以浓度差为推动力的扩散,即物质组分从高浓度区向低浓度区的迁移,是自然界和工程上最普遍的扩散现象;以温度差为推动力的扩散称为热扩散;在电场、磁场等外力作用下发生的扩散,则称为强制扩散。
匿名回答于2021-06-28 15:48:52
分子扩散
分子扩散,也称分子传质,简称扩散,是由于分子的无规则热运动而形成的物质传递现象。扩散与温度有关,是质量传递的一种基本方式,是在浓度差或其他推动力的作用下,由于分子、原子等的热运动所引起的物质在空间的迁移现象。
中文名
分子扩散
外文名
molecular diffusion
别名
分子传质
简称
扩散
应用领域
化学
费克定律扩散系数多孔介质中的扩散热扩散
简介
以浓度差为推动力的扩散,即物质组分从高浓度区向低浓度区的迁移,是自然界和工程上最普遍的扩散现象;以温度差为推动力的扩散称为热扩散;在电场、磁场等外力作用下发生的扩散,则称为强制扩散。
在化工生产中,物质在浓度差的推动下在足够大的空间中进行的扩散最为常见,一般分子扩散就指这种扩散,它是传质分离过程的物理基础,在化学反应工程中也占有重要地位。此外,还经常遇到流体在多孔介质中的扩散现象,它的扩散速率有时控制了整个过程的速率,如有些气固相反应过程的速率。至于热扩散只在稳定同位素和特殊物料的分离中有所应用,强制扩散则应用甚少。
分子扩散
费克定律
1855年德国人A.E.斐克提出描述分子扩散规律的基本定律。在组分A和B的混合物中,组分A的扩散速率(也称扩散通量),即单位时间内组分A通过垂直于浓度梯度方向的单位截面扩散的物质量为:
分子扩散
式中,负号表示物质A向浓度减小的方向传递;
为组分A在组分B中的分子扩散系数;
为浓度CA的梯度。如果
仅沿x方向变化,则简化为:
此式类似于热量传递中的傅里叶定律(见热传导)和动量传递中的牛顿粘性定律(见粘性流体流动)。
扩散系数
气体中的扩散系数
通常,扩散系数与系统的温度、压力、浓度以及物质的性质有关。对于双组分气体混合物,组分的扩散系数在低压下与浓度无关,只是温度及压力的函数。气体扩散系数可从有关资料中查得,某些双组分气体混合物的扩散系数列于附录一中。气体中的扩散系数,其值一般在
范围内。
液体中的扩散系数
液体中溶质的扩散系数不仅与物系的种类、温度有关,而且随溶质的浓度而变。液体中的扩散系数可从有关资料中查得,某些低浓度下的二组元液体混合物的扩散系数列于附录一中。液体中的扩散系数,其值一般在
范围内。
多孔介质中的扩散
物质在多孔介质中的扩散,根据孔道的大小、形状以及流体的压强不同分为三类情况。
①容积扩散。当毛细管孔道直径远大于分子平均自由程,即(分子平均自由程/2r)≤(1/100)(r为毛细孔道的平均半径)时,在分子的运动中主要发生分子与分子间的碰撞,分子与管壁的碰撞所占比例很小。其扩散机理与分子扩散相同,故也称分子扩散。孔内所含流体的分子扩散,仍可用斐克定律来计算;只需考虑多孔介质的空隙率ε和曲折因数τ(表示因毛细孔道曲折而增加的扩散距离),对一般的分子扩散系数加以修正。此时有效扩散系数为:
。
②克努森扩散。如气体压强很低或毛细管孔径很小,气体分子平均自由程远大于毛细孔道直径,即(分子平均自由程/2r)≥10,这就使分子与壁面之间的碰撞机会大于分子间的碰撞机会。此时,物质沿孔扩散的阻力主要取决于分子与壁面的碰撞。根据气体分子运动论,可以推导出克努森扩散系数:
。式中,r为毛细孔道的平均半径;T为绝对温度;
为组分A的分子量。
③过渡区扩散。物质在毛细管中的运动情况介于上述分子扩散与克努森扩散之间,扩散系数为:
。此式中如果
项可以忽略,则扩散为分子扩散;如果
项可以忽略,则扩散为克努森扩散。
热扩散
温度梯度加于静止的气体或液体混合物时,一种分子趋向高温区,另一种趋向低温区,从而在混合物内产生浓度梯度,这种现象又称为沙莱特效应。在两组分混合物中,给定组分A的热扩散通量用下式表示:
分子扩散
式中,
为热扩散系数;T为绝对温度;ρ为流体密度。热扩散系数取决于分子的尺度和化学本质,其值常常比分子扩散系数小得多,很少大于分子扩散系数的30%。因此,除非在温度差很大且流体严格保持层流时,热扩散在大多数的传质操作中并不重要[1]。
匿名回答于2021-07-02 02:59:16
不是什么力,分子本来就是运动的,他动起来是因为没有力让他停止运动。因为分子之间的相互碰撞会交换动量,但是绝对是不会停止他们的。
扩散的驱动力 是原子、离子的无规则运动
绝对不是浓度的差异导致扩散!!
扩散无处不在 不需要条件,但是在固体中的自发的扩散是极其的缓慢的 所以你可以提高温度和其他条件来加速扩散
匿名回答于2021-06-14 06:30:27