Molecular Transport of Mass

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Given the difference in concentrations, diffusion processes are generated that lead to the passage of material from areas of greater to those of lower concentration, which ultimately leads to a homogeneous concentration.

>Model

ID:(1544, 0)



Difusión de concentración

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Uno de los procesos de difusión que ocurren en el océano es el de los iones de sal que contribuyen a un grado de homogeneidad de la salinidad.

ID:(12148, 0)



Particle diffusion constant

Equation

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The diffusion of particles, such as salt, occurs slowly due to the interaction of the particles with the medium. This process depends, on one hand, on the particle mobility ($\mu$), expressed in $(m/s)/N=kg/s$, which corresponds to the velocity a particle achieves when a force is applied. On the other hand, it depends on the absolute temperature ($T$), associated with the velocity the particle can reach.

Therefore, the particle diffusion constant ($D_N$) for the movement of molecules is:

$ D_N \equiv \mu k_B T $

$T$
Absolute temperature
$K$
8979
$k_B$
Boltzmann constant
$J/K$
8978
$D_N$
Particle diffusion constant
$m^2/s$
8977
$\mu$
Particle mobility
$s/kg$
8980



where $k_B=1.34\times 10^{-23} J/K$ is the boltzmann constant ($k_B$).

ID:(12054, 0)



Constante de difusión de algunos iones

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La constante de difusión para algunos iones en el agua marina se listan para varias temperaturas a continuación.

Diffusion of ions in sea water and in deep-sea sediments, Yuan-Hui Li, Sandra Gregory, Geochimica at Cosmochimica Acta, 1974, Vol 38, pp.704-714

Se observa el incremento en la temperatura acorde a la ecuación para el calculo de la constante de difusión.

ID:(12152, 0)



Flujo de componente de una solución

Equation

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El flujo de iones de sal se modela como un proceso de difusión en que el flujo es con que

$ j = D\displaystyle\frac{\partial c }{\partial z }$



En este caso la constante de difusión corresponde a aquella de la difusión de iones en un liquido y se puede calcular con mediante

$ D_N = \displaystyle\frac{ R T \lambda_i }{| Z_i | F ^2}$

$T$
Absolute temperature
$K$
8979
$\Lambda_i$
Conductividad molar
$m^2/Ohm mol$
9093
$F$
Constante de Faraday
96485.332
$C/mol$
9092
$R$
Constante de los gases
8.14
$J/mol K$
9089
$D_N$
Particle diffusion constant
$m^2/s$
8977
$Z_i$
Valencia del ion
$-$
9091

ID:(12135, 0)



Problema de difusión natural

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La difusión e da entre las interfaces agua dulce - agua salada. El fenómeno se denomina intrusión y se da a lo largo de la costa en sectores en que el agua dulce llega hasta la zona impregnada por el agua salada.

ID:(12153, 0)



Problema de difusión artificial

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El problema de la intrusión de agua salada en agua dulce es favorecido por intervenciones como por ejemplo la construcciones de pozos. En estos casos se forma un cono de depresión en la capa ferática y uno de ascendencia en la zona agua dulce-agua salada:

ID:(12154, 0)