Transportní jevy. J = konst F

Podobné dokumenty
Transportní jevy. F = gradient jistého potenciálu

Motivace: Poissonova rovnice

Klasická termodynamika (aneb pøehled FCH I)

12. Elektrochemie základní pojmy

Opakování: Standardní stav þ ÿ

Viriálová stavová rovnice 1 + s.1

Matematika II Lineární diferenciální rovnice

Elektrické jevy na membránách

Elektrochemie. Pøedmìt elektrochemie: disociace (roztoky elektrolytù, taveniny solí) vodivost jevy na rozhraní s/l (elektrolýza, èlánky)

Stanislav Labík. Ústav fyzikální chemie V CHT Praha budova A, 3. patro u zadního vchodu, místnost

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ.

Fázová rozhraní a mezifázová energie

Statistická termodynamika (mechanika)

Úvodní info. Studium

Rovnováha kapalina{pára u binárních systémù

1.3. Transport iontů v elektrickém poli

Elektrolýza. (procesy v elektrolytických článcích) ch) Základní pojmy a představy z elektrolýzy. V rovnováze E = 0 (I = 0)

Termomechanika 9. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček

Kapaliny Molekulové vdw síly, vodíkové můstky

DOPLŇKOVÝ STUDIJNÍ MATERIÁL CHEMICKÉ VÝPOČTY. Zuzana Špalková. Věra Vyskočilová

ELEKTRICKÝ PROUD ELEKTRICKÝ ODPOR (REZISTANCE) REZISTIVITA

Kapaliny Molekulové vdw síly, vodíkové můstky

2.4 Stavové chování směsí plynů Ideální směs Ideální směs reálných plynů Stavové rovnice pro plynné směsi

Exponenciální rozdìlení

Ú L O H Y

Teorie transportu plynů a par polymerními membránami. Doc. Ing. Milan Šípek, CSc. Ústav fyzikální chemie VŠCHT Praha

Statistická termodynamika (mechanika)

Termochemie { práce. Práce: W = s F nebo W = F ds. Objemová práce (p vn = vnìj¹í tlak): W = p vn dv. Vratný dìj: p = p vn (ze stavové rovnice) W =

Potenciometrické stanovení disociační konstanty

Pro zředěné roztoky za konstantní teploty T je osmotický tlak úměrný molární koncentraci

Přednášky z lékařské biofyziky Masarykova univerzita v Brně - Biofyzikální ústav Lékařské fakulty. Ilya Prigogine Termodynamika a život

Lehký úvod do elektrostatiky { vakuum ( ε = ε 0 )

Teorie kyselin a zásad poznámky 5.A GVN

Fázová rozhraní a mezifázová energie

Roztok. Homogenní směs molekul, které mohou být v pevném, kapalném nebo plynném stavu. Pravé roztoky

E g IZOLANT POLOVODIČ KOV. Zakázaný pás energií

CHEMICKÉ VÝPOČTY I. ČÁST LÁTKOVÉ MNOŽSTVÍ. HMOTNOSTI ATOMŮ A MOLEKUL.

Kapaliny Molekulové vdw síly, vodíkové můstky

2. KINETICKÁ ANALÝZA HOMOGENNÍCH REAKCÍ

Roztok. Homogenní směs molekul, které mohou být v pevném, kapalném nebo plynném stavu. Pravé roztoky

m09 x, y, z ) J i = D i D i = k B T f i 6πηr i

ANODA KATODA elektrolyt:

Matematika II Urèitý integrál

Soli. ph roztoků solí - hydrolýza

III. Stacionární elektrické pole, vedení el. proudu v látkách

Elektrochemie. Předmět elektrochemie: disociace (roztoky elektrolytů, taveniny solí) vodivost. jevy na rozhraní s/l (elektrolýza, články)

Termomechanika 6. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček

Ilya Prigogine * 1917

TERMIKA II. Stacionární vedení s dokonalou i nedokonalou izolací; Obecná rovnice vedení tepla; Přestup a prostup tepla;

