Диффузия жидкостей пересмотрена

Новое исследование поможет ученым лучше понять характер перемещения жидких элементов.

Комбинированные транспортные механизмы в природе встречаются повсеместно. это и транспорт питательных веществ сквозь клеточные мембраны у растений и животных, это и аэрация сельхозугодий, и выполнение химических реакций.

Механизм применяют при разработке мембран для опреснения жесткой воды, и для отсеивания опасных химических соединений.

Поскольку массовый транспорт жидкостей играет важную роль в биологии, физике и химии, можно предположить, что природа его будет понятна научному сообществу.

И все же перемещение жидкостей до сих пор служит источником замешательства, и особенно это касается моделей, комбинирующих молекулярную диффузию и адвекцию.

В недавней статье, опубликованной в издании Vadose Zone Journal ученые Корэй и Кемпер из Колорадского университета штата, а также Дэйн из Оубернского университета доказали, что разработчики популярных моделей диффузии сделали неверные предположения.

Сегодня популярные модели определяют диффузию специфического элемента как поток относительно массового среднего потока, причем диффузионный поток всех элементов в жидкой смеси должен быть равен нулю, и самодиффузия единичных жидкостей не может существовать, противореча экспериментальным данным, указанным ранее в литературе.

Исследование, на которое ссылаются авторы, показало, что данные предположения и их модели не обеспечивают удовлетворительного описания потока, который можно наблюдать в среде с маленькими порами.

Авторы обеспечили улучшенный анализ, основанный на принципе, который гласит: движущие силы (как для адвекции, так и для диффузии) равны в величине (и противоположны по направлению) показателю изменения импульса.

Массовый средний поток, следующий из объединенной адвекции и диффузии, как выясняется, равен векторной сумме адвективных и диффузных потоков, а не диффузный поток равен потоку относительно массового среднего потока.

Эта необходимо учитывать, ведь средний поток нельзя определить отдельно от оценки диффузного потока.

Корэй с коллегами описали два эксперимента с перемещением газовых элементов сквозь пористую среду, которые также противоречат широко употребимым моделям.

Один из экспериментов уже был описан в литературе ранее, а второй описывает новые данные, полученные авторами.

Также ученые представили три дополнительных эксперимента, демонстрирующих, что диффузия жидкости происходит в ответ на температурный градиент, что противоречит теории, гласящей: диффузия единичных жидкостей невозможна, и что сумма диффузных потоков в общем случае не равна нулю.

Взвешенная диффузия воды пропорциональна градиенту давления пара, которое является хорошо задокументированной мерой кинетической энергии воды.

26.02.2010