质量扩散率

扩散率、质量扩散率或扩散系数是分子扩散引起的摩尔通量与物质浓度梯度(或扩散驱动力)之间的比例常数。 在菲克定律和许多其他物理化学方程中都会遇到扩散率。

扩散率通常针对给定的物种对和多物种系统成对规定。 (一种物质相对于另一种物质的)扩散率越高,它们相互扩散的速度就越快。 通常,化合物在空气中的扩散系数约为水中的 10,000 倍。 二氧化碳在空气中的扩散系数为 16 mm2/s,在水中的扩散系数为 0.0016 mm2/s。

扩散率的量纲为长度2/时间,或以 SI 单位表示的 m2/s 和以 CGS 单位表示的 cm2/s。

扩散系数的温度依赖性

扩散系数的压力依赖性

对于两个不同压力(但相同温度)下气体的自扩散,建议使用以下经验方程:D P 1 D P 2 = ρ P 2 ρ P 1

D为扩散系数,

  • ρ为气体质量密度,
  • P1和P2是对应的压力。

种群动态:扩散系数对适应度的依赖性

在种群动力学中,运动是扩散系数响应条件变化的变化。 在有目的的运动模型中,扩散系数取决于适应度(或繁殖系数)r:D = D 0 e − α r

其中 D 0 {displaystyle D_{0}} 是常数,r 取决于种群密度和生活条件的非生物特征。 这种依赖性是简单规则的形式化:动物在良好条件下停留的时间更长,离开不良条件的时间更快(让自己足够好模型)。

质量扩散率

多孔介质中的有效扩散率

有效扩散系数描述了通过多孔介质孔隙空间的扩散。 它本质上是宏观的,因为需要考虑的不是单个孔隙,而是整个孔隙空间。 通过孔隙传输的有效扩散系数 De 估算如下: De = D ε t δ τ ,

D为气体或液体在孔隙中的扩散系数,

  • εt 是可用于传输的孔隙率(无量纲),
  • δ 是收缩率(无量纲),
  • τ 是曲折度(无量纲

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