تطبيق قوانين شركة Fick على العمليات الصناعية: الحسابات وبصر التصميم

وتصف قوانين الشركة مدى انتشار الجسيمات في وسط، وهو أمر أساسي في العديد من العمليات الصناعية، ويساعد فهم هذه القوانين على تصميم نظم فعالة للنقل الجماعي والعمل على تحقيق الحد الأمثل.

قانون العصي الأول

وينص القانون الأول على أن تدفق الجسيمات متناسب مع مستوى التركيز، ويُعبر عنه على أنه:

J = -D (dC/dx) ]

(د) إذا كان J] هو تدفق الانتشار، D هو معامل الانتشار، وdC/dx هو معدل التركيز، وينطبق هذا القانون على التغيرات الثابتة في عدد المرات التي لا تتجاوز فيها التركيزات.

قانون فيك الثاني

ويصف القانون الثاني كيف تتغير التركيزات بمرور الوقت بسبب الانتشار، وهو مفيد للعمليات غير الدائمة، ويكتب على النحو التالي:

⁇ C/ ⁇ t = D ⁇ 2C/ ⁇ x2]

وتساعد هذه المعادلة التفاضلية على التنبؤ بملامح التركيز أثناء عمليات الانتشار عبر المحيط في التطبيقات الصناعية.

الحسابات وتطبيقات التصميم

وتشمل قوانين تطبيق نظام " فيك " حساب معامل الانتشار ودرجات التركيز اللازمة لتحقيق الاستخدام الأمثل لعمليات مثل التخزين، والتغليف، وردود الفعل الكيميائية.() ويستخدم المهندسون هذه الحسابات لتحديد السميكة اللازمة للدماغ، والوقت الذي يستغرقه الانتشار، والممتلكات المادية.

فعلى سبيل المثال، يمكن زيادة التدفق عند تصميم نظام قياسي باختيار مواد ذات كفاءة انتشار أعلى، ومراقبة الاختلافات في التركيز عبر الغشاء.