Massa berishning asosiy qonuni Reja: 1. Qattiq jismda massa almashinish. 2. Massa o’tkachuvchanlik. 3. Biodiffuziya kriteriysi. Asosiy tayanch tushunchalar va atamalar: Qattiq jismda massa almashinish, Massa o’tkachuvchanlik, Biodiffuziya kriteriysi. 1. Qattiq jismda massa almashinish. Bunday jarayonlarga adsorbstiya, desorbstiya, kristallanish, quritish, eritish, qattiq materiallardan ekstrakstiyalash kabilar kiradi. Albatta, bu noturg`un jarayonlarning o’ziga xos alohida xususiyatlari bor. «Qattiq jism-suyuqlik» sistemasida massa almashinish juda murakkab jarayon deb hisoblanadi. G`ovaksimon qattiq jismdan fazalarni ajratib turuvchi chegara orqali gaz (yoki bug`) suyuqlik muhitga yoki gaz (yoki bug`) muhitdan qattiq jismga moddaning tarqalishi, o’tkazish potenstiali gradienti mavjud bo’lgandagina ro’y beradi. Boshqacha qilib aytganda, «qattiq jism – suyuqlik» sistemada massa o’tkazish jarayoni ichki va tashqi diffuziyalardan tashkil topgan bo’ladi. Bu sistemada massa almashinish jarayoniga qattiq jismning tuzilishi katta ta’sir ko’rsatadi. Ma’lumki, qattiq jism murakkab, geometrik sistema bo’lib, g`ovaklilik, polidisperslik, kapillyarlar shakli va kovakchalarni o’lchami bo’yicha taqsimlanishi bilan ajralib turadi. Kapillyar-kovakli tuzilishiga qarab qattiq jismlar quyidagi sinflarga ajratiladi: yirik kovakli dкр  100nm ; o’rtacha kovakli va ultramikrokovakli materiallar bo’ladi. «Qattiq jism – suyuqlik» sistemasida massa berish jarayoni bilan massa o‟tkazuvchanlik (qattiq jismda moddaning tarqalishi) bir vaqtda o’tadi. Bu sistemada kechadigan jarayonlarning tezligi vaqt o’tishi bilan molekulyar diffuziya tezligiga qaraganda kamayib borish xosdir. Shuning uchun ushbu jarayonlarni ifodalashda “siqiq diffuziya” degan atamadan foydalaniladi. Eritmaning “siqiq diffuziya”si uchun Kadi va Vilyamslar tomonidan ushbu formula taklif etilgan: bu yerda Dsi – «siqiq diffuziya» koeffistienti; D – molekulyar diffuziya koeffistienti; r – tarqalayotgan molekula o’lchami; R - qattiq jism kovakchalarining ko’ndalang o’lchami. «Siqiq diffuziya» o’rniga jarayonni har tomonlama to’liq ifodalovchi umumiy kinetik xarakteristika – massa o’tkazuvchanlikni aniqlash maqsadga muvofiqdir. Unda, qattiq jismda tarqalgan moddaning uzatilishini ifodalovchi qonun sifatida qabul qilinish mumkin: qattiq jismda massa o’tkazuvchanlik hisobiga tarqalgan massa miqdori konstentrastiyalar gradienti, oqim yo’nalishiga perpendikulyar yuza va jarayon davomiyligiga to’g`ri proporstionaldir, ya’ni: bu erda k – massa o’tkazuvchanlik koeffistienti, m2 /s. Ushbu koeffistient temperatura va qattiq jismda tarqalgan modda konstentrastiyalariga bog`liqdir. Boshlang`ich vaqt 0    da plastinaning butun hajmida konstentrastiya o’zgarmas bo’ladi (s=const). Qattiq jism bilan massa almashinuvchi suyuqlik fazada tarqaluvchi moddaning konstentrastiyasi o’zgarmas va uf ga tengdir. Dastlabki davrda, tarqalayotgan modda qattiq jismdan suyuqlikka qarab harakat qiladi. Qattiq materialdan erkin bog`langan namlikning chiqib ketishi bilan jismning temperaturasi o’zgarmaydi va u ho’l termometr temperaturasiga teng bo’ladi. Material ustidagi bug`bosimi esa, suyuqlikning to’yingan bug`lari bosimiga barobardir. Shu davrda materialdan namlikning bug`holatida