Aproximace funkcí. Chceme þvzoreèekÿ. Známe: celý prùbìh funkce

Maxwellovo({Boltzmannovo) rozdìlení rychlostí

FYZIKA II. Petr Praus 6. Přednáška elektrický proud

Oxidace a redukce. Hoření = slučování s kyslíkem = oxidace. 2 Mg + O 2 2 MgO S + O 2 SO 2. Redukce = odebrání kyslíku

Skalární a vektorový popis silového pole

PRAKTIKUM II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Název: Elektrická vodivost elektrolytů. stud. skup.

Oxidace a redukce. Objev kyslíku nový prvek, vyvrácení flogistonové teorie. Hoření = slučování s kyslíkem = oxidace. 2 Mg + O 2 2 MgO S + O 2 SO 2

Opakování

Plazma. magnetosféra komety. zbytky po výbuchu supernovy. formování hvězdy. slunce

AVDAT Náhodný vektor, mnohorozměrné rozdělení

Univerzita Karlova v Praze procesy II. Zuzana. funkce

Pravdìpodobnostní popis

Mol. fyz. a termodynamika

Maxwellovo({Boltzmannovo) rozdìlení rychlostí

Úvodní info. Studium

Základem molekulové fyziky je kinetická teorie látek. Vychází ze tří pouček:

Fyzikální chemie. Magda Škvorová KFCH CN463 tel února 2013

Kovy - model volných elektronů

Statistická termodynamika (mechanika) Makroskopické velièiny jsou výsledkem zprùmìrovaného chování mnoha èástic

Roztok. Homogenní směs molekul, které mohou být v pevném, kapalném nebo plynném stavu


Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

Chemické výpočty I (koncentrace, ředění)

PROTOLYTICKÉ ROVNOVÁHY

Matematika I Ètvercové matice - determinanty

Základní chemické výpočty I

test zápočet průměr známka

VLASTNOSTI KAPALIN. Část 2. Literatura : Otakar Maštovský; HYDROMECHANIKA Jaromír Noskijevič; MECHANIKA TEKUTIN František Šob; HYDROMECHANIKA

Relaxace, kontrast. Druhy kontrastů. Vít Herynek MRA T1-IR

Vibrace atomů v mřížce, tepelná kapacita pevných látek

FBI nevratné procesy Nevratný proces Nevratný proces nevratný ireverzibilní děj relaxační procesy Fickův zákon Fourierův zákon Ohmův zákon

Matematika II Aplikace derivací

Brownovská (stochastická) dynamika, disipativní èásticová dynamika = MD + náhodné síly. i = 1,..., N. r i. U = i<j. u(r ij ) du(r ji ) r ji

správně - A, jeden celý příklad správně - B, jinak - C. Pro postup k ústní části zkoušky je potřeba dosáhnout stupně A nebo B.

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT v Praze. Seminář z PHTH. 3. ročník. Fakulta strojní ČVUT v Praze


VÝPO C TY. Tomáš Kuc era & Karel Kotaška

Hydrochemie koncentrace látek (výpočty)

Řešení úloh krajského kola 60. ročníku fyzikální olympiády Kategorie A Autoři úloh: J. Thomas (1, 2, 3), V. Vícha (4)

terminologie předchozí kapitoly: (ϕ, Ω) - plocha, S - geometrický obraz plochy

Oxidace a redukce. Objev kyslíku nový prvek, vyvrácení flogistonové teorie. Hoření = slučování s kyslíkem = oxidace. 2 Mg + O 2 2 MgO S + O 2 SO 2

Roztoky - elektrolyty

VLASTNOSTI PLOŠNÝCH SPOJÙ

AGENDA. převody jednotek koncentrace ředení osmolarita, osmotický tlak

Elektromagnetické pole je generováno elektrickými náboji a jejich pohybem. Je-li zdroj charakterizován nábojovou hustotou ( r r

