為什麼攪拌可以加速溶解?

時間 2021-06-05 20:22:22

1樓:wen

簡單來說,固體溶解在溶劑中,分為兩個步驟,一是固體分子與溶劑分子形成溶劑化分子,二是溶劑化分子離開固液介面進入到溶劑中的傳質過程,整個溶解過程的兩個步驟中,步驟2是限速步驟,而攪拌的作用恰恰是加快了步驟2,使溶劑化分子更快的進入溶劑;同時對於步驟1也有一定的積極作用,因為它會增加固體跟溶劑的接觸面積。

2樓:小花椰菜

根據Chilton and Colburn J Factor Analogy,物質擴散和熱擴散有相同的規律,都有傳導擴散和對流兩種不同的模式。

傳導擴散,顧名思義,就是在物質在相對靜止的介質中擴散,比如一塊方糖在水中溶解。這種形式的物質擴散速度只與接觸面的濃度差有關係。菲克定律很好的解釋了這種擴散。

另一種擴散形式是對流。同熱傳導的對流一樣,物質傳導的對流效應也是由濃度差和表面流體流速,所形成的穩態是層流還是湍流等一系列因素決定的。這其中的很多公式都不是嚴格的數學推導,而是經驗公式。

這裡我列舉幾個對流傳導的阻力係數和其他係數的關係式:

上圖是柱形管中的層流穩態阻力係數的經驗公式。注意這裡K是阻力的倒數(K值越大,阻力越小,對流越劇烈。)由公式我們可以知道,這裡的液體流速V和K值成正比,也就是說:

液體的流速越大,對流越劇烈。這個規律在其他的穩態條件下也大同小異。

這樣一來,攪拌對於溶解的促進左右就不難理解了:攪拌會加快接觸面表面的液體流速,而加快液體的流速會加快表面的物質傳導速度,進而加速溶解。

除了從經驗公式的角度去理解,直觀的來講,假設乙個盛滿清水的杯子底部有未溶解的食鹽,在不攪拌的情況下,食鹽逐漸溶解的過程中杯子裡從下到上會形成食鹽濃度的梯度下降。已知濃度梯度越陡峭,食鹽溶解的越慢,那麼在攪拌的過程中,杯子上層的低濃度鹽水被帶到了下層的高濃度環境,這就加大了濃度差。相同的時間裡,食鹽擴散的速度就會加快。

3樓:易冷

其實接觸面積什麼的,沒說到點子,畢竟固體一樣,表面積-溶解速度曲線卻不同。

首先,不攪拌的情況,溶解的溶質在固體附近形成濃溶液,造成進一步溶解減緩,溶質在體系中的遷移全靠擴散,那就很慢了,甚至還因為密度而分層進一步減少濃稀溶液的接觸面積而減慢擴散。

而攪拌可以使濃稀溶質均勻,與固體表面接觸的都是較稀的溶劑,溶解就更快了。

以上還是忽略了溶劑對固體顆粒的機械崩解作用的情況,如果溶劑的沖刷能把大固體分解,表面積的增大也能加速溶解。

至於攪拌對溫度的影響,如果是手動的話就可以忽略不計了,大功率機械也確實有影響,不過也是次要的。

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