Эффект Дюфура

ДЮФУРА ЭФФЕКТ (термодиффузионный эффект) - появление теплового потока вследствие градиента концентрации в бинарной системе газов или жидкостей. Необратимый процесс, обратныйтермодиффузии. Открыт Л. Дюфуром (L. Dufour) в 1872, подробно исследован К.Клузиусом(К.Сlusius) и Л. Вальдманом(L. Waldmann) в 1942-49. Тепловой поток J_q, возникающий при пост. давлении вследствие градиента концентрации nc₁ и темп-ры n Т, равен:

где l - коэф. теплопроводности, D'' - коэф. Дюфура, r₁ - плотность первого компонента, (m^c₁₁=(д m₁/ д c₁) _T, (m₁ - хим. потенциал первого компонента. Появление производной хим. потенциала по концентрации связано с тем, что в линейных соотношениях Онсагера (см. Онсагера теорема)термодинамич. силы пропорц. градиентам хим. потенциалов. Величину b = r₁Tm^c₁₁D'' называют коэф. диффузионного термоэффекта. Кроме теплового потока в такой бинарной системе возникает и поток массы (диффузия):

где D' - коэф. термодиффузии, D - коэф. диффузии; величина K _T = c ₁ c ₂ TD'/D наз. термодиффузионным отношением. Д. э. и перенос массы наз. перекрёстными процессами. Согласно теореме Онсагера, коэф. Дюфура и коэф. термодиффузии равны: D''=D' (соотношение Онсагера). Значения коэф. Дюфура (и соответственно коэф. термодиффузии) могут быть как положительными, так и отрицательными, но при этом всегда

что следует из положительности производства энтропии и условия термодинамич. устойчивости. В стационарном состоянии, когда диффузионный поток обращается в нуль,

это отношение наз. коэффициентом Соре и в жидких и газовых смесях имеет порядок величины 10^-3-10^-5К^-1. Т. о., зная значение D, можно определить D ', а следовательно, и D''. Для жидкостей D'' ~10^-8- 10^-10 см/с-К, для газов D'' ~10^-4- 10^-6см²/с-К. Коэф. D'' можно измерить и непосредственно по градиенту темп-ры, возникающему при смешивании разл. жидкостей или газов:

где DT - макс. разность темп-р разл. жидких или газообразных веществ, имевших до смешивания одинаковую темп-ру. В газах DT порядка неск. К, а жидкостях в 10⁴ раз меньше. Эти результаты подтверждают соотношение Онсагера. Лит.: Гроот С. д е, Мазур П., Неравновесная термодинамика, пер. с англ., М., 1964, гл. 11: X а а з е Р., Термодинамика необратимых процессов, пер. с нем., М., 1907, гл. 4. Д. Н. Зубарев.