Transkript:

Transportní jevy 1/23 Transportní (kinetické) jevy: difuze, elektrická vodivost, viskozita (vnitøní tøení), vedení tepla... Tok (ux) (té¾ zobecnìný tok) hmoty, náboje, hybnosti, tepla... : J = mno¾ství dané velièiny pøenesené jednotkovou plochou (kolmou k vektoru toku) za jednotku èasu. Jednotky: tok energie/tepla: J m 2 s 1 = W m 2, proudová hustota: C s 1 m 2 = A m 2 hmotnostní tok: kg m 2 s 1 molární tok (tok látkového mno¾ství): mol m 2 s 1 Pøíèina = (zobecnìná, termodynamická) síla F = gradient jistého potenciálu (chemický potenciál/koncentrace, elektrický potenciál, teplota) V pøípadì malých sil platí pøímá úmìrnost J = konst F Názvosloví se li¹í obor od oboru. Nìkdy tok je denován jako integrální velièina = v¹e co projde danou plochou (prùøezem), vý¹e denovaná diferenciální velièina (vektor) se pak nazývá buï hustota toku (ux density) nebo intenzita toku.

Difuze { makroskopický pohled První Fickùv zákon: Difuzní tok J i látky i je úmìrný gradientu koncentrace c i = grad c i = J i = D i c i ( x, y, ) z c i = ( ci x, c i y, c ) i z D i = koecient difuze (difuzivita) látky i, jednotky: m 2 s 1 Pro 2/23 hmotnostní koncentraci (v kg m 3 ) vyjde tok v kg m 2 s 1 Pøíklad. Trubice tvaru U délky l = 20 cm a prùøezu A = 0.3 cm 2 má na obou koncích fritu. Jeden konec je ponoøen v Coca-Cole (11 hm.% cukru) a druhý v èisté vodì. Kolik cukru prodifunduje za den? D sacharoza (25 C) = 5.2 10 6 cm 2 s 1. 110 g cukru v litru: cw = 110 g dm 3 = 110 kg m 3 grad cw = cw/l = 550 kg m 4 D = 5.2 10 6 cm 2 s 1 = 5.2 10 10 m 2 s 1 J = D grad cw = 2.56 10 7 kg m 2 s 1 m = JAt = 2.56 10 7 kg m 2 s 1 0.3 10 4 m 2 24 60 2 s = 7.4 10 7 kg 0.74 mg

Difuze { mikroskopický pohled 3/23 Tok látky je dán støední rychlostí molekul v i : J i = v i c i Termodynamická síla je minus gradient chemického potenciálu: ( ) µi F i = = k BT c N A c i i Rozdíl chemických potenciálù = reverzibilní práce, kterou musíme vykonat, abychom èástici (mol látky) pøenesli z jednoho stavu (místa) do jiného kde jsme pou¾ili vztah pro zøedìní, µ i = µ i + RT ln(c i/c st ). Pohybuje-li se molekula rychlostí v i, pùsobí na ní síla odporu prostøedí (pøibli¾nì) úmìrná rychlosti: F tøení i = f i v i kde f i je koecient tøení. Obì síly jsou v rovnováze, F i tøení! + F i = 0 tj. F i tøení = f i v i = f i J i c i! = F i = k BT c i c i Porovnáním s J i = D i c i dostaneme Einsteinovu rovnici: (té¾ Einsteinova{Smoluchowského rovnice) D i = k BT f i

