Diffusiecoëfficiënt en temperatuur: relatie en effecten:

We moeten alles weten over het onderwerp "Diffusiecoëfficiënt en temperatuur". In dit artikel gaan we kort in op de relaties en verschillende effecten die verband houden met de diffusiecoëfficiënt en temperatuur.

Diffusiecoëfficiënt is een constante van fysieke hoeveelheid en afhankelijk van temperatuur en grootte van de moleculen. Diffusiecoëfficiënt kan worden verklaard als de kortere tijd die nodig is voor diffusie van een bepaald materiaal naar een ander materiaal en temperatuur kan worden verklaard als de hoeveelheid van een fysieke substantie koud of heet.

Diffusie-coëfficient:

De term diffusiecoëfficiënt kan worden omschreven als, de parameters evenredigheidsfactor die constant is tussen de molaire flux door de diffusie van de moleculaire en de gradiënt voor diffusie of drijvende kracht.

De diffusiecoëfficiënt kan worden bepaald met behulp van deze formule,

D = D₀e^EA/KT

Een andere term voor de diffusiecoëfficiënt is diffusiviteit. In SI is de eenheid van diffusiecoëfficiënt vierkante meter/seconde. De diffusiecoëfficiënt is een fysieke grootheid die constant blijft. De fysische constante factor is afhankelijk van een aantal fysische eigenschappen zoals: druk, temperatuur, verspreidende stof en grootte van de moleculen.

Temperatuur zone(s):

Een fysieke hoeveelheid die kan zijn beschrijven als de mate voor een stof die in warme of koude toestand kan blijven. In elke stof is temperatuur aanwezig. Deze fysieke hoeveelheid is een onderdeel van thermische energie die wordt geproduceerd met behulp van warmte. We moeten altijd onthouden dat warmte en temperatuur beide verschillend zijn.

Het algemene symbool dat wordt gebruikt om de temperatuur te identificeren, is T. De SI-eenheid van de temperatuur is Kelvin, in andere methoden worden veel eenheden gebruikt, zoals graad Celsius, graad Fahrenheit, graad Rankine en graad Kelvin. Met behulp van een thermometer wordt de temperatuur gemeten.

Diffusiecoëfficiënt en temperatuurrelatie:

Van de wet van Fick een duidelijk concept dat we kunnen krijgen over de diffusiecoëfficiënt of diffusiviteit. Diffusiecoëfficiënt is een constante van fysieke hoeveelheid die afhankelijk is van de temperatuur.

De diffusiecoëfficiënt en temperatuurrelatie zijn recht evenredig met elkaar, dus als de diffusiecoëfficiënt toeneemt, neemt de temperatuur ook geleidelijk toe en als de waarde van de diffusiecoëfficiënt afneemt, neemt ook de temperatuur af.

Lees meer over Thermische diffusie: het zijn allemaal belangrijke feiten en veelgestelde vragen

Voor verschillende stoffen kan de diffusiecoëfficiënt worden geschat uit verschillende vergelijkingen. De diffusie van de coëfficiënt kan in drie toestanden worden geschat,

• Solid
• Vloeistof
• Gas

Solide:

De waarde van de diffusiecoëfficiënt voor de vaste stof kan worden geschat op basis van de vergelijking van Arrhenius.

Wiskundig kan het worden afgeleid als,

D = D₀exp - (E_a/RT)

Waar,

D = de diffusiecoëfficiënt voor vaste stof en de eenheid ervan is vierkante meter per seconde

D₀= Grootste waarde van de diffusiecoëfficiënt bij oneindige temperatuur en de eenheid ervan is vierkante meter per seconde

E_a= Energie voor de activering voor diffusiecoëfficiënt kan worden uitgedrukt in Joule per mol

R = Universele gasconstante en de waarde is 8.314 Joule per mol Kelvin

T = Absolute temperatuur en uitgedrukt in Kelvin

Vloeistof:

De waarde van de diffusiecoëfficiënt voor de vloeibare stof kan worden geschat uit de vergelijking van Stokes - Einstein.

Wiskundig kan het worden afgeleid als,

D_T1/ D_T2 = T₁/T₂ x T₂/μT₁

Waar,

D = De diffusiecoëfficiënt voor vloeibare substantie en de eenheid ervan is vierkante meter per seconde

T₁ = Beginletter van de absolute temperatuur uitgedrukt in Kelvin

T₂ = Finale van de absolute temperatuur uitgedrukt in Kelvin

μ=Dynamische viscositeit voor het oplosmiddel van de vloeistof Pascal second

Gas:

De waarde van de diffusiecoëfficiënt voor de gassubstantie kan worden geschat op basis van de theorie van Chapman – Enskong.

