Различия

Показаны различия между двумя версиями страницы.

--- lab3:теория_34 [2019/04/03 20:43]
root_s создано
+++ lab3:теория_34 [2019/04/03 20:57] (текущий)
root_s
@@ Строка 38: / Строка 38: @@
 v = \frac{Ef\varepsilon \xi}{\pi \eta}
 $$
+Где $\eta $ и $\varepsilon $ --- вязкость и диэлектрическая постоянная раствора
+соответственно, $f$ --- числовой коэффициент, зависящий от размеров,
+проводимости материала капилляра и от концентрации ионов,
+образующий двойной электрический слой, обычно $0<f<0,25$. А $\xi $ ---
+электрокинетический потенциал, то есть часть разности
+потенциалов двойного электрического слоя, соответствующая
+разности потенциала той части этого слоя, которая перемещается
+относительно твердого тела. Для частиц кварца в воде, например,
+величина $\xi $ $(0,03 \div 0,06)$ В.
+Соотношение $
+v = \frac{Ef\varepsilon \xi}{\pi \eta}
+$ позволяет оценить и разность
+потенциалов, возникающую при продавливании электролита через
+пористую перегородку. Следует при этом учитывать что $v$ ---
+скорость электролита не в центральной, а в пристеночной части
+капилляра.
+Для проведения эксперимента используется плоская камера с
+электродами:
+{{ :lab3:341.png?400 |}}
+которая заполняется водным
+раствором нитрата калия (KNO$_3$) малой концентрации. Вместо
+камеры можно использовать смоченную в этом растворе
+фильтровальную бумагу, аккуратно разложенную на плоском
+изоляторе. При подаче напряжения между двумя плоскими
+металлическими электродами, положенными в камеру или на
+бумагу возникает электрический ток. Для визуализации движения
+ионов используется водный раствор перманганата калия (KMnO$_4$)
+малой концентрации. Измеряя зависимость перемещения
+фиолетовых ионов MnO$_4^-$ от времени можно определить их
+скорость $u$ и подвижность $\mu$, зависимость этих величин от
+напряженности электрического поля $E$, в котором движутся ионы.
+В измеряемые величины вносит вклад диффузия ионов MnO$_4^-$ в
+растворе KNO$_3$. Проводя измерения с полем и без поля можно
+оценить коэффициент диффузии $D$ и учесть его вклад в величины $u$
+и $\mu$.
+Скорость движения ионов $\vec u$ в электрическом поле $\vec E$
+определяется соотношением
+$$
+\vec u = \mu \vec E.
+$$
+Подвижность ионов K$^+$, Na$^+$, Cl$^-$, NO$_3^-$ в водных растворах
+имеет величину порядка $10^{-3} \frac{см^2}{Вс}$. Смещение $\Delta X$ ионов за счет
+диффузии за время наблюдения $t$ определяется выражением
+$$
+\Delta X = \sqrt{Dt}.
+$$
+Характерные значения $D$ для указанных выше ионов в водных
+растворах порядка $10^{-5} \frac{см^2}{с}$.
+Если диффузия происходит в электрическом поле, то
+подвижность и коэффициент диффузии связаны соотношением
+$$
+\frac{\mu}{D}=\frac{e}{kT}.
+$$
+Где $e$ --- заряд электрона, $k$ --- постоянная Больцмана, $T$ ---
+температура в градусах Кельвина.