Einsteinova-Stokesova rovnice [blend -g che/sucrose] 4/23 Pro koloidní èástice èi velké kulovité molekuly o polomìru R i v kapalinì o viskozitì η platí Stokesùv vzorec f i F i = 6πηR i v i Einsteinova-Stokesova rovnice: D i = k BT f i D i = k BT 6πηR i Viskozita kapalin s rostoucí teplotou klesá, difuzivita roste, dle Arrheniova vztahu Opaènì { denujeme Stokesùv (hydrodynamický, aerodynamický) polomìr: R i = k BT 6πηD i který je roven jisté efektivní velikosti molekuly (vè. napø. solvataèní slupky) Pøíklad. Odhadnìte velikost molekuly sacharozy. Viskozita vody je 0.891 10 3 m 1 kg s 1 pøi 25 C. R = 0.47 nm

Druhý Fickùv zákon 5/23 Nestacionární jev (koncentrace se mìní s èasem): za dτ do objemu dv = dxdydz pøiteèe: [J x (x) J x (x + dx)] dydz = x,y,z x,y,z [J x (x) {J x (x) + J x dx})] dydz x = x,y,z J x x dxdydz = J dv = ( D c) dv ( = D 2 2 ) c dv = D x 2 + 2 y 2 + 2 z 2 c dv c i τ = D i 2 c i Tento typ je znám jako þrovnice vedení teplaÿ a patøí mezi parabolické parciální diferenciální rovnice

Druhý Fickùv zákon { ukázka [plot/cukr.sh] 6/23 Ukázka. Coca-Colu ve válci (vý¹ka sloupce 10 cm) opatrnì pøevrstvíme èistou vodou (10 cm). Za jak dlouho bude koncentrace u hladiny rovna polovinì koncentrace u dna? Pro matematicky zdatné jedince øe¹ení Fourierovou metodou: { c τ = D 2 c c0 x < l/2 x 2 c(x, 0) = 0 x > l/2 [ ( ) c(x, τ) = c 0 2 + 2c ( 0 πx ) cos exp π2 π l l 2 Dτ 1 ( ) ( 3πx 3 cos exp 32 π 2 ) l l 2 Dτ + 1 ( ) ( 5πx 5 cos exp l 52 π 2 l 2 Dτ 4 mìsíce ) ]

Difuze a Brownùv pohyb Místo c( r, τ) øe¹ím 2. Fickovu rovnici pro pravdìpodobnost nalezení jedné èástice, je-li v τ = 0 v poèátku. Dostanu Gaussovo rozlo¾ení (viz Maple): 1D: c(x, τ) = (4πDτ) 1/2 exp 3D: c( r, τ) = (4πDτ) 3/2 exp ( ) x2 4Dτ ( ) r2 4Dτ c(x,t) 0.2 0.1 [traj/brown.sh] 7/23 0.5 t=0 t=1 0.4 t=2 t=3 0.3 t=4 t=5 0.0-3 -2-1 0 1 2 3 x 1D: x 2 = 2Dτ 200 Pøedchozí pøíklad øádovì: τ x 2 /2D = 4 mìs (x = 0.1 m) y y 0 3D: r 2 = 6Dτ 0 0 x 0 x

Výpoèty v Maple [xmaple maple/brown.mw] 8/23

Brownùv pohyb jako náhodná procházka [show/galton.sh] 9/23 (Smoluchowski, Einstein) za èas τ se posunu náhodnì o x s pravdìpodobností 1/2 o x s pravdìpodobností 1/2 V èase 2n τ je pravdìpodobnost polohy v bodì x = 2k x, n k +n, rovna π(n, k) = ( ) 2n 4 n n k Limita pro n je Gaussovo rozdìlení [ ] 1 τ 2πτ x exp x2 τ 2τ x 2 Galtonovo prkno co¾ je pro 2D = x 2 / τ to samé co c(x, τ) galton.sh = show/gb.sh https://www.youtube.com/watch?v=6ydhbfvivis

