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leotorres新蟲 (初入文壇)
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湖泊中氨根離子,硝酸根離子,以及磷酸根離子的擴(kuò)散系數(shù)是多少,謝謝各位!
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新蟲 (初入文壇)

木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
SJTU-IOU-SHOU
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擴(kuò)散系數(shù)——表示氣體(或固體)擴(kuò)散程度的物理量。擴(kuò)散系數(shù)是指當(dāng)濃度為一個(gè)單位時(shí),單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的氣體量, 在氣體中,如果相距1厘米的兩部分,其密度相差為1克/厘米^3,則在1秒內(nèi)通過(guò)1厘米^2面積上的氣體質(zhì)量,規(guī)定為氣體的擴(kuò)散系數(shù)。單位:厘米^2/秒 擴(kuò)散系數(shù) 物質(zhì)的分子擴(kuò)散系數(shù)表示它的擴(kuò)散能力,是物質(zhì)的物理性質(zhì)之一。根據(jù)斐克定律,擴(kuò)散系數(shù)是沿?cái)U(kuò)散方向,在單位時(shí)間每單位濃度降的條件下,垂直通過(guò)單位面積所擴(kuò)散某物質(zhì)的質(zhì)量或摩爾數(shù),即 斐克定律 可以看出,質(zhì)量擴(kuò)散系數(shù)D和動(dòng)量擴(kuò)散系數(shù)ν及熱量擴(kuò)散系數(shù)α具有相同的單位(m2/s)或(cm2/s),擴(kuò)散系數(shù)的大小主要取決于擴(kuò)散物質(zhì)和擴(kuò)散介質(zhì)的種類及其溫度和壓力。質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)一般要由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。某些氣體與氣體之間和氣體在液體中擴(kuò)散系數(shù)的典型值如表2-1所示。 擴(kuò)散系數(shù)D(m2/s) 表2-1 其中,液相質(zhì)擴(kuò)散,如氣體吸收,溶劑革取以及蒸餾操作等的D比氣相質(zhì)擴(kuò)散的D低一個(gè)數(shù)量級(jí)以上,這是由于液體中分子間的作用力強(qiáng)烈地束縛了分子活動(dòng)的自由程,分子移動(dòng)的自由度縮小的緣故。 二元混合氣體作為理想氣體用分子動(dòng)力理論可以得出D~p-1T3/2的關(guān)系。不同物質(zhì)之間的分子擴(kuò)散系數(shù)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定的。表2-2列舉了在壓強(qiáng)p0=1.013×105Pa、溫度T0=273K時(shí)各種氣體在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)D0,在其它p、T狀態(tài)下的擴(kuò)散系數(shù)可用下式換算 換算 兩種氣體A與B之間的分子擴(kuò)散系數(shù)可用吉利蘭(Gilliland)提出的半經(jīng)驗(yàn)公式估算 (2-22) 式中,T:熱力學(xué)溫度,K;p:總壓強(qiáng),Pa;μA、μB:氣體A、B的分子量;VA、VB:氣體A、B在正常沸點(diǎn)時(shí)液態(tài)克摩爾容積,cm3/gmol。幾種常見(jiàn)氣體的液態(tài)克摩爾容積可以查表2-3。 表2-3 按式(2-22),擴(kuò)散系數(shù)D與氣體的濃度無(wú)直接關(guān)系,它隨氣體溫度的升高及總壓強(qiáng)的下降而加大。這可以用氣體的分子運(yùn)動(dòng)論來(lái)解釋。隨著氣體溫度升高,氣體分子的平均運(yùn)動(dòng)動(dòng)能增大,故擴(kuò)散加快,而隨著氣體壓強(qiáng)的升高,分子間的平均自由行程減小,故擴(kuò)散就減弱。當(dāng)然,按狀態(tài)方程,濃度與壓力、溫度是相互關(guān)聯(lián)的,所以質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)與濃度是有關(guān)的,就象導(dǎo)熱系數(shù)與溫度有關(guān)一樣。式(2-22)中D的單位是cm2/s,它和動(dòng)量擴(kuò)散系數(shù)ν=μ/ρ以及熱擴(kuò)散系數(shù)α=λ/cpρ的單位相同,在計(jì)算質(zhì)擴(kuò)散通量或摩爾擴(kuò)散通量時(shí),D的單位要換算為m2/s。 分子擴(kuò)散傳質(zhì)不只是在氣相和液相內(nèi)進(jìn)行,同樣可在固相內(nèi)存在,如滲碳煉鋼、材料的提純等等。在固相中的質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)比在液相中還將低大約一個(gè)數(shù)量級(jí),這可用分子力場(chǎng)對(duì)過(guò)程的影響更大,使分子移動(dòng)的自由度更小作為合理的定性解釋。 二元混合液體的擴(kuò)散系數(shù)以及氣-固、液-固之間的擴(kuò)散系數(shù),比氣之間的擴(kuò)散系數(shù)要復(fù)雜得多,只有用實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。 |

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