Эффект Соре (Термодиффузия)

Термодиффузия — термодинамический эффект (эффект Соре) заключающийся в появлении в смеси вследствие разности температур градиента концентрации компонентов^[1]. Данный эффект обратен эффекту Дюфура.

Для случая, когда смесь состоит из двух компонентов, внешние силы равны нулю и давление одинаково во всех точках смеси, имеет место уравнение:

^[2]

Здесь - концентрация одной из компонент смеси, - коэффициент обычной диффузии, - коэффициент термодиффузии. Отношение коэффициента термодиффузии к коэффициенту обычной диффузии

называется коэффициентом Соре.

Термодиффузия, перенос компонент газовых смесей или растворов под влиянием градиента температуры. Если разность температур поддерживается постоянной, то в объеме смеси возникает градиент концентрации, что вызывает так же и обычную диффузию. В стационарных условиях при отсутствии потока вещества термодиффузия уравновешивается обычной диффузией, и в объеме возникает разность концентраций, которая может быть использована для разделения изотопов. Термодиффузия в растворах называется эффектом Соре (по имени швейцарского химика Ш. Соре, впервые в 1879-81гг. исследовавшего термодиффузию).

В бинарной смеси при постоянном давлении в отсутствие внешних сил полный диффузионный поток вещества равен:

j _i = -nD ₁₂ (gradc _i )-n(D _T /T)gradT,

где D ₁₂ - коэффициент диффузии;

D _T - коэффициент термодиффузии;

n - число частиц смеси в единице объема;

c _i =n _i/ n - концентрация частиц i -го компонента (i =1, 2).

Распределение концентрации в стационарном состоянии может быть найдено из условия:

j _i =0

откуда

gradc _i = -(k _T/ T) gradT,

где k _T = D _T / D ₁₂ - термодиффузионное отношение, пропорциональное произведению концентраций компонент.

Коэффициент термодиффузии сильно зависит от межмолекулярного взаимодействия, поэтому его изучение позволяет исследовать межмолекулярные силы в газах.