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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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leotorres
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2樓2011-08-29 13:50:02
clarktao
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【答案】應(yīng)助回帖
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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)濃度為一個單位時,單位時間內(nèi)通過單位面積的氣體量, 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)是沿擴(kuò)散方向，在單位時間每單位濃度降的條件下，垂直通過單位面積所擴(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)一般要由實驗測定。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低一個數(shù)量級以上，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的自由程，分子移動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)是通過實驗來測定的。表2-2列舉了在壓強(qiáng)p0=1.013×105Pa、溫度T0=273K時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在正常沸點時液態(tài)克摩爾容積,cm3/gmol。幾種常見氣體的液態(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動論來解釋。隨著氣體溫度升高，氣體分子的平均運動動能增大，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，在計算質(zhì)擴(kuò)散通量或摩爾擴(kuò)散通量時,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數(shù)量級，這可用分子力場對過程的影響更大，使分子移動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，只有用實驗來確定。 |
3樓2011-08-29 15:31:09
clarktao
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