Brownùv pohyb jako náhodná procházka [show/convol.sh] + 10/23 Odvození s pou¾itím centrální limitní vìty : v jednom kroku: Varx x =0 = x 2 = x 2 v n krocích (za èas τ = n τ): Var x = n x 2 Gaussovo normální rozdìlení se σ = n x 2 = τ/ τ x, tj 1 e x2 /2σ 2 = 1 [ ] τ 2πσ 2πτ x exp x2 τ 2τ x 2 co¾ je pro 2D = x 2 / τ to samé co c(x, τ) Pozn.: Var x def. = (x x ) 2, pro x = 0, pak Var x = x 2 Pøíklad. Spoètìte Var u, kde u je náhodné èíslo z intervalu ( 1, 1) 1/6 Ukázka: konvoluce rovnomìrného rozdìlení metodou Monte Carlo

Elektrická vodivost 11/23 Ohmùv zákon (zde: U = napìtí, U = φ 2 φ 1 ): R = U I I = 1 R U 1/R = vodivost, [1/R] = 1/Ω = S = Siemens Mìrná vodivost (konduktivita) κ (té¾ σ, γ) je vodivost jednotkové krychle 1 R = κ A A = plocha, l = tlou¹»ka vrstvy, [κ] = S m 1 l Ekvivalentnì: ρ = 1/κ = rezistivita = mìrný el. odpor, [ρ] = Ω m Vektorovì: j = κ E = κ φ j = proudová hustota, j = I/A E = intenzita el. pole, E = U/l

Elektrická vodivost 12/23 látka κ/(s m 1 ) grafen 1 10 8 støíbro 6.3 10 7 moøská voda 5 Ge 2.2 pitná voda 0.005 a¾ 0.05 Si 1.6 10 3 destilovaná voda (obsahuje CO 2 ) 7.5 10 5 deionizovaná (vodivostní) voda 5.5 10 6 sklo 1 10 15 {1 10 11 teon 1 10 25 {1 10 23 Pohyb iontù zpùsobený elektrickým polem se nazývá migrace

Vsuvka: Produkce tepla a entropie 13/23 Pøi prùchodu proudu resistorem vzniká Jouleovo teplo, Q = Uq = UIτ Znaèení: teplo = Q, náboj = q, èas = τ, intenzita pole = E U = le, I = ja, V = la (l = tlou¹»ka vrstvy, A = plocha, V = objem) Produkce tepla (v jednotce objemu za jednotku èasu); pøesnìji: systém lze pøevést z 1 stavu na druhý vratnì pøevedením tohoto tepla Q Vτ = j E Obecnì ( J = tok nìèeho, F = sdru¾ená síla, J = konst F): Q Vτ = J F Jev je nevratný, produkce entropie (v jednotce objemu za jednotku èasu): S Vτ = J F T Disipativní struktury spojené s produkcí entropie vedou (u slo¾itých nelineárních systémù) ke vzniku samoorganizovaných systémù (Prigogine)

Vsuvka+: Princip minimální produkce entropie + 14/23 Uva¾ujme dva rezistory o odporu R za sebou po napìtím U: { R R { V stacionárním stavu je na ka¾dém rezistoru napìtí U = IR, celkem Produkce tepla ( S) je U tot = U + U = 2IR Q τ = U toti = U U R + UU R = 2U2 R Nech» dojde k uktuaci napìtí, U 1 = U δu, U 2 = U + δu. Q τ = U2 1 R + U2 2 R = 2U2 R + 2δU2 R > 2U2 R Ve stacionárním stavu je produkce entropie nejmen¹í Ilya Prigogine credit: www.education.mcgill.ca pro lineární re¾im blízko stacionárního stavu ale: naru¹ení symetrie

Molární vodivost 15/23 Silné elektrolyty: mìrná vodivost je (pøibli¾nì) úmìrná koncentraci. Denujeme molární vodivost λ: λ = κ c Jednotky: [κ] = S m 1, [λ] = S m 2 mol 1. Pozor na jednotky { nejlépe pøevést c na mol m 3! Pøíklad. Konduktivita roztoku HCl o koncentraci 0.1 mol dm 3 je 4 S m 1. Jaká je molární vodivost HCl? 0.04 S m 2 mol 1 1 mol dm 3 = 1000 mol m 3 credit: http://science.howstuffworks.com/innovation/inventions/who-invented-the-first-gun.htm

