Коэффициент диффузии

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Коэффицие́нт диффу́зии — количественная характеристика скорости диффузии, равная количеству вещества (в массовых единицах), проходящего в единицу времени через участок единичной площади (например, 1 м²) в результате теплового движения молекул при градиенте концентрации, равном единице (соответствующем изменению 1 моль/л → 0 моль/л на единицу длины). Коэффициент диффузии определяется свойствами среды и типом диффундирующих частиц.

В твердых телах[править | править код]

Зависимость коэффициента диффузии от температуры в твердых телах выражается законом Аррениуса:

где  — коэффициент диффузии [м²/с];  — энергия активации для диффузии [Дж/моль];  — универсальная газовая постоянная [Дж/(моль⋅K)];  — температура [K].

В жидкостях[править | править код]

Приближенная зависимость коэффициента диффузии от температуры в жидкостях при отсутствии турбулентности можно найти с помощью уравнения Стокса-Эйнштейна, по формуле:

где

— коэффициент диффузии,
и — абсолютные температуры,
динамическая вязкость растворителя.

В газах[править | править код]

Зависимость коэффициента диффузии от температуры для газов при отсутствии турбулентности может быть выражена с помощью теории Чепмена-Энскога (с точностью в среднем около 8%) по формуле:

где

— коэффициент диффузии[1] (см2/с),
— эмпирический коэффициент, равный атмÅ2см2К-3/2/с.
1 и 2 — индексы двух видов молекул, присутствующих в газовой смеси,
— абсолютная температура (K),
— молярная масса молекул, входящих в состав газовой смеси (г/моль),
— давление (атм),
эффективный диаметр столкновения, Å (значения заданы в форме таблицы в [2]),
— безразмерное значение интеграла столкновений как функция температуры (значения заданы в форме таблицы в [2], но, как правило, порядка 1).

Примечания[править | править код]

  1. Welty J. R. et al. Fundamentals of Momentum, Heat, and Mass Transfer (англ.). — Wiley, 2001. — ISBN 978-0-470-12868-8.
  2. 1 2 Hirschfelder, J.; Curtiss, C. F.; Bird, R. B. Molecular Theory of Gases and Liquids (неопр.). — New York: Wiley, 1954. — С. 545. — ISBN 0-471-40065-3.

См. также[править | править код]