扩散系数详细资料大全
[整理版]扩散系数计算
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7.2.2扩散系数费克定律中的扩散系数Ｄ代表单位浓度梯度下的扩散通量，它表达某个组分在介质中扩散的快慢，是物质的一种传递性质。
一、气体中的扩散系数气体中的扩散系数与系统、温度和压力有关，其量级为5210/m s -。
通常对于二元气体Ａ、B 的相互扩散，Ａ在B 中的扩散系数和B 在A 中的扩散系数相等，因此可略去下标而用同一符号Ｄ表示，即AB BA D D D ==。
表７－１给出了某些二元气体在常压下（51.01310Pa ⨯）的扩散系数。
对于二元气体扩散系数的估算，通常用较简单的由富勒（Fuller ）等提出的公式：1/31/32[()()]A B D P v v =+∑∑ （７－１９）式中，D －Ａ、B 二元气体的扩散系数，2/m s ；－气体的总压，Pa ；－气体的温度，Ｋ；A M 、B M －组分Ａ、B 的摩尔质量，/kg kmol ；Av∑、Bv∑－组分Ａ、B 分子扩散体积，3/cm mol 。
一般有机化合物可按分子式由表７－２查相应的原子扩散体积加和得到，某些简单物质则在表７－２种直接列出。
表7－１ 某些二元气体在常压下（51.01310Pa ⨯）的扩散系数式７－１９的相对误差一般小于１０％。
二、液体中的扩散系数由于液体中的分子要比气体中的分子密集得多，因此也体的扩散系数要比气体的小得多，其量级为9210/m s -。
表７－３给出了某些溶质在液体溶剂中的扩散系数。
表７－３ 溶质在液体溶剂中的扩散系数（溶质浓度很低）对于很稀的非电解质溶液（溶质Ａ＋溶剂Ｂ），其扩散系数常用Wilke-Chang 公式估算： 150.6()7.410T B AB A M TD V -φ=⨯μ 2/m s （７－２１）式中，AB D －溶质Ａ在溶剂Ｂ中的扩散系数（也称无限稀释扩散系数），2/m s ；－溶液的温度，Ｋ；－溶剂Ｂ的粘度，.Pa s ；B M －溶剂Ｂ的摩尔质量，/kg kmol ；φ－溶剂的缔合参数，具体值为：水2.6；甲醇1.9；乙醇1.5；苯、乙醚等不缔合的溶剂为1.0；A V －溶质A 在正常沸点下的分子体积，3/cm mol ，由正常沸点下的液体密度来计算。
常见材料的热扩散系数
常见材料的热扩散系数
随着科技日新月异，热传导成为困扰科学家们的一大问题。
若要推动科学进步，除了要掌握一些有关热传导的基本理论外，也要充分理解并了解各种材料的热扩散系数的属性。
热扩散系数是描述某些物体在热对流中传递能量的能力，又称传热系数或传热率。
一般而言，空气、水、铝等材料的热扩散系数为0.026；而金属材料如铜、铁
和不锈钢的热扩散系数则要高得多，可分别达到400、90和13.1。
对于金属材料，当温度升高时，它们的热扩散系数也会减小，从而影响热对流性能。
低导热性材料的热扩散系数也很重要，它们可以在金属和金属表面提供有效的
热阻隔。
低导热性材料的热扩散系数通常为0.01，其中树脂、纤维素织物和橡胶
的热扩散系数在0.011到0.018之间，而陶瓷等材料均不及此值。
此外，还可以采用绝热隔断屏蔽钢筋，这样可有效降低材料的热扩散系数，常
见的钢筋隔断系数达0.032，而尼龙的可以达到0.026，柔性石墨的则可达0.005，具有良好的热隔离效果。
综上所述，热扩散系数是研究热传导问题有重要意义的因素，也能够帮助我们
获得更全面的热传导知识，从而系统把握整体设计。
同时，不同类型的材料在不同温度下具有不同的热扩散系数，需要根据工况来分析并评估热传导特性。
扩散系数与扩散速率
扩散系数与扩散速率
扩散系数和扩散速率是两个不同的概念。
扩散系数是一个物质在介质中扩散的能力。
它是介质性质和物质性质的函数，通常用D来表示。
扩散系数的单位是米每秒或厘米每秒。
扩散速率是指单位时间内，物质从高浓度到低浓度扩散的量。
它与扩散系数、浓度梯度和介质的特性有关。
扩散速率与扩散系数成正比，浓度梯度越大，扩散速率越快。
扩散速率通常用J来表示，单位是摩尔每秒或克每秒。
可以用以下公式表示扩散速率：J=-D∇C，其中D是扩散系数，∇C 是浓度梯度。
负号表示物质从高浓度向低浓度扩散。
二元扩散系数
二元扩散系数
二元扩散系数（binary diffusion coefficient）是描述二元气体在混合过程中扩散速率的重要参数，它反映了气体分子在单位时间内通过单位面积的速率。
扩散系数d是二元气体混合过程中的一个重要物理量，其值取决于气体分子的性质、相互作用以及混合物的浓度和温度等因素。
二元扩散系数的计算公式为：
D = (8kT/π) * (1/N) * Σ(ci²/Ki)
其中，k是玻尔兹曼常数，T是绝对温度，N是混合气体中不同气体的摩尔数之和，ci和Ki分别是第i种气体的浓度和扩散系数。
在实际应用中，二元扩散系数可以通过实验测定，也可以通过一些经验公式或计算机模拟方法得到。