chiqib ketishi o’zgarmas tezlikda sodir bo’ladi. Vaqt o’tishi bilan jismning konstentrastiyasi uzluksiz ravishda pasayib boradi. Qandaydir kritik konstentrastiya xkr dan boshlab, bug`lanish zonasi jismning ichiga suriladi. Bu hol, albatta o’tkazish potenstiali gradientining kamayishiga va jarayonni sekinlashuviga olib keladi. Namlikni bug`lanishi na faqat o’zgaruvchan koordinatali yuzalarda bo’libgina qolmasdan, balki jismning «avvalgi» qatlamlarida ham boradi. Lekin, jismning tashqi yuzasiga yaqinlashgan sari, jarayon intensivligi kamayadi. Bunday hol namlikni material bilan turli usullarda bog`langanligidan dalolat beradi. Jarayon tezligi pasayishi davrida massa almashinish jarayonining tezligi massa o’tkazuvchanlik tezligi bilan belgilanadi. O’z navbatida, massa o’tkazuvchanlik tezligi massa almashinish mexanizmiga bog`liqdir. 2. Massa o’tkachuvchanlik Ishchi va muvozanat konstentrastiyalari orasida chiziqli bog`liqlik sharoitida, biror G fazadan L fazaga massa o’tkazish jarayonini ko’rib chiqamiz (5.4-rasm). Fazalarni ajratuvchi chegarada muvozanat holatiga erishiladi deb qabul qilamiz. G fazadan fazalarni ajratuvchi chegaraviy yuzaga tarqalgan modda miqdori ushbu tenglamadan topiladi: dM    yy  yч  dF Fazalarni ajratuvchi chegaraviy yuzadan L faza yadrosiga berilgan modda miqdori esa quyidagi tenglamadan aniqlanadi: dM   x xч  x dF Muvozanat konstentrastiya um=mx ekanligi ma’lum bo’lgani uchun, L fazadagi konstentrastiya x ni G fazadagi muvozanat konstentrastiyasi orqali ifodalasa mumkin: Yuqorida keltirilgan oxirgi ikki tenglamalarning chap va o’ng tomonlarining yig`indisi, hamda uch = umch ga tengligini hisobga olsak ushbu ko’rinishdagi tenglamani olamiz: Massa o’tkazishning asosiy tenglamasidan: Yuqoridagi tenglamalarni o’ng tomonlarini tenglashtirib, ushbu ko’rinishga ega bo’lamiz Bu tenglamalarning chap tomonlari massaning bir fazadan ikkinchisiga o’tishi uchun umumiy diffuzion qarshilikni, o’ng tomonlari esa – fazalardagi massa berish jarayonlari diffuzion qarshiliklarning yig`indisini ifodalaydi. Shuning uchun ham, tenglamalar fazaviy qarshiliklarning additivlik tenglamalari deb yuritiladi. 3. Biodiffuziya kriteriysi. Qattiq faza ishtirok etadigan massa almashinish jarayonlarining eng murakkabi - bu quritish jarayonidir, chunki bunda massa va issiqlik almashinish jarayonlari bir vaqtda ro’y beradi. Massa o’tkazuvchanlik differenstial tenglamasi issiqlik o’tkazuvchanlik differenstial tenglamasiga o’xshash keltirib chiqariladi va u ushbu ko’rinishga ega: Ko’rinib turibdiki, massa o’tkazuvchanlik koeffistienti o’zgaruvchan kattalik va u jarayon turi (adsorbstiya, quritish, eritish), qattiq jism tuzilishi va molekulyar diffuziya koeffistientiga ta’sir etuvchi parametrlarga bog`liq. differenstial tenglama fazalarni ajratuvchi chegarasida massa o’tkazish shartlarini belgilovchi tenglama bilan birgalikda ko’rilishi kerak. Ushbu shartlarni tenglamani dM y у F d ч M tenglama bilan taqqoslash mumkin. Tenglamalarning o’ng tomonlarini bir-biriga tenglab, ushbu ko’rinishga ega ifodani olamiz: O’xshashlik nazariyasini qo’llab quyidagi o’lchamsiz kompleksni keltirib chiqaramiz: Ushbu kompleks Bio diffuzion kriteriysi deb nomlnadi. Bio kriteriysi qattiq fazadan yuvib turuvchi suyuq fazaga