Эффект Дюфура

Эффект Дюфура (термодиффузионный эффект), или Дюфора — явление возникновения разности температур в многофазной системе (смеси) вследствие разности концентраций компонент смеси (фаз). Назван в честь швейцарского физика Л. Дюфура (фр. L. Dufour), в 1872 или 1873 году впервые наблюдавшего эффект. Данный эффект обратен эффекту термодиффузии (эффекту Соре).

В газах (например, смесь азота с водородом) эффект достигает нескольких градусов Цельсия, в жидкостях — меньше тысячных градуса.

При постоянном давлении тепловой поток ${\overrightarrow{J}}_q$, возникающий из-за градиента концентрации $\mathrm{\nabla }{c}_1$ и температуры $\mathrm{\nabla }T$, равен:

${\overrightarrow{J}}_q=-\lambda \mathrm{\nabla }T-{\rho }_{1}T{\mu }_{11}^c{D}^{″}\mathrm{\nabla }{c}_1.$

Здесь $\lambda$ — коэффициент теплопроводности, $D^{″}$ — коэффициент Дюфура, ${\rho }_1$ — плотность первого компонента, ${\mu }_{11}={\left(\frac{d{\mu }_1}{d{c}_1}\right)}_T$, ${\mu }_1$ — химический потенциал первого компонента.

Кроме потока тепла, возникает также и поток массы (диффузия):

${\overrightarrow{J}}_1=-\rho c_1{c}_2{D}^{\prime }\mathrm{\nabla }T-\rho D\mathrm{\nabla }{c}_1,$

где $D^{\prime }$ — коэффициент термодиффузии, D — коэффициент диффузии.

Согласно теореме Онсагера, коэффициенты Дюфура и термодиффузии равны: $D^{″}=D^{\prime }$ (соотношения Онсагера).

Задача Гретца — модельная задача о конвекции бинарной смеси в трубе с учётом эффекта Соре и эффекта Дюфура.

История изучения

Впервые наблюдался Л. Дюфуром (L. Dufour) в 1872 или 1873 году, далее исследовался К. Клузиусом (К. Сlusius) и Л. Вальдманом (L. Waldmann) в 1942—49.

Литература

• Дюфура эффект // Дебитор — Евкалипт. — М. : Советская энциклопедия, 1972. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 8).
• Главный редактор А. М. Прохоров. Дюфура эффект // Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия (рус.). — 1983. // Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.
• Де Гроот С. Р.. Термодинамика необратимых процессов. — М.: Гостехиздат, 1956. — 280 с.
• Де Гроот С. Р., Мазур П. Неравновесная термодинамика. — М.: Мир, 1964. — 456 с.
• Жуховицкий А. А., Шварцман Л. А. Физическая химия. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Металлургия, 1987. — 688 с.
• Товбин М. В. Физическая химия. — Киев: Вища школа, 1975. — 488 с.
• Хаазе Р.. Термодинамика необратимых процессов / Пер. с нем. под ред. А. В. Лыкова. — М.: Мир, 1967. — 544 с.