Współczynnik dyfuzji i temperatura: relacje i oddziaływania:

Powinniśmy wiedzieć wszystko na temat „Współczynnika dyfuzji i temperatury”. W tym artykule pokrótce wyjaśnimy zależności i kilka oddziaływań, które są związane ze współczynnikiem dyfuzji i temperaturą.

Współczynnik dyfuzji jest stałą wielkości fizycznej i zależy od temperatury i wielkości cząsteczek. Współczynnik dyfuzji można wyjaśnić jako krótszy czas potrzebny na dyfuzję określonego materiału do innego materiału, a temperaturę można wyjaśnić jako ilość zimna lub gorąca substancji fizycznej.

Współczynnik dyfuzji:

Termin współczynnik dyfuzji można opisać jako: współczynnik proporcjonalności parametrów, który jest stały między strumieniem molowym przez dyfuzję cząsteczki a gradientem dyfuzji lub siły napędowej.

Współczynnik dyfuzji można określić za pomocą tego wzoru,

D = D₀e^EA/KT

Innym terminem określającym współczynnik dyfuzji jest dyfuzyjność. W SI jednostką współczynnika dyfuzji jest metr kwadratowy/sekunda. Współczynnik dyfuzji jest wielkością fizyczną, która pozostaje stała. Współczynnik stałej fizycznej zależy od pewnych właściwości fizycznych, takich jak ciśnienie, temperatura, substancja rozpraszająca i wielkość cząsteczek.

Temperatura:

Fizyczna wielkość, która może być opisać jako stopień dla substancji, która może pozostawać w stanie gorącym lub zimnym. W każdej substancji obecna jest temperatura. Ta wielkość fizyczna jest częścią energii cieplnej, która jest wytwarzana za pomocą ciepła. Zawsze powinniśmy pamiętać, że ciepło i temperatura są różne.

Wspólnym symbolem używanym do identyfikacji temperatury jest T. Jednostką SI temperatury jest Kelvin. W innych metodach używa się wielu jednostek, takich jak stopnie Celsjusza, stopnie Fahrenheita, stopnie Rankine'a i stopnie Kelvina. Za pomocą termometru mierzy się temperaturę.

Współczynnik dyfuzji i zależność temperaturowa:

Z Prawo Ficka jasne pojęcie, jakie możemy uzyskać na temat współczynnika dyfuzji lub dyfuzyjności. Współczynnik dyfuzji jest stałą wielkości fizycznej, która zależy od temperatury.

Stosunek współczynnika dyfuzji do temperatury jest do siebie wprost proporcjonalny, to znaczy, że jeśli współczynnik dyfuzji wzrasta, to stopniowo wzrasta również temperatura, a jeśli wartość współczynnika dyfuzji maleje, to spada również temperatura.

Przeczytaj Więcej Dyfuzyjność cieplna: to wszystko ważne fakty i często zadawane pytania

Dla różnych substancji współczynnik dyfuzji można oszacować z różnych równań. Dyfuzję współczynnika można oszacować w trzech stanach,

• Solidne
• Ciecz
• Gaz

Solidny:

Wartość współczynnika dyfuzji dla substancji stałej można oszacować na podstawie równanie Arrheniusa.

Matematycznie można to wyprowadzić jako,

D = D₀eksp – (E_a/RT)

Gdzie,

D = współczynnik dyfuzji dla substancji stałej, a jego jednostką jest metr kwadratowy na sekundę

D₀= Największa wartość współczynnika dyfuzji w nieskończonej temperaturze, a jej jednostką jest metr kwadratowy na sekundę

E_a= Energia aktywacji dla współczynnika dyfuzji może być wyrażona w dżulach na mol

R = uniwersalna stała gazowa i jej wartość wynosi 8.314 dżuli na mol-kelwin

T = temperatura bezwzględna wyrażona w kelwinach

Ciekły:

Wartość współczynnika dyfuzji dla substancji ciekłej można oszacować na podstawie równanie Stokesa – Einsteina.

Matematycznie można to wyprowadzić jako,

D_T1/ D_T2 =T₁/T₂ x µT₂/μT₁

Gdzie,

D = Współczynnik dyfuzji dla substancji ciekłej i jej jednostką jest metr kwadratowy na sekundę

T₁ = Początkowa temperatura bezwzględna wyrażona w kelwinach

T₂ = Końcowa temperatura bezwzględna wyrażona w kelwinach

μ=lepkość dynamiczna dla rozpuszczalnika cieczy Pascal sekunda

Gaz:

Wartość współczynnika dyfuzji dla substancji gazowej można oszacować na podstawie teoria Chapmana – Enskongu.

