9.1 Fickův zákon
Pojem transportního děje
V systému, který není ve stavu termodynamické rovnováhy, probíhají
při neměnných vnějších podmínkách samovolné procesy, vedoucí
nakonec k ustavení rovnováhy . Transportní (přenosový)
děj je proces, při němž se mění hodnota
sledované veličiny v určitém místě systému s časem. Sledovanou
veličinou může být látkové množství, energie nebo hybnost. Proces,
při kterém v koncentračně nehomogenním systému dochází
k samovolnému vyrovnávání koncentrací, nazýváme difuzí.Tato
kapitola se zabývá problematikou určení rychlosti přenosu hmoty
resp. doby potřebné k přenesení určitého množství hmoty při
difuzi,kterou lze popsat pomocí Fickových zákonů . Spočteme
příklady na využití I.Fickova zákona pro zjednodušené modely
rozpouštění tuhých látek v kapalinách. Ukážeme si analogii
kinetiky tohoto fyzikálního děje s formálním popisem kinetiky
chemické reakce.
První Fickův zákon
Příčinou toku látky jsou rozdíly v její koncentraci. Hnací silou
je změna koncentrace složky s polohou, přesněji derivace
koncentrace podle polohy, (dc/dx).
Změna látkového množství dn za čas dτ při průchodu plochou A je dle Fickova zákona při jednorozměrné difuzi dána vztahem
kde D je difuzní koeficient látky v prostředí. Difuzní koeficient udává počet molů dané složky, která projde jednotkovou plochou za jednotku času při jednotkovém spádu koncentrace složky. Hlavní jednotka: m2/s.
)
)