سئوال 1- در یک مخلوط گازی
که در فشار
و درجه حرارت قرار دارد، در دو صفحه بفاصله میلیمتر از یکدیگر، غلظت به ترتیب برابر و درصد حجمی می باشد،
تعیین کنید شار نفوذ
را برای دو حالت زیر:
الف) در صورتیکه نفوذ نکند.
ب ) در صورتیکه نفوذ متقابل دو سازنده گاز انجام گیرد.
دمای محاسبه ضریب نفوذ در جدول(کلوین): ضریب نفوذ DAB:
پاسخ:
الف) در صورتیکه ازت نفوذ نکند.
الف) در صورتیکه نفوذ نکند.
ب ) در صورتیکه نفوذ متقابل دو سازنده گاز انجام گیرد.
دمای محاسبه ضریب نفوذ در جدول(کلوین): ضریب نفوذ DAB:
پاسخ:
الف) در صورتیکه ازت نفوذ نکند.
ب ) در صورتیکه نفوذ متقابل دو سازنده گاز انجام گیرد.
___________________________________________________________
سئوال 2- مسئله قبل را برای فشار 1000 KN/m^2 مجدد حل کنید:
الف) در صورتیکه ازت نفوذ نکند.
ب ) در صورتیکه نفوذ متقابل دو سازنده گاز انجام گیرد.
الف) در صورتیکه ازت نفوذ نکند.
ب ) در صورتیکه نفوذ متقابل دو سازنده گاز انجام گیرد.
پاسخ:
برای حل این مسئله، به سئوال 1 مراجعه نموده و واحد فشار را روی حالت کیلونیوتن بر متر مربع و عدد فشار را روی 1000 قرار داده و دکمه حل مسئله را کلیک کنید.
___________________________________________________________
سئوال 3- برای مخلوط های گازی زیر، ضرایب نفوذ را به دست آورید:
ب ) ازت-دی اکسید کربن در فشار 1 اتمسفر و درجه حرارت 25 درجه سانتیگراد.
پاسخ:
___________________________________________________________
الف)
، در فشار
و درجه حرارت .
پاسخ:
پاسخ:
فرض 
 
فرض 
 
دما بر حسب کلوین: 
 
 
 
 
نقطه جوش A =
 
ε B/k =
r B =
ε A/k =
r A =
r AB =
e AB / k =
kT/ e AB =
f(kT/ e AB) =
مجذورِ معکوس جرم مولکولی دو جزء =
DAB =
ب ) ازت-دی اکسید کربن در فشار 1 اتمسفر و درجه حرارت 25 درجه سانتیگراد.
پاسخ:
ج ) هیدروژن کلراید-هوا در فشار 200 KN/m^2 درجه حرارت 25 درجه سانتیگراد.
پاسخ:
پاسخ:
د) تولوئن-هوا، فشار 1 اتمسفر، درجه حرارت 30 درجه سانتیگراد
پاسخ:
پاسخ:
ه) آنیلین-هوا، STP مقدار مشاهده شده 0.0610 cm^2/S
پاسخ:
پاسخ:
سئوال 4-
پاسخ:
ضریب نفوذ
، در فشار
و درجه حرارت
، برابر   5-^10×
است، ضریب نفوذ همین سیستم را در فشار
و درجه حرارت . به دست آورید.
پاسخ:
فرض 
 
فرض 
 
دما بر حسب کلوین: 
 
دمای جدید بر حسب کلوین: 
 
 
 
 
نقطه جوش A =
 
ε B/k =
r B =
ε A/k =
r A =
r AB =
e AB / k =
kT/ e AB =
f(kT/ e AB) =
kT/ e AB new =
f(kT/ e AB) new =
DAB =
___________________________________________________________
سئوال 5-
پاسخ:
DAB =
DAC =
DA,M =
DA,M =
NA =
گاز اول به درون مخلوط گاز ساکن(جزء دوم و سوم) نفوذ می کند، حجم مخلوط گاز را و آن را
تشکیل می دهد. فشار و درجه حرارت است، شدت نفوذ را از درون
لایه ای از گاز به ضخامت میلیمتر، وقتی غلظت در دو طرف فیلم به ترتیب برابر و درصد حجمی می باشد،
به دست آورید.
پاسخ:
فرض 
 
فرض 
 
فرض 
 
دما بر حسب کلوین: 
 
نقطه جوش A =
 
نقطه جوش B =
 
نقطه جوش C =
 
 
 
 
 
 
 
