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Chapter 26Steady-State Molecular Diffusion
Fig. 26.1: Arnold diffusion cellB への A の拡散係数の測定B は A 中に拡散しない(一方拡散)
Arnold diffusion cell を用いた拡散係数測定( p. 458 )
液面の下がる速度
等モル拡散( p.462 )
化学反応を伴う物質移動( p.463 )
1. Homogeneous reaction :与えられた領域内において反応が生じる
2. Heterogeneous reaction :境界 or ある限られた領域で反応が生じる
Eq.(25-11) 中の RA が生成項として残る
Eq.(25-11) 中の RA は消える(ただし境界条件中に反応項が出てくる)
反応速度>>拡散速度( 瞬間反応)
拡散律速( diffusion controlled )
反応速度<<拡散速度 反応律速( reaction controlled )
炭素球の酸化反応( Fig.26.7 )球表面での反応: heterogeneous reaction
3C(s) + 2.5O2(g)→2CO2(g)+CO(g)
不完全燃焼
AA
ArAA R
Nr
Nr
Nrrrt
C
,,,
22 sin
1sinsin11
基礎式(球座標)
AA
ArAA R
Nr
Nr
Nrrrt
C
,,,
22 sin
1sinsin11
定常 Heterogeneousreaction
r 方向 1 次元
O2 の移動に着目しているので、
0,22
rONrr.,2
2 constNr rrO
RrOrrO NRNr ,22
,22
R: 球表面
rCOrCOrOOO
mixOrO NNNydrdycDN ,2,,22
22,2
3C(s) + 2.5O2(g)→2CO2(g)+CO(g)
2.5mol O2
1 mol CO
2 mol CO2
NO2,r = -2.5 NCO,r
NO2,r = -1.25 NCO2,r
rOrOrOO
OmixOrO NNNydrdycDN ,2,2,22
22,2 25.1
15.2
1
rOO Ny ,222.0
drdy
ycDN O
O
mixOrO
2
2
2,2 2.01
(26-28)
B.C. r=R : yO2=0( 反応が速い)r=∞ : yO2=0.21( 空気中の酸素濃度)
Eq.(26-29) 単位時間内に供給される酸素の モル数
球表面における境界条件( heterogeneous )
NA | r=R= ー ksCAS
A 成分が表面で消える
一次反応速度定数 [m/s]
反応が速いとき ( 拡散に比べ): CAS = 0