Mavzu: diffuziya turlari va asoslari

MAVZU: DIFFUZIYA TURLARI VA ASOSLARI
Diffuziya tabiatning asosiy hodisasidir. U materiya va energiyaning o'zgarishiga asoslanadi. Uning namoyon bo'lishi sayyoramizdagi tabiiy tizimlarning elementar zarralar, atomlar va molekulalar darajasidan boshlab, geosferagacha bo'lgan barcha darajalarida sodir bo'ladi. U texnologiyada, kundalik hayotda keng qo'llaniladi.
Diffuziyaning mohiyati moddalarning o'tishiga va kontsentratsiyalarning tenglashishiga yoki muhitda ma'lum turdagi zarrachalarning muvozanatli taqsimlanishiga olib keladigan muhit zarralarining harakatidir. Molekulalar va atomlarning issiqlik harakati tufayli tarqalishi. .
Diffuziya jarayoni termodinamikaning ikkinchi qonunining namoyon bo'lish mexanizmlaridan biri bo'lib, unga ko'ra har qanday tizim yanada muvozanatli holatga, ya'ni entropiyaning ortishi va minimal energiya bilan tavsiflangan barqaror holatga o'tishga intiladi.
Diffuziya barcha turdagi elektron qurilmalar va mikrosxemalarni ishlab chiqarishdagi eng muhim texnologik jarayonlardan biridir.
Diffuziya - elementar zarrachalar darajasidan (elektron diffuziya) biosfera darajasigacha (biosferadagi moddalarning aylanishi) har qanday darajadagi tashkiliy darajadagi tirik tizimlar faoliyatining asosiy jarayonidir.
Diffuziya hodisasi amaliyotda keng qo'llaniladi. Kundalik hayotda - choy qaynatish, sabzavotlarni konservalash, murabbo tayyorlash. Ishlab chiqarishda - karbürleme (... po'lat qismlar, ularning qattiqligi va issiqlikka chidamliligini oshirish uchun), aluminizatsiya va oksidlanish jarayonlari.
1. Diffuziya tushunchasi va qonuniyatlari
1.1 Diffuziya jarayonlari haqida tushuncha
Xaotik harakat tufayli bir moddaning zarrachalari (molekulalari, atomlari, ionlari) boshqa moddaning zarralari orasiga kirib borish jarayoni diffuziya deyiladi. Shunday qilib, diffuziya materiyaning barcha zarrachalarining xaotik harakati, har qanday mexanik harakat natijasidir.
Zarrachalar gazlar, suyuqliklar va qattiq jismlarda harakat qilganligi sababli, bu moddalarda diffuziya mumkin. Diffuziya - bu har xil turdagi atomlar yoki molekulalarning bir hil bo'lmagan kontsentratsiyasining o'z-o'zidan tekislanishi tufayli moddaning o'tkazilishi. Agar idishga turli gazlarning bo'laklari kiritilsa, bir muncha vaqt o'tgach, barcha gazlar teng ravishda aralashtiriladi: idishning birlik hajmiga to'g'ri keladigan har bir turdagi molekulalar soni doimiy bo'ladi, konsentratsiya tenglashadi
Diffuziya quyidagicha tushuntiriladi. Birinchidan, ikkita jism o'rtasida, ikkita vosita orasidagi interfeys aniq ko'rinadi. Keyin, ularning harakati tufayli, chegara yaqinida joylashgan moddalarning alohida zarralari almashinadi. Moddalar orasidagi chegara xiralashadi . Boshqa moddaning zarralari orasiga kirib, birinchisining zarralari borgan sari chuqurroq qatlamlarda joylashgan ikkinchisining zarralari bilan o'rin almasha boshlaydi. Moddalar orasidagi interfeys yanada noaniq bo'ladi. Zarrachalarning uzluksiz va tasodifiy harakati tufayli bu jarayon oxir-oqibat idishdagi eritmaning bir hil holga kelishiga olib keladi
Gaz yoki suyuqlikda to'xtatilgan yirik zarrachalarning (masalan, tutun yoki suspenziya zarralari) tarqalishi ularning Broun harakati tufayli amalga oshiriladi. Keyinchalik, agar boshqacha ko'rsatilmagan bo'lsa, biz molekulyar diffuziyani nazarda tutamiz.
Diffuziya kimyoviy kinetika va texnologiyada muhim rol o'ynaydi. Katalizator yuzasida yoki reaktivlardan birida (masalan, ko'mirning yonishi) kimyoviy reaktsiya sodir bo'lganda, diffuziya boshqa reaktivlarning etkazib berish tezligini va reaktsiya mahsulotlarini olib tashlashni aniqlashi mumkin, ya'ni u aniqlovchi (cheklovchi) bo'lishi mumkin. ) jarayon. Bug'lanish va kondensatsiya, kristallarning erishi va kristallanish uchun diffuziya odatda hal qiluvchi bo'lib chiqadi. Izotoplarni ajratish uchun gazlarni g'ovakli bo'laklar orqali yoki bug 'jetiga diffuziya qilish jarayoni qo'llaniladi. Diffuziya ko'plab texnologik jarayonlar - adsorbsiya, sementlash va boshqalar asosida yotadi.Diffuzion payvandlash, diffuziya metallizatsiyasi keng qo'llaniladi.
Suyuq eritmalarda erituvchi molekulalarining yarim o'tkazuvchan bo'linmalar (membranalar) orqali tarqalishi osmotik bosimning paydo bo'lishiga olib keladi, bu moddalarni ajratishning fizik-kimyoviy usulida qo'llaniladi.
