Открыть главное меню

Коэффициент диффузии

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.

Зависимость коэффициента диффузии от температуры в простейшем случае выражается законом Аррениуса:

где  — коэффициент диффузии [м²/с];  — энергия активации [Дж];  — универсальная газовая постоянная [Дж/К];  — температура [K].

В жидкостяхПравить

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 газахПравить

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).

ПримечанияПравить

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

См. такжеПравить