Pohyblivost a molární vodivost 16/23 Pohyblivost (mobility) iontu, þprùmìrná rychlost v jednotkovém el. poliÿ: u i = v i E = U/l = intenzita el. pole, U = napìtí E Náboje z i e o rychlosti v i a koncentraci c i zpùsobí proudovou hustotu þκ iÿ j i = v i c i z i F = u i Ec i z i F! = λ i c i E λ i = u i z i F = molární vodivost iontu i Ionty (ve zøedìných roztocích) migrují nezávisle (Kohlrauschùv zákon), pro elektrolyt K z + ν A z ν : zde denujeme z > 0 j = j + j = (λ c + λ c )E = (λ ν + λ ν )ce Matematicky: λ = κ c = i ν i λ i v = rychlost ν = stechiom. koef.

Nic není ideální [mz pic/grotthuss.gif] 17/23 Limitní molární vodivost = molární vodivost v nekoneèném zøedìní: λ i = lim λ i c 0 Odchylky od limitního chování jsou v prvním pøiblí¾ení obdobného tvaru jako v Debyeovì{Hückelovì teorii: Typické hodnoty: λ = λ(c) = λ const c nebo λ = λ const I c kation λ /(S m 2 mol 1 ) anion λ /(S m 2 mol 1 ) H + 0.035 OH 0.020 Na + 0.0050 Cl 0.0076 Ca 2+ 0.012 SO 4 2 0.016 Pohyblivost a molární vodivost klesá s velikostí iontu (Cl je pomalý), ale i hydratací (malý ale pevnì hydratovaný Li + je pomalý). H +, OH mají velké pohyblivosti animace credit: Matt K. Petersen, Wikipedia (Grotthussùv mechanismus)

Vodivost slabého elektrolytu 18/23 V¹e platí, poèítají-li se jen ionty, ne nedisociovaná látka V limitì zøedìní (malé koncentrace): λ = κ c ionty, λ λ exptl = κ c α = λ λ 0.04 0.03 HCl Ostwaldùv zøeïovací zákon: K = c c st α 2 1 α = c c st λ 2 λ (λ λ) λ / S m 2 /mol 0.02 NaOH Neidealita: K je pøibli¾nì lineární funkcí I c cionty = cα 0.01 CuSO 4 CH 3 COOH 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 c 1/2 / (mol/l) 1/2 AgNO 3 Pøíklad. Vodný roztok kyseliny benzoové o koncentraci 0.01 mol dm 3 mìl konduktivitu 3.302 10 2 S m 1. Konduktivita pou¾ité vody byla 1.6 10 4 S m 1. Vypoèítejte rovnová¾nou konstantu disociace kyseliny benzoové. Limitní molární vodivosti iontù jsou: λ (H + ) = 0.03497 S m 2 mol 1, λ (C 6 H 5 COO ) = 0.00323 S m 2 mol 1. α = 0.086, K = 8.1 10 5

Vodivost a difuzní koecient Einsteinova (Nernstova{Einsteinova) rovnice: D i = k BT f i = k BT F i /v i = k B T z i ee/(u i E) = k BT = RTu i z i e/u i z i F z i FD i = RTu i λ i = u i z i F = z2 i F2 RT D i 19/23 mikroskopicky: u i = z ie k B T D i zde z i je se znaménkem, u < 0 difuze: hnací silou je gradient koncentrace/chemického potenciálu D J i = D i c i = c i i µ RT i z j i = z i F J i = c i FD i i µ RT i = c i u i µ i migrace: hnací silou je elektrické pole j i = κ i φ = c i λ i φ = c i u i z i F φ Denujeme elektrochemický potenciál ~µ i = µ i + z i Fφ, pak j i = c i u i ~µ i = c i D i z i F RT ~µ i = c i λ i z i F ~µ i

