4. Описание лабораторной установки

Для экспериментального измерения коэффициента диффузии в водном растворе используется пористая стеклянная пластина, толщиной 2 мм. Она предотвращает конвективный перенос массы.

Кроме того необходимо приготовить секундомер, раствор кислоты, лакмусовую бумагу, пипетку.

5. Методика проведения эксперимента и обработка опытных данных

5.1. Работа выполняется в следующей последовательности:

1) пористая стеклянная пластина (предварительно хорошо промытая от остатков кислоты) пропитывается дистиллированной водой;

2) с одной стороны пластины укрепляется, предварительно намоченная в воде, лакмусовая бумага;

3) на противоположную сторону пластины: посредством пипетки, наносится капля соляной кислоты и одновременно включается секундомер;

4) продолжительность нестационарной диффузии определяется периодом времени необходимым для изменения цвета индикатора;

5) толщина пластины и продолжительность диффузии заносятся в протокол.

5.2. Обработка экспериментальных данных

1. Численное значение экспериментального коэффициента диффузии рассчитывается по формуле (13) с учетом извилистости каналов

,

где для коэффициента извилистости можно положить .

2. Теоретическое значение коэффициента диффузии находится из табл. 1.

Таблица 1

Коэффициенты диффузии некоторых газов в воде при 20⁰ С

Газ	, м/с
Азот Аммиак Водород Диоксид углерода, оксид азота Кислород Хлор, сероводород Хлористый водород (при 12^0 С)	1,9 1,8 5,3 1,8 2,1 1,6 2,3
При других температурах

Или с помощью формулы

.

Здесь D – коэффициент диффузии, ; М – мольная масса растворителя (для воды М=18); Т – температура; М – динамический коэффициент вязкости растворителя, мПас; - параметр, учитывающий ассоциацию молекул растворителя (для воды ); - мольный объем диффундирующего вещества, определяемый как сумма атомных объемов элементов, входящих в газ (атомные объемы некоторых элементов и мольные объемы некоторых газов приведены в табл. 2).

Таблица 2

Атомный объем,		Мольный объем,
В С Н О в кислотах О в соединениях с S, P, N S	27,0 14,8 24,6 3,7 12,0 8,3 25,6	I	37,0
			14,3
			25,6
			31,2
		Воздух	20,9
		СО	30,7
			34,0
			44,8
			25,8
			32,9
			48,4

3. Сопоставляем экспериментальный и теоретический коэффициенты диффузии.