ДИФФУЗИЯ ЖӘНЕ ФЛУКТУAЦИЯ


Дисперсті фазаның бөлшектері молекулалық-кинетикалық қоз-ғалыс салдарынан кездейсоқ қозғалыстарға да душар болады. Алайда берілген көлемдегі бөлшектер концентрациясы әр түрлі болса, мәселен, ыдыстьщ түбіндегі бөлшектер концентрациясыоның бетіндегіден артык болса, онда осы бөлшектердің төменнен жоғары қарай қозғалуынан гөрі керісінше жоғарыдан төменге қарай ауысуы артық болатыны анық. Әрине, мұндай қозғалысты ауысулар берілген көлемдегі концентрация мәні теңелгенше жүре-ді, ал басқа қозғалыстар тоқтаусыз жалрасады.

Иондардың, молекулалардың немесе коллоидты бөлшектердің ретсіз жылулық козғалыс (коллоидты системалар үшш броундық қозғалыс) кезіндегі концентрацияны теңестіру бағытында өздігі-нен жүретін процесін диффузия деп атайды. Демек, диффузия өз-дігінен жүретін процесс ретінде барлық дисперсті системалар үшін, газдарға арналған Фик заңына бағынады. Фиктің бірінші заңына байланысты диффузия жылдамдығы өзі диффузияланатын аудан мен концентрациялық градиентке тура пропорционалды:

 (189)

мұндағы dm — диффузияланған зат массасы; dt — шексіз аз уа-қыт; S — берілген зат диффузияланған аудан; dCdх — концентра-ция градиенті немесе концентрация кемуі; dС — концентрация; dх — концентрациясы кеміген бөлік; D — диффузия коэффициенті, ол әрбір дисперсті системаның диффузиялану қабілетін сипаттайды. Бұл коэффициент концентрация градиенті 1-ге тең болғанда бір шаршы сантиметр ауданнан 1 сек-та диффузияланып өткен масса мөлшерін көрсетеді. Егер диффузия процесі кезінде диффузия коэффициенті өзгеретін болса, онда оған орай концентрация градиенті де өзгереді. Олай болса уақытқа байланысты концентрация өзгерісінің жылдамдығын, яғни dCdt туындысын анықтау керек. Ол Фиктің екінші заңын өрнектейтін теңдеумен анықталады:

(190).

Фиктін, екі заңын қолдану кезіндегі негізгі қиындық көп уақыт-қа дейін диффузия коэффициентінің мәнін табу болып келеді. Алайда бұл коэффициентті аныктау қиындығы Эйнштейн броун-дық қозғалысты зерттегенде оны (186) теңдеудегі орташа жылжу-мен байланыстырғалы жеңілденді. Эйнштейн сұйықка арналған Стокс заңын пайдаланып, диффузия коэффициентінің дисперсті ортаның тұтқырлығы мен бөлшек радиусына тәуелділігін аныкта-ды Қазір коллоидты ерітіндідегі бөлшектің өлшемін анықтаудағы диффузиялық әдіс бірден бір нақтылы нәтиже беруде.

Қоллоидты системадағы броундық қозғалыс пен диффузияны зерттеу дисперсті системаның табиғатын тереңірек түсінуге көмек-тесіп, осы система мен молекулалық дисперсті системалар арасын-дағы молекулалық-кинетикалық орта касиеттерін анықтады. Сөй-тіп, бұлар молекулалардың бар екенін оның материялығын ай-қындаумен қатар, табиғаттану ілімін материалистік тұрғыдан түсі-нуге өз септігін тигізді.

Броундық қозғалысты онан әрі зерттеу флуктуация теориясы деп аталатын жаңа бағыттың пайда болуына әкелді. Флуктуация деп тығыздықтың, концентрацияның немесе системадағы микрокө-лемнің орташа мәнінен оның параметрлерінің өздігінен ауыткуынайтады. Мысалы, Сведберг флуктуация құбылысын байкау кезін-де, алтын золіндегі 1000 ммк3-де орналасқан коллоидты бөлшекті (алтынды) санайды. Ондағы бөлшектің орташа саны өзгеріп отыр-ған. Диффузия да, флуктуация да жылулық қозғалыстың нәтиже-сінен болғанымен, олар біріне-бірі кері құбылыс екен. Егер диф-фузия термодинамиканың екінші заңына орай кез келген өздігінен жүретін процесс ретінде қайтымсыз болса, онда бұған кері жүретін флуктуация құбылысы термодинамика екінші заңының статисти-калық сипатын көрсетеді, яғни оны жекелеген бөлшектерге немесе олардың аз санына қолдануға болмайды.

Читайте также: