infistream

Difusivitas dan Mekanisme Transportasi Massa

Diffusivity and the Mechanisms of Mass Transport

Pada Bab 1, kita memulai dengan menyatakan hukum viskositas Newton, dan pada Bab 9 kita memulai dengan hukum konduksi panas Fourier. Dalam bab ini, kita memulai dengan memberikan hukum difusi Fick, yang menjelaskan pergerakan satu spesies kimia A melalui campuran biner A dan B karena adanya gradien konsentrasi A.

Pergerakan spesies kimia dari daerah konsentrasi tinggi ke daerah konsentrasi rendah dapat diamati dengan menjatuhkan kristal kecil kalium permanganat ke dalam gelas berisi air. KMnO₄ mulai larut dalam air, dan sangat dekat dengan kristal terbentuk larutan pekat berwarna ungu tua. Karena gradien konsentrasi yang terbentuk, KMnO₄ berdifusi menjauh dari kristal. Perkembangan difusi ini dapat diikuti dengan mengamati pertumbuhan daerah berwarna ungu tua.

Dalam §17.1, kita memberikan hukum Fick untuk difusi biner dan mendefinisikan difusivitas **D_AB** untuk pasangan A-B. Kemudian kita membahas secara singkat ketergantungan difusivitas terhadap suhu dan tekanan. Setelah itu, kita memberikan ringkasan teori-teori yang tersedia untuk memprediksi difusivitas gas, cairan, koloid, dan polimer. Pada akhir bab, kita membahas transportasi massa spesies kimia dengan konveksi, sehingga paralel dengan pembahasan pada Bab 1 dan 9 mengenai transfer momentum dan panas. Kita juga memperkenalkan satuan molar dan notasi yang diperlukan untuk mendeskripsikan difusi dalam satuan ini. Akhirnya, kita memberikan persamaan Maxwell-Stefan untuk gas multikomponen pada densitas rendah.

Sebelum memulai diskusi, kita menetapkan konvensi berikut. Untuk difusi multikomponen, kita menunjuk spesies dengan huruf Yunani kecil α, β, γ, … dan konsentrasi mereka dengan subskrip yang sesuai. Untuk difusi biner, kita menggunakan huruf kapital miring A dan B. Untuk difusi diri (difusi spesies yang identik secara kimia), kita memberi label spesies A dan A*. Spesies “bertanda” A* mungkin berbeda secara fisik dari A karena sifat radioaktif atau sifat nuklir lainnya seperti massa, momen magnetik, atau spin. Penggunaan sistem notasi ini memungkinkan kita untuk dengan cepat melihat jenis sistem yang digunakan dalam rumus tertentu.