The Groundwater Project

多孔介质中气体扩散的磁通量方程

出版年份: 2021
页数: 45

国际标准书号: 978-1-77470-003-7
https://doi.org/10.21083/978-1-77470-003-7

引文: 麦克沃特,DB,(2021 年)。 多孔介质中气体扩散的通量方程。地下水项目。 https://doi.org/10.21083/978-1-77470-003-7

作者:

David B. McWhorter:美国科罗拉多州立大学

最后更新:2022
年 2 月 9 日 发布日期:2021 年 6 月 3 日

描述

气体中的分子处于恒定、混乱的热运动中。由于分子可以自由移动,因此组成分子会混合、相互碰撞,并撞击可能嵌入气体中的颗粒。如果特定成分的浓度不均匀,则该成分会发生从高浓度位置向低浓度位置的总运动。这种聚集运动就是扩散,可以归因于分压或化学势以及浓度的差异。

在没有任何固体表面(例如沙粒或墙壁)的系统中,特定成分的扩散只能通过与不同质量的分子碰撞来抵抗。这些分子-分子碰撞在分子尺度上产生的扩散阻力在宏观尺度上表现为菲克定律中出现的分子扩散系数。在占据多孔介质的气体中扩散会受到分子-粒子碰撞的额外阻力。分子尺度上复杂且未解决的分子-粒子碰撞产生的扩散阻力在宏观尺度上表现为克努森扩散系数。

上述概念为本书中多孔介质中理想的等温二元气体成分的一维通量方程奠定了基础。 本文对格雷厄姆定律、扩散产生的非粘性散装气体流动以及为什么在大多数现场设置中会出现扩散产生的压力梯度进行了解释。本文提出的受相压梯度影响的成分扩散方程(所谓的压力扩散)包括分子扩散系数和克努森扩散系数,即使克努森扩散不重要。这些结果和其他结果是多孔固体中扩散所独有的,与通常的菲克定律对扩散的处理不同。

作者访谈

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内容

1 引言

1.1 什么是扩散?

1.2 扩散科学简史

1.3 范围

2 助焊剂的定义

2.1 粘性助焊剂

2.2 总扩散通量

2.3 构成总扩散通量的磁通量

2.4 菲克定律

3 扩散的驱动力

4 抗扩散性

4.1 无粒子系统中的动量平衡

4.2 气体中嵌入固体颗粒的影响

4.3 气体整体的动量平衡

4.4 格雷厄姆定律

4.5 分子、克努森和过渡机制

5 磁通量方程

5.1 分子状态 – 均匀压力

5.2 分子状态 – 压力不均匀

5.3 过渡机制 – 恒定和非均匀压力

5.4 过渡机制 – 纯气体

6 扩散系数的估计

6.1 有效分子扩散系数

6.2 有效克努森扩散系数

7 总结和结论

8 练习

9 参考资料

10 锻炼解决方案

11 符号

关于作者

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