 
مجذور، معکوس جمع جرم مولکولی AB =
مجذور، معکوس جمع جرم مولکولی AC =
ε A/k =
r A =
ε B/k =
r B =
ε C/k =
r C =
r AB =
e AB / k =
kT/ e AB =
f(kT/ e AB) =
DAB =
r AC =
e AC / k =
kT/ e AC =
f(kT/ e AC) =
DAC =
DA,M =
DA,M =
NA =
___________________________________________________________
سئوال 6- ضرائب نفوذ در مخلوط های مایع زیر را بدست آورید:
الف) در محلول رقیق آن و درجه حرارت
الف) در محلول رقیق آن و درجه حرارت
ب) تتراکلرید کربن در محلول رقیق آن در متانل در درجه حرارت 15 درجه سانتیگراد
پاسخ:
حلال 
 
فرض 
 
دما بر حسب کلوین: 
 
 
 
 
نقطه جوش A =
 
phi_A =
phi_B =
viscosity2 =
DAB =
___________________________________________________________
سئوال 7- ضریب نفوذ (که ماده سمت چپ، حلال می باشد) در محلول رقیق آن و درجه حرارت ،برابر   5-^10× می باشد، ظریب نفوذ
(که ماده سمت چپ، حلال می باشد) در محلول رقیق آن و درجه حرارت را به دست آورید.
حلال 
 
فرض 
 
 
فرض 
 
دما بر حسب کلوین: 
دمای جدید بر حسب کلوین: 
 
 
 
 
 
 
نقطه جوش A =
 
DCB =
___________________________________________________________
سئوال 8- شدت نفوذ در دمای از درون لایه ساکنی از
به ضخامت میلیمتر وقتی غلظت ماده نفوذ کننده در دو طرف فیلم برابر و درصد حجمی باشد را بدست آورید.
پاسخ:
 
فرض 
 
 
فرض 
 
دما بر حسب کلوین: 
 
چگالی محلول درصد بالاتر:
   
چگالی محلول درصد کمتر:
   
CA1:
   
CA2:
   
CA_میانگین:
   
DAB:
جزء مولی محلول درصد بالاتر:
   
جزء مولی حلال:
   
M1:
   
ρ1/M1:
   
جزء مولی محلول درصد کمتر:
   
جزء مولی حلال:
   
M2:
   
ρ2/M2:
   
میانگین چگالی به جرم مولکولی:
   
XBM:
   
شدت نفوذ Kmol/m^2.S)NA):
___________________________________________________________
سئوال 9- در فشار و درجه حرارت
، جرم حجمی مساوی و ویسکوزیته آن مساوی *10^-5 kg/m.s است، ضریب هدایت حرارتی برابر w/m.K و گرمای ویژه آن در فشار ثابت برابر
kj/kg.K می باشد. همچنین در
، ویسکوزیته مساوی *10^-5 می باشد.
الف) تعیین کنید ویسکوزیته جنبشی را در بر حسب m^2/s
ب) تعیین کنید ضریب نفوذ حرارتی را در بر حسب m^2/s
ج) عدد پرانتل را در به دست آورید.
د) با فرض آنکه برای در فشار 1 اتمسفر، Pr = Sc باشد و عدد Sc با تغییر درجه حرارت ثابت بماند، ضریب نفوذ را برای در محاسبه نموده و با مقدار داده شده در جدول 2-1 برای سیستم در فشار و دمای مقایسه کنید.
الف) تعیین کنید ویسکوزیته جنبشی را در بر حسب m^2/s
ب) تعیین کنید ضریب نفوذ حرارتی را در بر حسب m^2/s
ج) عدد پرانتل را در به دست آورید.
د) با فرض آنکه برای در فشار 1 اتمسفر، Pr = Sc باشد و عدد Sc با تغییر درجه حرارت ثابت بماند، ضریب نفوذ را برای در محاسبه نموده و با مقدار داده شده در جدول 2-1 برای سیستم در فشار و دمای مقایسه کنید.
پاسخ:
 
فرض 
 
فرض بخش د 
فرض بخش د 
 
دمای ابتدایی بر حسب کلوین: 
 
