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Fenomeno Fate cadere una goccia d’inchiostro in un bicchier d’acqua : osserverete l’inchiostro diffondere nell’acqua e, alla fine, diventare indistinguibile ( l’acqua acquista una colorazione leggermente blu ). DIFFUSIONE MOLECOLARE NEI FLUIDI.

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Presentation Transcript
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Fenomeno

Fate cadereunagocciad’inchiostro in un bicchierd’acqua: osserveretel’inchiostrodiffonderenell’acqua e, alla fine, diventareindistinguibile (l’acquaacquistaunacolorazioneleggermenteblu).

DIFFUSIONE MOLECOLARE NEI FLUIDI

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DIFFUSIONE MOLECOLARE NEI FLUIDI

  • Immaginiamo di avere due specie chimiche in un recipiente, completamente separate da un setto. Il sistema non è immobile:l’agitazionecasualedellemolecoleporta a scambiareposizionetramolecolevicine. Tuttavia, poiché le molecole in ciascuna parte sono identiche, la composizione del sistema non cambia.

Se sirimuoveilsetto, l’agitazionecasuale continua a far scambiareposizionetramolecolevicine. Nelle zonelontanedalcentro le molecolechesiscambianoposizionesonodellostessotipo, mentrenelle zone centrali le molecolechesiscambianoposizionesonosiaazzurrechegrigie e quindi la composizione cambia.

Il flussodimateriadiciascuna specie,chesirealizza in fluidostagnante per effettodeigradientidiconcentrazione, sichiamaflussodiffusivoed è direttamenteproporzionale al gradientediciascuna specie, e di verso opposto (leggedi FICK).

  • Nell’esempio in oggetto, a partiredaunadistribuzionediscontinua, per effettodelladiffusione sirealizzaunadistribuzione continua con gradiente sempre meno accentuato.
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DIFFUSIONE MOLECOLARE NEI FLUIDI

  • Il flussodiffusivoJ in una soladirezione (p.es. z) edosservatain un istanteparticolareè dato (leggediFick) da
  • J: flussodiffusivo, kg/(m2s)

C: concentrazione, kg/m3o g/cm3

z: posizione (dz in mo cm)

D: coefficientedidiffusione(m2/so cm2/s)

z

quandodCè positivo, Jènegativo (ha verso opposto a quellodell’assez )

J

quandodCè negativo, Jè positivo (ha verso concorde a quellodell’assez ) come mostrato in figura.

z

z + dz

C

C + dC

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Diffusionestazionaria

Statostazionario: ilprofilodiconcentrazione (concentrazione in funzionedellaposizione) non cambia nel tempo, cioèC=C(x)

LeggediFick

Esempio:

CA = 1.2 kg/m3

CB = 0.8 kg/m3

D = 3 x 10-5m2/s

DIFFUSIONE MOLECOLARE NEI FLUIDI

Jcambia con xma non con t

A

B

A

B

CA

ProfilodiC

stazionario

CA

Profilodiconcentrazione

C

C

CB

5 mm

CB

Si puòrealizzare se CAeCBsono tenuti costanti.

z

z