 | Эта статья в значительной степени или полностью основана на одном источнике . ( февраль 2016 г. ) |
Рэлеевское фракционирование описывает эволюцию системы с несколькими фазами, в которой одна фаза непрерывно удаляется из системы посредством фракционной перегонки . Он используется, в частности, для описания изотопного обогащения или истощения при перемещении материала между резервуарами в равновесном процессе . Рэлея фракционирования имеет особое значение в гидрологии и метеорологии в качестве модели для изотопного дифференциации в метеорной воды из - за конденсации.
Уравнение Рэлея [ править ]
Первоначальное уравнение Рэлея было выведено лордом Рэлеем для случая фракционной перегонки смешанных жидкостей. [1]
Это экспоненциальная зависимость, которая описывает разделение изотопов между двумя резервуарами по мере уменьшения размера одного резервуара. Уравнения можно использовать для описания процесса фракционирования изотопов, если: (1) материал непрерывно удаляется из смешанной системы, содержащей молекулы двух или более изотопных форм (например, вода с 18 O и 16 O или сульфат с 34 S и 32 S), (2) фракционированиесопровождение процесса удаления в любом случае описывается коэффициентом фракционирования a, и (3) a не изменяется во время процесса. В этих условиях эволюция изотопного состава в остаточном (реагирующем) материале описывается следующим образом:
где R = соотношение изотопов (например, 18 O / 16 O) в реагенте, R 0 = начальное соотношение, X = концентрация или количество более распространенного (более легкого) изотопа (например, 16 O) и X 0 = начальная концентрация. Поскольку концентрация X >> Xh (концентрация более тяжелого изотопа), X примерно равен количеству исходного материала в фазе. Следовательно, если = доля оставшегося материала, то:
Для больших изменений концентрации, таких как они происходят, например, во время дистилляции тяжелой воды, эти формулы необходимо интегрировать по траектории дистилляции. Для небольших изменений, например, при переносе водяного пара через атмосферу , обычно бывает достаточно дифференцированного уравнения.
См. Также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Кендалл, Кэрол; Колдуэлл, Эрик А. Кендалл, C; Макдонелл, Джей Джей (ред.). Основы геохимии изотопов в изотопных индикаторах в гидрологии водосбора . Амстердам: Elsevier Science.