دمای دوم بر حسب کلوین: 
دمای سوم بر حسب کلوین: 
دمای چهارم بر حسب کلوین: 
دمای پنجم بر حسب کلوین: 
دمای ششم بر حسب کلوین: 
دمای هفتم بر حسب کلوین: 
Pr=ν/α , Sc = ν / D
Pr = Sc ---- > ν / α = ν / D ---- > D = α
براساس روابط فوق اثبات می شود که ضریب نفوذ هوا برابر با ضریب نفوذ حرارتی هوا در همان دما می باشد.
در نتیجه در دمای داده شده در بخش د سئوال:
D1 :
با توجه به اینکه عدد اشمیت با دما تغییر نمی کند، خواهیم داشت:
Sc = Const ---- > ν1 / D1 = ν2 / D2 ---- > D2 = D1 * (ν2 / ν1)
ν = μ / ρ , ρ = (1/T) ---- > D2 = D1 * (μ2/μ1) * (T2/T1)
بنابراین در دمای خواسته شده خواهیم داشت:
D2 :
دمای ضریب نفوذ در جدول(کلوین):
DAB1 :
DAB2 :
___________________________________________________________
سئوال 10- به صورت در سطح کاتالیزور (براساس معادله مربوطه) شکسته می شود.
در محلی از دستگاه که فشار و درجه حرارت است، درصد حجمی اجزای موجود در توده گاز
درصد برابر درصد برابر درصد و برابر درصد می باشد. شکسته شدن مولکولهای بدین ترتیب
است که از توده گاز به سطح کاتالیزور نفوذ نموده و محصولات عمل در خلاف جهت آن به توده گاز باز می
گردند. این عمل انتقال را می توان به صورت نفوذ مولکولی از درون لایه ای از گاز به ضخامت میلیمتر فرض نمود.
حداکثر شدت شکسته شدن محلی را برحسب کیلوگرم بر ثانیه در واحد سطح کاتالیزور بدست آورید. فرض
کنید که شدت عمل شکسته شدن توسط نفوذ در فاز گاز کنترل می شود(واکنش شیمیائی بسیار سریع است). غلظت
در سطح کاتالیزور فرض می شود.
پاسخ:
پاسخ:
فرض 
 
فرض 
 
فرض 
 
دما بر حسب کلوین: 
 
نقطه جوش A =
 
نقطه جوش B =
 
نقطه جوش C =
 
 
 
 
 
 
 
 
مجذور، معکوس جمع جرم مولکولی AB =
مجذور، معکوس جمع جرم مولکولی AC =
ε A/k =
r A =
ε B/k =
r B =
ε C/k =
r C =
r AB =
e AB / k =
kT/ e AB =
f(kT/ e AB) =
DAB =
r AC =
e AC / k =
kT/ e AC =
f(kT/ e AC) =
DAC =
DA,M1 =
غلظت پایانی جزء اول YA 2 =
غلظت پایانی جزء دوم YB 2 =
غلظت پایانی جزء سوم YC 2 =
DA,M2 =
DAM =
NA_KMol =
NA_kg =
___________________________________________________________
سئوال 11- رابطه :
بلور متبلور، در مخزن بسیار بزرگی که محتوی است، سقوط می کند. با محاسبه شار از سطح بلور به درون توده محلول، شدت انحلال این جسم را بدست آورید.
داده ها و فرضیات:
نفوذ مولکولی از درون فیلم ساکنی از به ضخامت میلیمتر که بلور را احاطه کرده است، انجام می شود. در سطح داخلی فیلم چسبیده به سطح بلور، جزء مولی برابر حلالیت آن یعنی می باشد. جرم حجمی محلول kg/m^3 است. سطح خارجی فیلم را می توان خالص در نظر گرفت. ضریب نفوذ در از جدول به دست خواهد آمد.
بلور متبلور، در مخزن بسیار بزرگی که محتوی است، سقوط می کند. با محاسبه شار از سطح بلور به درون توده محلول، شدت انحلال این جسم را بدست آورید.
داده ها و فرضیات:
نفوذ مولکولی از درون فیلم ساکنی از به ضخامت میلیمتر که بلور را احاطه کرده است، انجام می شود. در سطح داخلی فیلم چسبیده به سطح بلور، جزء مولی برابر حلالیت آن یعنی می باشد. جرم حجمی محلول kg/m^3 است. سطح خارجی فیلم را می توان خالص در نظر گرفت. ضریب نفوذ در از جدول به دست خواهد آمد.
پاسخ:
پاسخ:
 
فرض 
 
 
فرض 
 
دما بر حسب کلوین: 
 
چگالی محلول:
جزء مولی جامد XB1:
   
جزء مولی XB1:
   
XA2 = 0
   
XB2 = 1
M1:    
M2:
   
(ρ/M)1:
   
(ρ/M)2:
   
میانگین چگالی به جرم مولکولی: (ρ/M)avg:
   
XBM:
   
شدت نفوذ Kmol/m^2.S)NA):