Matematycznie można to wyprowadzić jako,

Gdzie,

D = współczynnik dyfuzji dla substancji gazowej, którego jednostkę można wyrazić jako cm kwadratowy na sekundę

A = współczynnik empiryczny, którego wartość wynosi

T = temperatura bezwzględna, której jednostką jest kelwin

M = masa molowa wyrażona w gramach na mol

P = Ciśnienie wyrażone w atm

Ω= Temperatura współczynnika dyfuzji dla ciała stałego zależnego od całki zderzenia

σ₁₂= Średnia średnica kolizji dla 1/2 ( σ1+ σ2)

Szczególny współczynnik dyfuzji dla zakresu substancji gazowych wynosi od 10^-6 do 10^-4 metr kwadratowy na sekundę. Natomiast dyfuzja współczynnika w substancji ciekłej jest bardzo powolna. W wodzie płynna substancja współczynnik dyfuzji wahać się pomiędzy 10^-9 do 10^-8 metr kwadratowy na sekundę.

Krzywa temperatury współczynnika dyfuzji:

W tej sekcji wykreślona jest krzywa temperatury dyfuzji iz tej krzywej możemy łatwo zrozumieć związek między współczynnikiem dyfuzji a temperaturą i jak to działa.

Wykres współczynnika dyfuzji podano poniżej,

Tabela współczynników dyfuzji:

Połączenia współczynnik dyfuzji jest stałą fizyczną która zależy od właściwości fizycznych, wśród nich najczęściej właściwością jest temperatura.

Współczynnik dyfuzji jest stałą fizyczną, która jest powszechnie stosowana w eksperymencie, a następnie przedstawiana jest w postaci tabeli. Tabela współczynników dyfuzji dla cieczy, gazu i substancji stałych przedstawia poniższa tabela.

Często zadawane pytania:

Pytanie 1. Omów czynniki, na które wpływa Współczynnik dyfuzji.

Rozwiązanie: Stały fizyczny współczynnik dyfuzji, na który wpływają pewne właściwości fizyczne, który głównie powoduje prędkość przepływu we współczynniku dyfuzji.

Czynniki zostały krótko omówione w poniższej sekcji,

1. Temperatura
2. Nacisk
3. Wielkość cząsteczki substancji dyfuzyjnej
4. Powierzchnia
5. Lepkość ciekłego rozpuszczalnika

Temperatura:

Cząsteczka substancji, jeśli porusza się w szybkim ruchu, może posiadać energię kinetyczną. W tym momencie w układzie sumuje się temperatura właściwości fizycznych, a następnie molekuły substancji mieszają się bardzo szybko ze względu na obecność energii kinetycznej doświadczanej przez każdą cząsteczkę substancji.

Szybkość temperatury, jeśli wzrasta, to współczynnik dyfuzji również rośnie, a jeśli szybkość temperatury spada, to współczynnik dyfuzji również maleje. Temperatura i współczynnik dyfuzji jest wprost proporcjonalna do siebie.

Nacisk:

Generalnie ciśnienie czynnika ma wpływ na współczynnik dyfuzji w substancji gazowej. W tym przypadku, gdy ciśnienie wewnętrzne stopniowo wzrasta, obecne cząsteczki zbliżają się do siebie i zwiększa się szybkość dyfuzji.

Przeczytaj Więcej Zbiornik ciśnieniowy: to ważne fakty i ponad 10 zastosowań

Szybkość ciśnienia wzrasta, to wzrasta również współczynnik dyfuzji, a jeśli szybkość ciśnienia maleje, to współczynnik dyfuzji również maleje. Temperatura i współczynnik dyfuzji jest wprost proporcjonalna do siebie.

Przeczytaj Więcej Konstrukcja zbiornika ciśnieniowego: to ważne fakty i 5 parametrów

Wielkość cząsteczki substancji dyfuzyjnej:

Rozmiar cząsteczki substancji dyfuzyjnej jest jednym z najpowszechniejszych i najistotniejszych czynników wpływających na współczynnik dyfuzji. ​​Ruch ciężkich cząsteczek w systemie dyfuzyjnym jest bardzo powolny niż cząsteczek lżejszych. Tak więc proces dyfuzji zależy od cząsteczek.

Szybkość zwiększania się wielkości cząsteczki układu dyfuzyjnego to zmniejsza się współczynnik współczynnika dyfuzji, a jeśli wzrasta szybkość wielkości cząsteczki układu dyfuzyjnego, zmniejsza się współczynnik współczynnika dyfuzji. Wielkość cząsteczki układu dyfuzyjnego i współczynnik dyfuzji są do siebie pośrednio proporcjonalne.           

Powierzchnia:

Na dużej powierzchni zwiększa się szybkość ruchu współczynnika dyfuzji, a także zwiększa się prędkość.

Lepkość ciekłego rozpuszczalnika:

Jeśli lepkość występująca w układzie dyfuzyjnym jest bardzo gęsta, wtedy współczynnik współczynnika dyfuzji spada, ponieważ w gęstszym ośrodku cząsteczka potrzebuje czasu na rozpuszczalnik.

Szybkość wzrostu lepkości ciekłego rozpuszczalnika układu dyfuzyjnego to współczynnik współczynnika dyfuzji maleje, a jeśli szybkość lepkości ciekłego rozpuszczalnika układu dyfuzyjnego wzrasta, to współczynnik współczynnika dyfuzji maleje. Wielkość cząsteczki układu dyfuzyjnego i współczynnik dyfuzji są do siebie pośrednio proporcjonalne.