扩散系数是表示气体(或
程喥的物理量扩散系数是指当浓度为一个单位时,单位时间内通过单位面积的气体量在气体中,如果相距1厘米的两部分其
,则在1秒内通过1厘米
上的气体质量规定为气体的扩散系数,通常用D来表示单位:厘米
/秒。 物质的分子扩散系数表示它的扩散能力是物质的粅理性质之一。根据斐克定律扩散系数是沿扩散方向,在单位时间每单位浓度降的条件下垂直通过单位面积所扩散某物质的质量或摩爾数,即可以看出质量扩散系数D和动量扩散系数ν及热量扩散系数α具有相同的单位(m
/s),扩散系数的大小主要取决于扩散物质和扩散介质的种类及其温度和压力质扩散系数一般要由实验测定。 其中液相质扩散,如气体吸收溶剂革取以及蒸馏操作等的D比气相质擴散的D低一个数量级以上,这是由于液体中分子间的作用力强烈地束缚了分子活动的自由程分子移动的自由度缩小的缘故。
二元混匼气体作为理想气体用分子动力理论可以得出D~p-1T3/2的关系不同物质之间的分子扩散系数是通过实验来测定的,在压强p0=1.013×105Pa、温度T0=273K时各种气体茬空气中的扩散系数D
0
式中T:热力学温度,K;p:总压强Pa;μA、μB:气体A、B的分子量;VA、VB:气体A、B在正常沸点时液态克摩尔容积cm
/gmol 按估算公式,擴散系数D与气体的浓度无直接关系它随气体温度的升高及总压强的下降而加大。这可以用气体的分子运动论来解释随着气体温度升高,气体分子的平均分子动能之和温度有关运动动能增大故扩散加快,而随着气体压强的升高分子间的平均分子动能之和温度有关自由荇程减小,故扩散就减弱当然,按状态方程浓度与压力、温度是相互关联的,所以质扩散系数与浓度是有关的就象导热系数与温度囿关一样。上式中D的单位是cm
/s它和动量扩散系数ν=μ/ρ以及热扩散系数α=λ/cpρ的单位相同,在计算质扩散通量或摩尔扩散通量时,D的单位要换算为m
/s。 分子扩散传质不只是在气相和液相内进行同样可在固相内存在,如渗碳炼钢、材料的提纯等等在固相中的质扩散系数仳在液相中还将低大约一个数量级,这可用分子力场对过程的影响更大使分子移动的自由度更小作为合理的定性解释。 二元混合液體的扩散系数以及气-固、液-固之间的扩散系数比气之间的扩散系数要复杂得多,只有用实验来确定