Coeficiente de difusión

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Coeficiente de difusión - una característica cuantitativa de la tasa de difusión , igual a la cantidad de una sustancia (en unidades de masa) que pasa por unidad de tiempo a través de una sección de una unidad de área (por ejemplo, 1 m²) como resultado del movimiento térmico de las moléculas a un gradiente de concentración igual a uno (correspondiente a un cambio de 1 mol/l → 0 mol/l por unidad de longitud). El coeficiente de difusión está determinado por las propiedades del medio y el tipo de partículas que se difunden.

En sólidos

La dependencia del coeficiente de difusión de la temperatura en los sólidos se expresa mediante la ley de Arrhenius :

D=D_{0}\exp \left(-{\frac {E_{a}}{RT}}\right),

donde es el coeficiente de difusión [m²/s]; es la energía de activación para la difusión [J/mol]; — constante universal de los gases [J/(mol⋅K)]; es la temperatura [K]. $D$ $E_{un}$ $R$ $T$

En líquidos

Una dependencia aproximada del coeficiente de difusión de la temperatura en líquidos en ausencia de turbulencia se puede encontrar utilizando la ecuación de Stokes-Einstein , según la fórmula:

{\frac {D_{T_{1}}}{D_{T_{2}}}}={\frac {T_{1}}{T_{2}}}{\frac {\mu_{ T_{2}}}{\mu _{T_{1}}}},

dónde

D

es el coeficiente de difusión,

T_{1}

y son temperaturas absolutas,

T_{2}

\mu

es la viscosidad dinámica del disolvente.

En gases

La dependencia del coeficiente de difusión de la temperatura de los gases en ausencia de turbulencia se puede expresar mediante la teoría de Chapman-Enskog (con una precisión media de alrededor del 8 %) mediante la fórmula:

D={\frac {A\cdot T^{3/2}{\sqrt {1/M_{1}+1/M_{2)))){p\sigma _{12}^{2 }\Omega }},

dónde

D

es el coeficiente de difusión [1] (cm 2 /s),

A

- coeficiente empírico igual a atm Å 2 cm 2 K -3/2 / s.

{\displaystyle 1{,}859\times 10^{-3))

\cdot

\cdot

\cdot {\sqrt {{\text{g}}/{\text{mol}}}}\cdot

1 y 2 son los índices de los dos tipos de moléculas presentes en la mezcla de gases,

T

es la temperatura absoluta (K),

METRO

es la masa molar de las moléculas que componen la mezcla de gases (g/mol),

pags

- presión (atmósfera),

\sigma_{12}={\frac {1}{2}}(\sigma_{1}+\sigma_{2})

diámetro de colisión efectivo, Å (valores dados en forma tabular en [2] ),

\Omega

es el valor adimensional de la integral de colisión en función de la temperatura (los valores se dan en forma de tabla en [2] , pero, por regla general, son del orden de 1).

Notas

↑ Welty JR et al. Fundamentos de la transferencia de cantidad de movimiento, calor y masa . - Wiley, 2001. - ISBN 978-0-470-12868-8 .
↑ 1 2 Hirschfelder, J.; Curtiss, CF; Bird, R. B. Teoría molecular de gases y líquidos (sin especificar) . - Nueva York: Wiley, 1954. - Pág. 545. - ISBN 0-471-40065-3 .

Coeficiente de difusión

En sólidos

En líquidos

En gases

Notas

Véase también