题目
双组分气体(A 、 B )在进行定常分子扩散, J A 及 N A 分别表示在传质方向上某截面处溶质 A 的分子扩散速率与传质速率,当整个系统为单向扩散时: ┃ N A ┃ ()┃ N B ┃A. 大于B. 等于C. 小于
双组分气体(A 、 B )在进行定常分子扩散, J A 及 N A 分别表示在传质方向上某截面处溶质 A 的分子扩散速率与传质速率,当整个系统为单向扩散时: ┃ N A ┃ ()┃ N B ┃
A. 大于
B. 等于
C. 小于
题目解答
答案
A. 大于
解析
考查要点:本题主要考查双组分气体在单向扩散过程中的传质速率关系,需理解分子扩散与传质速率的定义及单向扩散的特点。
解题核心思路:
- 单向扩散的条件:系统中仅一个组分发生显著扩散,另一组分的扩散可忽略(如浓度梯度为零或扩散系数极小)。
- 传质速率守恒:在双组分扩散中,若无外界输入或输出,两组分的传质速率应满足 $N_A = -N_B$。但在单向扩散中,由于另一组分的传质速率趋近于零,导致 $|N_A| > |N_B|$。
破题关键点:
- 明确单向扩散的物理意义,即仅一个组分主导传质过程。
- 结合传质速率的守恒关系,推导两组分速率的绝对值关系。
在双组分气体扩散中,传质速率 $N_A$ 和 $N_B$ 的关系需分情况讨论:
-
普通双组分扩散:
根据物质守恒,两组分的传质速率满足 $N_A = -N_B$,即 $|N_A| = |N_B|$。 -
单向扩散:
当系统中存在显著浓度梯度的仅组分A,而组分B的浓度梯度可忽略(如B为静止或扩散系数极小),则:- $N_A$ 由A的浓度梯度主导,值较大。
- $N_B$ 因B的扩散可忽略,趋近于零。
因此,$|N_A| > |N_B|$。
结论:单向扩散时,溶质A的传质速率绝对值大于溶质B的。