Решение. Явлением диффузии называется самопроизвольное взаимное проникновение и перемешивание частиц двух соприкасающихся газов, жидкостей или твердых тел. В химически однородном газе явление диффузии заключается в переносе массы газа из мест с большей плотностью газа в места с меньшей плотностью и подчиняется закону Фика:
\[ \Delta m=\left| D\cdot \frac{\Delta \rho }{\Delta x}\cdot S\cdot \Delta t \right|\ \ \ (1). \]
Где:
D — коэффициент диффузии.
Коэффициент диффузии
D определяется по формуле:
\[ D=\frac{1}{3}\cdot \upsilon \cdot l\ \ \ \ (2). \]
υ – средняя арифметическая скорость молекул водорода.
Средняя арифметическая скорость определяется по формуле:
\[ \upsilon =\sqrt{\frac{8\cdot R\cdot T}{\pi \cdot M}}\ \ \ (3). \]
Где:
М – малярная масса водорода,
М = 2∙10
-3 кг/моль,
R = 8,31 Дж/моль∙К – универсальная газовая постоянная.
Подставим (3) в (2), (2) подставим в (1) определим массу водорода, прошедшего вследствие диффузии через площадку.
\[ \begin{align}
& \Delta m=\left| \frac{1}{3}\cdot \sqrt{\frac{8\cdot R\cdot T}{\pi \cdot M}}\cdot l\cdot \frac{\Delta \rho }{\Delta x}\cdot S\cdot \Delta t \right|\ \ \ (4). \\
& \Delta m=\left| \frac{1}{3}\cdot \sqrt{\frac{8\cdot 8,31\cdot 340}{3,14\cdot 2\cdot {{10}^{-3}}}}\cdot 1\cdot {{10}^{-6}}\cdot 1\cdot 50\cdot {{10}^{-4}}\cdot 10 \right|=31,6\cdot {{10}^{-6}}. \\
\end{align} \]
Ответ: 31,6∙10
-6 кг.
