzchnia, --spadek temperatury.

— = —vS 4—    prawo Ohma przewodzenia prądu elektrycznego, 4^ = — na-

df    da^-    d/

dV

tężenie prądu, y — przewodnictwo właściwe, — spadek potencjału.

Powyższe prawa można ogólnie wyrazić wzorem

5.7

Ji = L, X,

1 di

przy czym J, —--oznaczają odpowiednio przepływ ciepła (di = d Q) czy przepływ

S d/

naboju elektrycznego (dt = dq), czyli liczbowo: ilość ciepła czy naboju przepływających w jednostce czasu przez jednostkę powierzchni. X, oznacza odpowiedni bodziec, a i, — współczynnik proporcjonalności charakteryzujący dane zjawisko — wyraża liczbowo przepływ odpowiadający bodźcowi jednostkowemu. Tego rodzaju proces transportu rozpatrzymy na przykładzie dyfuzji.

Dyfuzja. Jeżeli w roztworze znajdują się obszary o różnych stężeniach, mają one także różne potencjały chemiczne. Odbywa się transport substancji rozpuszczonej w kierunku od potencjałów chemicznych wyższych do niższych, od stężeń większych do mniejszych, aż do stanu równowagi przy wyrównanych potencjałach chemicznych czy stężeniach. Dla uproszczenia przyjmijmy, że stężenie zmniejsza się w jednym tylko kierunku x

x+dx, ć-dc x , c

(ryc. 5.2). Jeżeli na poziomie „y stężenie wynosi c, a na y + dx jest c — dc, to szybkość dyfuzji, wyrażająca się stosunkiem liczby moli dn przepływających przez powierzchnię S, do czasu dt, wyrazi się wzorem zwanym, prawem Ficka

d«

~dT

5.8

= -DS^

dt

..i..    .,'i.... u"——

Ryc. 5.2. Zjawisko dyfuzji; bodźcem jest spadek (gradient) potencjału chemicznego (stężeń).

D — współczynnik dyfuzji zależny od rodzaju substancji rozpuszczonej, rozpuszczalnika, temperatury.

Jeżeli dwa roztwory o stężeniu jeden c_x, a drugi c₂ będą rozdzielone błoną utrudniającą dyfuzję, prawo 5.8 daje się napisać w postaci

119