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Chapter 26Steady-State Molecular Diffusion

Fig. 26.1: Arnold diffusion cellB への A の拡散係数の測定B は A 中に拡散しない（一方拡散）

Arnold diffusion cell を用いた拡散係数測定（ p. 458 ）

液面の下がる速度

等モル拡散（ p.462 ）

化学反応を伴う物質移動（ p.463 ）

1. Homogeneous reaction ：与えられた領域内において反応が生じる

2. Heterogeneous reaction ：境界 or ある限られた領域で反応が生じる

Eq.(25-11) 中の RA が生成項として残る

Eq.(25-11) 中の RA は消える（ただし境界条件中に反応項が出てくる）

反応速度＞＞拡散速度( 瞬間反応）

拡散律速（ diffusion controlled ）

反応速度＜＜拡散速度 反応律速（ reaction controlled ）

炭素球の酸化反応（ Fig.26.7 ）球表面での反応： heterogeneous reaction

3C(s) + 2.5O2(g)→2CO2(g)+CO(g)

不完全燃焼

AA

ArAA R

Nr

Nr

Nrrrt

C

,,,

22 sin

1sinsin11

基礎式（球座標）

AA

ArAA R

Nr

Nr

Nrrrt

C

,,,

22 sin

1sinsin11

定常 Heterogeneousreaction

r 方向 1 次元

O2 の移動に着目しているので、

0,22

rONrr.,2

2 constNr rrO

RrOrrO NRNr ,22

,22

R: 球表面

rCOrCOrOOO

mixOrO NNNydrdycDN ,2,,22

22,2

3C(s) + 2.5O2(g)→2CO2(g)+CO(g)

2.5mol O2

1 mol CO

2 mol CO2

NO2,r = -2.5 NCO,r

NO2,r = -1.25 NCO2,r

rOrOrOO

OmixOrO NNNydrdycDN ,2,2,22

22,2 25.1

15.2

1

rOO Ny ,222.0

drdy

ycDN O

O

mixOrO

2

2

2,2 2.01

(26-28)

B.C. r=R ： yO2=0( 反応が速い）r=∞ ： yO2=0.21( 空気中の酸素濃度）

Eq.(26-29) 単位時間内に供給される酸素の　　　　　　　モル数

球表面における境界条件（ heterogeneous ）

NA ｜ r=R= ー ksCAS

A 成分が表面で消える

一次反応速度定数　　　　　　 [m/s] 　

反応が速いとき ( 拡散に比べ）： CAS ＝ 0