Moneytizerによる広告を掲載しています。概要Fickの法則は物質拡散に関する法則です。$$J_{A}^{*}=-CD(\frac{dx_{A}}{dz})・・・(1)$$JA*:モル平均移動速度に対するモル流束[mol/(m2s)]、D:拡散係数[m2/s]C:モル密度[mol/m3]、xA:成分Aのモル分率、z:拡散方向[m]Fickの法則は(1)式で表されます。(1)式は成分Aが濃度の高いところから低いところへ移動することを示しています。このFickの法則を利用して、拡散の形態を知ることができます。ガス吸収におけるモデルの1つである二重境膜説でも、ベースとなっている法則なので覚えておきましょう。仮に、A,Bの2成分系がz方向に拡散するとします。このとき、固定座標系における各成分のモル流束NA、NB[mol/(m2s)]は、$$N_{A}=C_{A}v_{A}・・・(2)$$$$N_{B}=C_{B}v_{B}・・・(3)$$CA、CB:成分A,Bのモル濃度[mol/m3]vA、vB:成分A,Bの移動速度[m/s]となります。各成分のモル流束だけでは、系全体でみたときにどのような拡散となっているかわかりづらいです。そこで、混合物のモル平均移動速度についてモル流束を求めます。成分Aの移動速度vAがモル平均移動速度v*に対して、どの程度差があるかについては、$$J_{A}^{*}=C_{A}(v_{A}-v^{*})・・・(4)$$(4)式で表されます。ここで、v*は$$v^{*}=\frac{C_{A}v_{A}+C_{B}v_{B}}{C_{A}+C_{B}}=\frac{C_{A}v_{A}+C_{B}v_{B}}{C}・・・(5)$$C:モル密度[mol/m3](5)式で表されます。成分Aのモル分率xAは$$x_{A}=\frac{C_{A}}{C}・・・(6)$$(6)式で表されます。(2)、(3)、(5)、(6)式を(4)式に代入すると、$$J_{A}^{*}=N_{A}-x_{A}(N_{A}+N_{B})・・・(7)$$(7)式となります。(7)式に(1)式を代入すると、$$N_{A}=-CD(\frac{dx_{A}}{dz})+x_{A}(N_{A}+N_{B})・・・(8)$$(8)式となります。(8)式においてNB=0の場合を一方拡散といい、NA+NB=0の場合を等モル相互拡散といいます。ガス吸収のような系では、吸収したガス成分に対して液濃度が圧倒的に高いので、xA<<xBとなります。このとき(8)式においては右辺第二項が十分に小さいため無視でき、モル密度Cもほぼ一定値であることから、$$N_{A}=-D(\frac{dC_{A}}{dz})・・・(9)$$(9)式のように簡略化できます。解説:主要物質の実測値も記載Fickの法則に使用されている係数を拡散係数Dといいます。この記事では主要な物質の拡散係数の実測値と、推算方法を紹介します。コメントをキャンセルメールアドレスが公開されることはありません。※サイト次回のコメントで使用するためブラウザーに自分の名前、メールアドレス、サイトを保存する。date*日本語が含まれない投稿は無視されますのでご注意ください。【相対揮発度(比揮発度)】を解説:蒸留分離のしやすさを示す指標ある2成分がどれだけ蒸留分離しやすいのかを示す指標を相対揮発度、もしくは比揮発度といいます。相対揮発度αABがわかれば気液平衡曲線が書けるため、蒸留において重要な指標と言えます。圧力P、体積V、温度T、物質量nの間に成り立つ関係式のことを状態方程式といいます。化学工学では気体についての状態方程式が有名ですが、元々は気体に限った話ではありません。今回紹介する参考書は特に気液平衡に関して詳細な内容が書いてあるものを中心に選定しました。気液平衡は蒸留塔や熱交換器の設計をするうえで理解しておくべきです。【ステファン・ボルツマンの法則】について解説:輻射伝熱計算の基礎式ある絶対温度Tの黒体から放射されるエネルギーEbが温度Tの4乗に比例することを表わした法則をステファン・ボルツマンの法則といいます。輻射伝熱計算において最も基本的な法則の1つです。全放射エネルギーは温度の4乗に比例することから、温度依存性が極端に大きいです。交換熱量を求めるにあたって使用される伝熱係数のことを総括伝熱係数Uといいます。総括伝熱係数の導出は化学工学系の学部の試験等で出ることもありますし、実務でもよく使う式なので覚えておいて損はありません。充填塔の操作においてガス速度を速くし過ぎると、液が塔内を流下できなくなりガスによって持ち上げられてしまいます。この結果、塔底から液が出てこなくなり塔頂から液が溢れ出します。いつおう)といい、フラッディングが始まる点をフラッディング点と呼びます。解説:ガス吸収の基礎理論プロフィールこのブログを運営しているルートです。化学メーカーで働くケミカルエンジニアです。