对于一些常见的气体混合物，二元扩散系数已经有一些实验数据和经验公式可供使用。
扩散第一定律 扩散系数
扩散第一定律扩散系数
扩散是物质在不同浓度之间的自发运动，其速率可以通过扩散系数来描述。
扩散系数是一个物质在另一种物质中的相对迁移速率，在热力学中被称为质量传递系数。
扩散系数与温度、压力、物质浓度、分子大小等因素有关。
根据扩散第一定律，扩散通量正比于浓度梯度，反比于距离，可以用以下公式表示：
J = -D * dC/dx
其中J是扩散通量，D是扩散系数，C是浓度，x是距离。
此公
式表明，扩散速率与扩散系数成正比，扩散系数越大，扩散速率越快。
在实际应用中，扩散系数可以通过不同的方法进行测量，如测量扩散速率、温度对扩散系数的影响、粘度对扩散系数的影响等。
在工业生产中，对于液体和气体的扩散，需要对扩散系数进行精确测量，以保证生产质量和安全。
总之，扩散系数是描述物质在不同浓度之间自发扩散的重要参数，其测量和应用在许多领域中具有重要意义。
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扩散系数名词解释
扩散系数名词解释
扩散系数名词解释
扩散系数是指液体在某一温度、压力下流动时，经过某一时间，不同组分在流
动的方向上的分布的变化速度的比值。
它是流体相当重要的动力学参数。
换句话说，扩散系数是一种衡量液体中不同分子之间扩散率的指标，它可以反映在特定温度和压力下，不同组分之间扩散动力学过程的速率，从而帮助我们更好地理解液体的流变性能和内部挤压变形过程。
扩散系数的测定也是研究物体的运动模式的重要方法之一，其中经典的方法可
以用胶结法分析、气体分析法或辐射法等来测定液体中不同种类物质的扩散过程。
对于不同物质，其扩散系数是不同的，如果是一致的混合物体，其扩散系数则是一致的。
液体的扩散性不仅与温度有关，而且也随着液体流速的改变而改变。
液体在正
常温度条件下，会随着流速的改变而出现扩散变化，当流速增大时，液体的扩散系数也会随之增大。
扩散系数对我们的生活有着重要的影响。
它可以帮助我们更好地认识液体的流
变性能，制定合理的工艺条件，提高某一工艺的效率，从而为人们提供更具竞争力的产品或服务。
此外，扩散系数还可用于精确测定植物细胞的中的固体分子的扩散率，从而用h去帮助我们更好地理解植物细胞的内部挤压变形过程。
总而言之，扩散系数是液体动力学中一个非常重要的参数，它可以反映物质之
间在一定温度和压力下的扩散率，是液体流体物性进行精细判断的重要标准。
气相扩散系数
气相扩散系数一、概述气相扩散系数是描述气体在不同条件下扩散能力的物理量。
它是指气体在单位时间内通过单位面积的扩散速率与浓度梯度之间的比值。
气相扩散系数的大小与气体分子的质量、形状、温度、压力等因素有关。
在工程、环境科学、化学等领域中，气相扩散系数的研究对于了解气体传输、污染扩散、反应动力学等具有重要意义。
二、气相扩散系数的定义气相扩散系数（Diffusion Coefficient）通常用符号D表示，单位为m2/s。
在一维情况下，气体的扩散速率可以用菲克定律（Fick’s Law）来描述：J=−D dC dx其中，J是单位时间内通过单位面积的扩散通量，C是气体的浓度，x是扩散方向上的坐标，负号表示扩散方向与浓度梯度方向相反。
三、影响气相扩散系数的因素1. 温度气体的扩散能力与温度密切相关。
根据斯托克斯-爱因斯坦关系，气体扩散系数与温度的关系可以用下式表示：D=k B T 6πηr其中，k B是玻尔兹曼常数，T是绝对温度，η是气体的粘度，r是气体分子的半径。
可见，温度越高，气体分子的平均动能越大，扩散系数也越大。
2. 压力在低压条件下，气体分子之间的相互作用较小，扩散系数与压力的关系可以近似为正比。
但在高压条件下，气体分子之间的相互作用增强，扩散系数会受到压力的影响。
3. 气体分子的质量和形状气体分子的质量和形状对扩散系数也有一定影响。
通常情况下，质量较大的分子扩散系数较小，而质量较小的分子扩散系数较大。
此外，分子形状的不规则性也会影响扩散系数的大小。
4. 气体的性质不同气体的扩散系数也会有所不同。
比如，氢气的扩散系数较大，而氮气的扩散系数较小。
四、气相扩散系数的测定方法1. 斯托克斯法斯托克斯法是测定气体扩散系数的一种常用方法。
该方法利用扩散过程中气体分子与扩散介质分子的碰撞来测定气体的扩散系数。
通过测定不同浓度下气体的扩散速率，可以得到气体的扩散系数。
2. 瞬态方法瞬态方法是另一种常用的测定气体扩散系数的方法。
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扩散系数详细资料大全
扩散系数——表示气体（或固体）扩散程度的物理量。
扩散系数是指当浓度梯度为一个单位时，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（或者每米）的两部分，其密度相差为1克每立方厘米（或者每米），则在1秒内通过1平方厘米（或者平方米）面积上的气体质量，规定为气体的扩散系数。