modda tarqalishi tezligining massa o’tkazuvchanlik tezligiga nisbatani ifodalaydi. Massa o’tkazuvchanlik tenglamasidan Fure diffuzion kriteriysini keltirib chiqarish mumkin: Fure kriteriysi qattiq jism ichida massa almashinish tezligining vaqt o’tishi bilan o’zgarishini xarakterlaydi. Yuqoridagi tenglama tahlili shuni ko’rsatadini, massa o’tkazish tezligi massa o’tkazuvchalik va massa berishga bog`liq. Ekstrakstiya jarayonining massa o’tkazishga ta’siri 3 xil bo’ladi: Massa berish jarayoni tezligi massa o’tkazish tezligiga nisbatan ancha katta. Bunda massa o’tkazish tezligi massa o’tkazuvchanlik orqali topiladi; Massa o’tkazuvchanlik tezlik tezligi massa berish jarayonining tezligiga nisbatan ancha katta bo’ladi. Bunda massa o’tkazish tezligi massa berish jarayoni  asosida hisoblanadi; - massa o’tkazuvchanlik va berish jarayonlarining tezligini o’zaro solishtirish mumkin bo’ladi. Bunda massa o’tkazishning tezligini topishda Di va  koeffistientlar hisobga olinadi. Qattiq jismdan kerakli komponentni ajratib olish murakkab jarayondir. Bunda, qattiq jism ichida va atrof – muhitda konstentrastiyalar miqdori vaqt davomida yoki qurilmaning uzunligi bo’yicha o’zgartirib turadi Qattiq jismda konstentrastiyalar miqdorining o’zgarish tezligiga quyidagi omillar sababchi bo’ladi: 1. Qattiq jism va tarqalayotgan moddaning diffuziya xossalari, bu xossalar massa o’tkazuvchanlik koeffistienti Di orqali ifodalanadi; 2. «Qattiq jism – suyuqlik» chegarasida massa o’tkazish sharoitlari; 3. Qattiq jism va suyuq fazalar miqdorlarining nisbati bu erda Sb va C0 ’ – jarayonning boshlanish va oxirida suyuq fozadagi ekstrakstiyalangan moddaning konstentrastiyalar; Sb va S0 - jarayonning boshlanishi va oxirida qattiq fazadagi ekstrakstiyalanishi zarur bo’lgan moddaning konstentrastiyasi; n=W/N - o’zaro to’qnashish holatida bo’lgan suyuqlik miqdori W ning qattiq jism miqdori N ni nisbati. 4. Qattiq material zarrachalarining suyuqlik bilan o’zaro ta’sir qilish usuli; 5. Qattiq material zarrachalarining shakli va o’lchamlari. Massa o’tkazuvchanlik yo’li bilan massa almashinish jarayonining o’xshashligini ifodalashda geometrik o’xshashlik ham inobatga olinishi zarur. Bir o’lchamli oqim uchun massa o’tkazuvchanlikning kriterial tenglamasini quyidagicha yozish mumkin: “Qattiq jism – suyuqlik” sistemasida massa o’tkazish jarayonini ifodalash uchun massa o’tkazishning asosiy tenglamasidan foydalanish mumkin. Unda, massa o’tkazish koeffistienti ushbu formuladan hisoblanadi: bu erda  - shakl koeffistienti, plastina uchun 1 ga, stilindr uchun 2 va shar uchun 3 teng; n – daraja ko’rsatkichi. Tashqi diffuziya sohasida jarayon o’tkazilganda va Bi Д  3,0 bo’lganda formula ushbu ko’rinishni oladi: Ushbu holatda jarayon tezligi faqat ichki diffuziya omillari bilan aniqlanadi. Issiqlik va massa almashinish jarayonlari birgalikda sodir bo’lganda, issiqlik va massa berish koeffistientlarini topish uchun ushbu kriterial tenglama tavsiya etiladi: bu erda Gu – adiabatik sharoitda suyuqlikning hajmiy bug`lanishini xarakterlovchi Guxman kriteriysi. Konstanta A va daraja ko’rsatkichi n qurilmadagi gidrodinamik rejimga bog`liq bo’ladi. Nazorat savollari. 1. Qattiq jismda massa almashinish. 2. Massa o’tkachuvchanlik. 3. Biodiffuziya kriteriysi.