第206章 系统升级 四合院:家父李怀德
不是光,是一段记忆。
准確说,是一个模型。
一个他曾经无比熟悉、运用自如,但已经有一段时间没有主动调用过的——植物根系与土壤界面养分交换的“根际微域”模型。
那是在农大,研究“农旱7號”锰高效机理时,他和林教授討论过无数次的概念。
在土壤-根系界面,同样存在著一个微观的“两相界面”。
养分离子从土壤溶液向根表扩散(扩散过程),在根表被特定的转运蛋白吸收(界面反应),然后进入木质部向地上部运输(相內传输)。
这个过程,同样受三个因素共同控制:土壤溶液中的离子浓度梯度(扩散驱动力)、根錶转运蛋白的丰度与活性(界面反应速率)、以及根系自身的吸收代谢状態(內部消耗速率)。
当时为了量化“农旱7號”分泌的mta如何促进锰的吸收,他们甚至建立了一个简化的“扩散-反应耦合”数学模型,用来估算不同分泌水平下,根际锰浓度的分布和吸收通量的变化……
记忆的闸门,在这一刻轰然打开!
那些曾经属於另一个领域的知识、模型、数学工具,像决堤的洪水,奔涌而出,与眼前这些冰冷的冶金方程猛烈地撞击在一起!
扩散方程。
反应动力学。
相界面。
传质速率控制步骤……
本质是一样的!
李靖川猛地睁开眼。
瞳孔在灯光下骤然收缩,然后又急速放大,里面闪烁著一种近乎狂热的清明。
他一把抓起笔,不是去继续纠缠那些冶金术语,而是迅速在草稿纸的空白处,画下了两个简单的方框。
左边方框,標註“金属熔体(液相)”。
右边方框,標註“熔渣(另一液相)”。
中间,一条粗线,代表“界面”。
然后,他用自己最熟悉的语言,开始標註:
金属相內部,磷浓度 c_m,扩散係数 d_m,向界面扩散通量 j_diff =-d_m *(dc/dx)……
界面处,磷发生氧化反应,反应速率 r_int = k * c_int^n(n为反应级数)……
渣相侧,反应產物 p?o?的浓度 c_s,向渣相內部扩散……
不对,等等。
在根际模型中,养分离子被根系吸收后,会进入根系內部(另一个“相”),这相当於“消耗”。
而在炼钢脱磷中,磷在界面被氧化后,產物进入渣相,这相当於“相变”和“移除”。
但数学形式呢?
李靖川的笔尖飞速移动。
如果忽略渣相內部產物的进一步扩散(作为一级近似),那么界面反应消耗磷的速率,应该等於金属相磷扩散到界面的速率!
稳態近似!
就像根际微域中,根系吸收养分的速率等於养分扩散到根表的速率时,系统达到准稳態!
所以,关键方程是:
d_m *(dc/dx)|界面= k * c_int^n
边界条件:金属相內部远离界面处,c_m = c_bulk(初始浓度);界面处,c_m = c_int。
而c_int这个“界面浓度”,正是连接扩散过程和反应过程的桥樑!
本章未完,点击下一页继续阅读。(1 / 2)