Что такое термодиффузия и почему она так важна?

#ЭкспериментвКосмосе
На Земле жидкости и газы при нагревании из-за разной плотности приходят в движение: теплые поднимаются, холодные опускаются. В невесомости перемешивание происходит, но медленнее, за счет столкновения атомов и молекул вещества друг с другом, так называемого эффекта диффузии. Если есть слои разной температуры, из-за разницы в скорости более нагретых молекул и более холодных возникает термодиффузия.
Она проявляется и в земных условиях, но из-за конвекции изучать ее сложно. Эффект важен для добычи и переработки нефти, производства топлива, лекарств, промышленной и бытовой химии.
Чтобы получить новую информацию о термодиффузии, на МКС провели эксперимент «ДСМИКС».
Ход
Он состоял из двух этапов. Сначала в контейнере с однородной смесью из 2 и 3 жидкостей создали разность температур – нагрели стенки на 10 градусов. Когда смесь пришла в устойчивое состояние, разность температур сняли. Далее произошло перемешивание смеси под действием диффузии при постоянной температуре – так определили разницу между обычной и термодиффузией.
Для опытов взяли тетралин, изобутилбензол и додекан. Они представляют основные группы химических соединений в составе нефти: нафтеновые, ароматические, парафиновые. Концентрацию вещества и его распределение в смеси определяли по рассеиванию света в разных жидкостях с помощью интерферометра и ближнепольного оптического микроскопа.
Результаты
Внешне под действием термодиффузии наблюдалось, что концентрация тетралина возрастала у холодной границы, в то время как концентрация изобутилбензола и додекана повышалась у нагретой границы. Анализ результатов позволил уточнить модели поведения жидкостей при термодифузии и определить постоянные величины, зависящие от типа материала.
Также провели исследование влияния на процесс разных концентраций веществ в смеси. Чем выше концентрация одного из веществ, тем сильнее разделяются вещества в смесях.
Специалисты на основе полученных данных уже разрабатывают более эффективные технологии добычи нефтепродуктов и проводят эксперименты с другими жидкостями, например, в «ДСМИКС–2» изучают циклогексан, метанол и толуол.