1.2 Diffuziya shakllari
Konsentratsiyalar farqi diffuziyaning harakatlantiruvchi kuchi hisoblanadi. Agar konsentratsiya hamma joyda bir xil bo'lsa, moddaning diffuz ko'chishi bo'lmaydi. Diffuziya natijasida konsentratsiyani tenglashtirish faqat tashqi kuchlar bo'lmaganda sodir bo'ladi. Agar harorat farqi bilan birga konsentratsiyalar farqi mavjud bo'lsa, elektr maydonida yoki tortishish sezilarli bo'lgan sharoitlarda (katta balandlik farqi bilan), konsentratsiyani tenglashtirish kerak emas. Misol qisqartiriladi
Diffuziya (lotincha: diffusio — singish, tarqalish) — molekulalar, atomlar, ionlar va kolloid zarralarning tar-tibsiz issiklik harakati natijasida bir moddaning ikkinchi moddaga oʻz-oʻzidan oʻtishi, birining ikkinchisiga singib ketishi. Diffuziya gaz, suyuklik yoki qattiq jismlarda boʻladi va tezligi moddaning zichligi va qovushoqligi, temperatura, diffuziyalanuvchi zarraning tabiatiga va h. k.ga bogʻliq. Temperatura koʻtarilishi bilan Diffuziya tezlashadi. Bir aralashmali sistema (bir modda)dagi Diffuziya oʻz diffuziya, koʻp aralashmali sistema (gaz, suyuq yoki qattiq eritmalar)dagi Diffuziya geterodiffuziya deyiladi. Fan va texnika sohalarida Diffuziya ning ahamiyati katta; kimyoda Diffuziya usuli erigan moddaning molekulyar ogʻirligini aniqlashda qoʻllaniladi. Biologiyada oziq moddalarning soʻrilishi va yutilishi hamda moddalar almashinuv mahsulotlarining chiqib ketishida Diffuziya ning ahamiyati bor. Texnikada terini oshlash, gazlamani boʻyash, metallarni sementlash va azotlash, metallarda himoya qrplama hosil qilishda qoʻllaniladi. Geologiyada Diffuziya moddalarning quyuqdan suyuqqa, issiqdan sovuqqa, namdan quruqqa tarqalishiga aytiladi. Foydali qazilma konlarini izlashda Diffuziya ning roli juda muhim. Diffuziya natijasida konlar bor joylarda rudalarni birlamchi va ikkilamchi areal (joy) lari hosil boʻladi. Bular oʻz navbatida maʼdan konlarini qidirishda asosiy omillardan hisoblanadi. Fizikada molekulalar (atomlar) Diffuziya sidan tashqari oʻtkazuvchanlik elektronlari, kovaklar, neytronlar va b. zarralar Diffuziya si ham oʻrganiladi.
Diffuziya-bu ikki yoki undan ortiq aloqa qiluvchi moddalarning bir-biriga kirib borishi hodisasi. Jarayon tarkibida heterojen bo'lsa, gazda eng tez sodir bo'ladi. Diffuziya tarkibiy qismlarning zichligidan qat'i nazar, bir hil aralashma hosil bo'lishiga olib keladi. Shunday qilib, agar bo'linma bilan ajratilgan idishning ikki qismida kislorod O2 va vodorod H2 bo'lsa, u holda septumni olib tashlaganingizdan so'ng, gazlarning bir – biriga kirib borishi jarayoni boshlanadi, bu portlovchi aralashma-portlovchi gaz hosil bo'lishiga olib keladi. Ushbu jarayon, shuningdek, engil gaz (vodorod) tomirning yuqori yarmida, og'irroq (vislorod) esa pastki qismida joylashgan bo'lsa ham sodir bo'ladi.
Suyuqlikdagi bunday jarayonlar ancha sekin kechadi. Ikki heterojen suyuqlikning bir – biriga interpenetratsiyasi, suyuqlikdagi qattiq moddalarning erishi (masalan, suvdagi shakar) va bir hil eritmalarning hosil bo'lishi suyuqlikdagi diffuziya jarayonlariga misoldir.
Haqiqiy sharoitda suyuqlik va gazlardagi diffuziya tezroq aralashtirish jarayonlari bilan maskalanadi, masalan, konveksiya oqimlarining paydo bo'lishi tufayli.
Eng sekin diffuziya jarayoni qattiq jismlarda sodir bo'ladi. Biroq, tajribalar shuni ko'rsatadiki, uzoq vaqt o'tgach, ikkita metalning yaxshi tozalangan sirtlari bilan aloqa qilganda, ularning har birida boshqa metal atomlari topiladi.
Diffuziya va Braun harakati bog'liq hodisalardir. Bir-biriga tegib turgan moddalarning bir-biriga kirib borishi va suyuqlik yoki gazda to'xtatilgan eng kichik zarralarning tasodifiy harakati molekulalarning xaotik termal harakati tufayli yuzaga keladi.

Braun zarrachalar harakati Eynshteyn – Smoluxovskiy tenglamasi bilan tavsiflanadi:

bu erda zarrachaning istalgan o'q bo'ylab siljishining o'rtacha kvadrati t, D-diffuziya koeffitsienti.
Agar zarrachaning harakati tasodifiy bo'lmasa va ma'lum bir yo'nalishga ega bo'lsa, bog'liqlik o'zgaradi:
Foydalanuvchi diffuziya koeffitsientini o'zgartirish, jarayonni kuzatish qobiliyatiga ega, axborot oynasida diffuziya vaqtining qiymatlari va naycha bo'ylab zarrachalarning o'rtacha siljishi ko'rsatiladi.