Дифузійні потоки та продукування ентропії в плоскопаралельній порі у випадку ідеального розчину

Abstract

Отримано вирази для визначення потоку речовини, що дифундує, та продукування ентропiї в плоскопаралельному шарi з осмотичними граничними умовами за наявностi процесiв дифузiї для бiнарного iдеального розчину в рамках лiнiйної термодинамiки незворотних процесiв. Показано, що послiдовне врахування залежностi коефiцiєнта дифузiї вiд польових змiнних призводить до iстотної вiдмiнностi залежностi потоку речовини та продукування ентропiї в системi вiд значень, отриманих в рамках загальновживаного пiдходу зi сталим коефiцiєнтом дифузiї. Якiсно описано iснуючi експериментальнi данi з полегшеної дифузiї в бiологiчних системах в рамках загальної теорiї дифузiї з урахуванням виключно ентропiйних ефектiв без введення штучних поправок.

Получены выражения для определения величины потока диффундирующего вещества и производства энтропии в плоскопараллельном слое с осмотическими краевыми условиями при наличии процессов диффузии для бинарного идеального раствора в рамках линейной термодинамики необратимых процессов. Показано, что последовательный учет зависимости коэффициента диффузии от полевых переменных приводит к существенному отличию зависимости потока вещества и производства энтропии в системе от значений, полученных в рамках распространенного подхода с постоянным коэффициентом диффузии. Качественно описаны существующие экспериментальные данные по облегченной диффузии в биологических системах в рамках общей теории диффузии с учетом исключительно энтропийных эффектов без введения искусственных добавок.

Equations for the evaluation of the diffusive flow and the entropy production in a plane-parallel layer with the osmotic boundary condition are obtained for the case of the diffusive process in the binary ideal solutions within the irreversible thermodynamics. It is shown that the dependence of the diffusion coefficient on the field variables leads to the considerable difference between the obtained results for the diffusive flow and the entropy production and those obtained in the common approach with the constant diffusion coefficient. The experimental data for the facilitated diffusion in the biological systems are qualitatively described within the general diffusion theory with no artificial correction terms being added even for the case of considering only the entropy effects.