Pøevodová èísla [pic/nernstovavrstva.sh] 20/23 Pøevodové èíslo iontu (transport number, transference number) je podíl z celkového proudu pøeneseného danými ionty (pøi elektrolýze/migraci): t = I I = I I + I v = rychlost ν = stechiom. koef. Ionty se pod vlivem stejného elektrostatického pole pohybují rùznì rychle. Pro K z + ν A z ν (c i = ν i c, elektroneutralita: z c = z c ; zde z > 0): t = j j + j = v c z F v c z F + v c z F = Vlastnosti: t + t = 1, u u + u = t t = u u z D z D + z D = Pøíklad. Elektrolýza CuSO 4 : t Cu 2+ = 40 %, t SO4 2 = 60 %. katoda Cu celkem Cu 2+ 100 %I Nernstova vrstva difuze Cu 2+ 60 %I difuze SO 2 60 %I 4 ν λ ν λ + ν λ v i = u i E, u i = z ie k B T D i, λ i = u i z i F objemová fáze migrace Cu 2+ 40 %I migrace SO 2 60 %I 4

Pøíklady 21/23 Pøíklad. Jaká by byla mìrná vodivost roztoku uni-univalentního elektrolytu MA o koncentraci 0.01 mol dm 3, pokud jak M tak A jsou zhruba stejnì velké jako molekula sacharozy (D = 5.2 10 6 cm 2 s 1 pøi 25 C)? 0.04 S m 1 (λ± = 0.002 S m 2 mol 1 ) Pozn.: Roztok KCl o této koncentraci má vodivost 0.14 S m 1 { tyto ionty jsou men¹í, a proto pohyblivìj¹í ne¾ þion stejnì velký jako sacharozaÿ Pøíklad. Jakou rychlostí migrují þionty sacharozyÿ M +, A z vý¹e uvedeného pøíkladu mezi elektrodami vzdálenými 1 cm, je-li mezi nimi napìtí 2 V? Teplota je je 25 C. vm + = va = 4 10 6 m s 1 = 15 mm h 1

Vodivost a difuzivita { pøíklad 22/23 Olivy obsahují zdravé ω-3-nenasycené mastné kyseliny. Ale proto¾e pojídání soli v mno¾ství vìt¹ím ne¾ 5 g za den je nezdravé, máèí si Pepa Nesoliè nakládané pøesolené olivy ve vodì, ne¾ je sní. Odhadnìte, jak dlouho je nutno olivy máèet, aby obsah soli podstatnì klesl. Limitní molární vodivosti jsou: Na + : 0.005 S m 2 mol 1, Cl : 0.0076 S m 2 mol 1. Øádovì správný výsledek dostaneme z r 2 = 6Dτ, kde za r vezmeme tøeba polomìr olivy. Difuzivitu odhadneme z molárních vodivostí, D = λrt 0.0063 8.314 298 F2 = 96485 2 m 2 s 1 = 1.7 10 9 m 2 s 1 kde jsme za λ dosadili prùmìr z obou iontù. Pro centimetrovou olivu: τ r2 6D = 0.01 2 6 1.7 10 9 s 3 h Øe¹ením druhého Fickova zákona vyjde pro kouli o polomìru r za rovnomìrné poèáteèní koncentrace a nulové koncentrace na povrchu (okolo olivy proudí èerstvá voda), ¾e obsah soli klesne na polovinu za 0.0305r 2 /D, na desetinu za 0.183r 2 /D.

Mìøení vodivosti 23/23 Zpravidla se pou¾ívá ke stanovení koncentrace (obv. nízké): rozpustnost, disociaèní konstanty, konduktometrické titrace... Odporová konstanta nádobky C (rozmìr = m 1 ): 1 R = κ A Rκ = l l A = C C urèím pomocí roztoku o známé vodivosti (napø. KCl), C = R κ.