Hidrológiai Közlöny 1987 (67. évfolyam)

5-6. szám - Márkos Gergely: Hidrogeokémiai rendszerek diffúziós folyamatai. 1. rész: Alapfogalmak és a korszerű diffúzióelmélet

268 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 1987. 67. ÉVFOLYAM, 5—6. SZATJ vezettek. A Fick-törvényt kiterjesztették a többkomponensű és kölcsönhatásé folyamatok rendszerére, melyeknek a kereszthatások a legjelentősebb jellemzői. A korszerű diffúzióelmélet a többkomponensű és kölcsönhatású folyamatok rendszereire az irreverzíbilis folyamatok termodinamikájának alkalmazásával az eredeti egyszerű fogalmat a korszerű alkalmazások kielégítésére kiterjesztette. A korszerű alkalmazások felhasználására a diffúziós folyamatok részletes vizsgálata vált szükségessé, egyrészt az uralkodó zavaros fogalomtársítások tisztázása, másrészt a számítógépre alkalmazható algoritmusok elkészítése végett. A korszerű diffúzióelmélet három egyenleten alapszik : (/) a lokális entrópia produkció : n To= 2 JiX

i i =0 (2) az Onsager szimmetriaviszony: hj = hi> Í5*j (i,j = l, . .. , n) (3) minden egyes áram összefüggése minden erővel: n Ji= £ hjXj j=1 Az elektrolitrendszerekre, mint a természetes vízrendszer is, fontos és előnyös az ion vagy a ténylegesen diffundáló részecske és nem az elektrolit használata a számításokban, mivel az erőterek hatására a diffundáló részecske belső tulajdonságaival és a külső kényszerítő hatást gyakorló elektromos erőtér hatására mozog — a rendszer kémiai összetételétől függően. A Nernst—

Hartley összefüggés értelmében a diffúziós vagy fenomenológiai együttható az ion végtelen híg oldati konduktivitási együtthatója alapján is számolható, valamint az elektrolitelmélet értelmében az átviteli számmal is kapcsolatban van. Mindezek kiterjesztése többkomponensű és kölcsönhatású folyamatok rendszereire lehetővé teszi az együtthatók számítását, melyeket csak igen bonyolult mérésekkel lehetne megállapítani a vizsgálandó vízrendszerre. Az elmélet további kiterjesztése és olyan empirikus összefüggések keresése, amelyek a diffúzió szerkezeti kérdéseit is megvilágítja, valamint az ismert termodinamikai adatok alapján további számításokat tesz lehetővé a tanulmány későbbiekben megjelenő részének feladatköre. Köszönetnyilvánítás A szerző köszönetét kívánja kifejezni a MTA OTKA keretében biztosított anyagi támogatásért, valamint a VITUKI saját finanszírozású kutatási munkák lehetőségéért, hogy a fenti ós későbbi részekben közölt szemlók elkészülhettek, ós így a szerző egyik korábban elkezdett munkája összefoglalásban létrejött. Köszönetnyilvánítással tartozik mindazon egyéneknek is, akik támogatásukkal ós kritikus értékelésekkel hozzájárultak a fenti munka minőségének javításához. Különös köszönetet kell kifejezni lektoraimnak, Dr. Szöllósi-Nagy Andrásnak, Koncsos Lászlónak ós Dr. Újfalu di Lászlónak, és nem kevésbé Dr. Alföldi Lászlónak, aki az OTKAtómák szervezésével megteremtette a lehetőséget e munka létrejöttére. Irodalom Anderson, D. E., 1976. Diffusion in metamorpliic tectonics: lattice-fixed reference frames. Phil. Trans. Royal Soc. London, A283, 241 — 245. Anderson, D. E., 1981. Diffusion in electrolyte mixtures. 211—260 oldal, (Lasaga, A. c. ós Kirkpatrick, R. J. [szerk.]) Kinetics of geochemical processes. Amer. Miner. Soc., Washington, D. C. Anderson, D. E., és Buckley, G. R., 1974. Modelling of diffusion controlled properties in silicates. 31—52. oldal, (Hofman A. W„ Giletti B. J., Yoder H. S., jr.,ósYund R. A. [szerk.]) Geochemicid transport and kinetics. Carnigie Inst, of Washington Publ. 634. Anderson, D. E., ós Graf, D. L., 1976. Multieomponent electrolyte diffusion. Ann. Rev. Earth Planet. Sei., 4, 95—121. Anderson, D. E., és Graf, D. L., 1978. Ionic diffusion in naturally-oeeuring aqueous solutions: use of activity coefficients in transition state models. Geochim. Cosmocliim. Acta, 42, 251—262. Antropov, L. I., 1962. Elméleti elektrokémia. MI R Moszkva. Bemer, R. A., 1981. Kinetics of weathering and diagenesis.'lll

—134. oldal, (Lasaga, A. C. ós Kirkpatrick R. J. [szerk.]) Kinetics of geochemical processes. Amer. Mineral. Soc., Washington, D. C. Bockris, J. O. és Reddy, A. K. N., 1970. Modern electrochemistry. Plenum, New York. Bolt, G. If., 1982. Movement of solutes in soils

: Principles of adsorption/exchange chromatography.

[285—348. oldal, ((Bolt, G. H. [szerk.]) Soil chemistry, B. Physicochemical models. Elsevier, Amsterdam. Brady, J

. B. 1975. Chemical components and duffision. Amer. J. Sei., 275, 1073—1088. Brady, J. B., 1975b. Reference frames and diffusion coefficients. Amer. J

. Sei., 275, 954—983. Chandok, V. K., Hirth, J. P. és Dulis, E. J.. 1962. Effects of cobalt on carbon activitv and diffusivity in steel. Trans. AI ME, 224, 858—864. Crank, J., 1956. The mathematics of diffusion. Oxford Univ. Press, London. Darken, L. S., 1948. Diffusion, mobility and their interrelation through free energy in binary metallic systems. Amer. Inst. Mining Metall. Engineers Trans., 175, 184—201. Dehye, P. és Hückel, E., 1923. The theory of electrolytes. Lowering of freezing point and related phenomena. Zetitschr. Physik. 24, 185—206. De Groot, S. R. ós Mazur, P., 1962. Non-equilibrium thermodynamics. North Holland Puhl. Co., Amsterdam. Duda, J. L. és Vrentas, J. S., 1965. Mathematical analysis of multieomponent free-diffusion experiments. J.Phys. Chem., 69, 3305—3313. Dunlop, P. J., 1964. J.Phys. Chem., 68, 24. Dunlop, P. J. ós Gosting, L. J., 1959. Use of diffusion and thermodynamic data to test the Onsager Reciprocity Relation for isothermal diffusion in the system NaCÍ-KCl-H,0 at, 25 °C. J. Phys. Chem., 63, 86—93. Fick, A., 1855. Über difusion. Ann. Phys. (Leipzig), 170, 59—86. Gyarmati, I., 1976. Nem egyensúlyi termodinamika. Műszaki Könyvkiadó, Budapest. Harned, H. S., ós Owen, B. B., 1943. The physical chemistry of electrolyte solutions. Reinhold, N. Y. Hartley, G. S. ós Crank, J., 1949. Some fundamental definitions and concepts in diffusion proceses. Faraday Soc. Trans., 45, 801—818. Hooyman, G. J., 1956. Thermodynamics of diffusion in multieomponent systems. Physica, 22, 751—759.