Поиск

Лабораторный метод определения коэффициента диффузии газов (часть 4)
13.03.2013

В диффузиметре создается избыток концентрации исследуемого газа (пара). Через некоторое время, необходимое для нейтрализации процессов сорбции и растворения газообразных компонентов образцом почвы, начинают определение изменения (убыли) концентрации вещества (с) в объеме (V) диффузиметра в зависимости от времени (t).
Газ диффундирует в атмосферу, где его содержание заведомо мало, через образец почвы длиной (l) с поперечным сечением (S). Периодически отбираемые пробы воздуха из диффузиметра анализируются на газовом хроматографе или любом другом приборе, позволяющем оперативно проводить эту процедуру. Расчет величины D осуществляется, исходя из следующих соображений. Скорость изменения (убыли) массы газа (m) при его концентрации (с) в диффузиметре с общим объемом (V) численно равен количеству выносящегося газообразного вещества через образец почвы в атмосферу (Q):

Лабораторный метод определения коэффициента диффузии газов (часть 4)

В свою очередь поток (Q), согласно закону Фика (XIV.5), определяется разностью концентраций газа в колбе и атмосфере (сатм), отнесенной к длине образца почвы (l):
Лабораторный метод определения коэффициента диффузии газов (часть 4)

Комбинируя (XIV.8) и (XIV.9), получим дифференциальное уравнение, описывающее процесс массопереноса в данном эксперименте:
Лабораторный метод определения коэффициента диффузии газов (часть 4)

Аналитическое решение этого уравнения позволяет найти в явном виде зависимость С (t):
Лабораторный метод определения коэффициента диффузии газов (часть 4)

где с0 - исходная концентрация газа в колбе (t = 0).
Перенося параметр сатм в левую часть выражения (XIV.11) и логарифмируя, получим линейное уравнение относительно времени (t)
Лабораторный метод определения коэффициента диффузии газов (часть 4)

Располагая экспериментальные данные по убыли концентрации c(t) в диффузиметре в зависимости от времени (координаты X = t;Y = ln[(с0 - атм) / (c(t) - сатм)]), находим величину k, как угловой коэффициент прямой (тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс tg α, по которому легко найти искомую величину D:
Лабораторный метод определения коэффициента диффузии газов (часть 4)

Анализ проводится при разных влажностях (пористость аэрации) образца, что позволяет получить зависимость D (εа). Она может быть аппроксимирована формулой (XIV.7). Для нахождения параметров m, n в уравнении (XIV.7) его также трансформируют в линейное посредством логарифмировании, пренебрегая при этом членом (DH20 / D0 как несоизмеримо малой величиной. Экспериментальные данные по D и εа располагают в координатах X = εa/ε, Y = ln(D/D0). Полученная прямая отсекает на оси ординат отрезок численно равный ln(m). Тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс (β) определяет величину n(n = tg·β).


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent
Введите два слова, показанных на изображении: *