单位：cm2/S 或者m2/s
基本介绍
•中文名：扩散系数
•外文名：coefficient of diffusion
•实质：扩散程度
•单位：cm2/S或m2/s
扩散系数,分类,液体扩散系数,气体扩散系数,
扩散系数
物质的分子扩散系数表示它的扩散能力，是物质的物理性质之一。
根据菲克定律，扩散系数是沿扩散方向，在单位时间每单位浓度梯度的条件下，垂直通过单位面积所扩散某物质的质量或摩尔数，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 2/s）或（cm 2/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。
某些气体与气体之间和气体在液体中扩散系数的典型值如表2-1所示。
菲克定律其中，液相质扩散，如气体吸收，溶剂革取以及蒸馏操作等的D比气相质扩散的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。
扩散系数D（m2/s) 表2-1 二元混合气体作为理想气体用分子动力理论可以得出D～p-1T 3/2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。
表2-2列举了在压强p 0=1.013×105Pa、温度T
0=273K时各种气体在空气中的扩散系数D 0,在其它p、T状态下的扩散系数可用下式换算两种气体A与B之间的分子扩散系数可用吉利兰
（Gilliland)提出的半经验公式估算换算 (2-22) 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,cm3/gmol。
几种常见气体的液态克摩尔容积可以查表2-3。
按式（2-22），扩散系数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，分子间的平均自由行程减小，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有关一样。
式（2-22)中D的单位是cm2/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m2/s。
表2-3 分子扩散传质不只是在气相和液相内进行，同样可在固相记忆体在，如渗碳炼钢、材料的提纯等等。
在固相中的质扩散系数比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。
二元混合液体的扩散系数以及气-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。
分类
简介扩散系数可分为自扩散系数、互扩散系数及内扩散系数。
铜(Cu)及金(Au)在Al中的扩散系数条件:448K(175℃) Cu: 0.092×10^19[m^2/s] Au: 3.9×10^19[m^2/s] （注:半导体行业中接合点可靠性分析过程中需要考量的数据。
）
液体扩散系数
相对粘度，它的物理意义是溶液粘度与纯溶剂粘度的比值：ηr=η/η0。
相对粘度是整个溶液的行为。
斯托克斯-爱因斯坦（Stocks-Einstein）方程是解释粘度与扩散系数之间关系的，D*VIS=kT/6*PI*R。
假设粒子半径为R的刚球质点A在稀溶液B中扩散。
这里面存在两个基本假设：1，球形（SPHERE），2，刚性体，这样运动基元的扩散运动就可以看成是独立的、与溶剂分子不相关（uncorrelated）的个体行为。
SE方程的失效往往是由于这两个基本
假设的失效：1，分子非球形，2，扩散基元与溶液分子存在耦合。
前者的改变产生的影响有可能相对小一些。
SE方程在温度远高于熔点的温度区间没问题，因为在高温区间，溶液中的分子可以看成无关联的，这时候溶液中基元的弛豫基本上是纯指数的。
但是，最近大量的实验结果表明（例如刚刚出来的PRL文章），当温度低于一定的临界值，SE方程开始失效。
至于这一临界温度，目前没有一个定论，有人认为可能是一个称为TA的温度（对于大多数液体在这个温度下液体弛豫时间可能达到10_-7秒左右），也有最近PRL文章认为在高于液相温度几百度的温度上。
无论如何，SE方程的失效都是由于溶液中原子或分子之间存在着关联，从而运动有可能变为COOPERATIVE或者COLLECTIVE的方式。
气体扩散系数
挥发性液体之气体扩散系数可借由Winklemann’s method来检测，在有限内径的垂直毛细管中保持固定的温度和经过毛细管顶部的空气流量，可确定液体表面的分子扩散到气体中的蒸气分压)。
已知质传速率：公式 D = 扩散速率 (m2/s)； CA= A物质于界面间的饱和浓度(kmol/m3)；L =质传有效距离(mm)；CBm=蒸气的对数平均莫耳浓度 (kmol/m3)；CT = 总莫耳浓度=CA+CBm (kmol/m3)。