Wiskundig kan het worden afgeleid als,

Waar,

D = Diffusiecoëfficiënt voor de gassensubstantie welke eenheid kan worden uitgedrukt in vierkante cm per seconde

A = Empirische coëfficiënt welke waarde is

T = Absolute temperatuur welke eenheid is Kelvin

M = Molaire massa die wordt uitgedrukt als gram per mol

P = Druk die wordt uitgedrukt als atm

Ω= Temperatuur van diffusiecoëfficiënt voor vaste stof die afhankelijk is van botsingsintegraal

σ₁₂= Gemiddelde botsingsdiameter voor 1/2 ( σ1+ σ2)

Een bepaalde diffusiecoëfficiënt voor een gasstofbereik ligt tussen 10^-6 naar 10^-4 vierkante meter per seconde. Daarentegen is de diffusie van de coëfficiënt in de vloeibare substantie erg traag. In waterig de vloeibare substantie diffusie-coëfficient bereik tussen de 10^-9 naar 10^-8 vierkante meter per seconde.

Diffusiecoëfficiënt temperatuurcurve:

In deze sectie wordt de diffusietemperatuurcurve uitgezet en uit deze curve kunnen we gemakkelijk de relatie tussen de diffusiecoëfficiënt en temperatuur begrijpen en hoe deze werkt.

Diffusiecoëfficiëntgrafiek wordt hieronder gegeven,

Diffusiecoëfficiënt tabel:

De diffusiecoëfficiënt is een fysieke constante wat afhankelijk is van de fysieke eigenschappen, waaronder temperatuur, is de meest voorkomende eigenschap.

De diffusiecoëfficiënt is een fysische constante die gewoonlijk wordt geëxperimenteerd en daarna wordt gepresenteerd als een tabel. De diffusiecoëfficiënttabel voor vloeistof, gas en vaste stof wordt weergegeven in de onderstaande tabel.

Veel gestelde vragen:

Vraag 1. Bespreek de factoren die worden beïnvloed Diffusiecoëfficiënt.

Oplossing: de constante diffusiecoëfficiënt van de fysieke hoeveelheid die wordt beïnvloed door enkele fysieke eigenschappen die voornamelijk de stroomsnelheid in de diffusiecoëfficiënt veroorzaken.

De factoren worden in het onderstaande gedeelte kort besproken,

1. Temperatuur zone(s)
2. Druk
3. Grootte van de moleculaire diffusiestof:
4. Oppervlakte
5. Viscositeit van het vloeibare oplosmiddel

Temperatuur:

Een molecuul van een stof als het in een snelle beweging beweegt, kan de kinetische energie bezitten. Op dat moment in het systeem wordt de fysieke eigenschapstemperatuur opgeteld, dan vermengt het molecuul van de stof zich zeer snel vanwege de aanwezigheid van de kinetische energie die door elk ander molecuul van de stof wordt ervaren.

De snelheid van temperatuur als een toename dan de snelheid van diffusiecoëfficiënt ook toeneemt en als de temperatuur als een dood dan de snelheid van diffusiecoëfficiënt is ook afneemt. Temperatuur en diffusie-coëfficient is recht evenredig met elkaar.

Druk:

In het algemeen is factordruk van invloed op de diffusiecoëfficiënt in gassensubstantie. In dit geval, wanneer de binnendruk geleidelijk toeneemt, komen de aanwezige moleculen veel dichterbij en neemt de diffusiesnelheid toe.

Lees meer over Drukvat: het zijn belangrijke feiten en 10+ toepassingen

De druksnelheid neemt toe, de diffusiesnelheid neemt ook toe en als de druksnelheid afneemt, neemt ook de diffusiesnelheid af. Temperatuur en diffusie-coëfficient is recht evenredig met elkaar.

Lees meer over Drukvatontwerp: het zijn belangrijke feiten en 5 parameters:

Grootte van het molecuul van een diffusiestof:

De grootte van het molecuul van een diffusiestof is een van de meest voorkomende en vitale factoren voor de diffusiecoëfficiënt. De beweging van het zware molecuul in het diffusiesysteem is erg traag dan het lichtere molecuul. Het diffusieproces is dus afhankelijk van de moleculen.

De snelheid van grootte van het molecuul van een diffusiesysteem neemt toe, dan neemt de snelheid van diffusie af en als de snelheid van grootte van het molecuul van een diffusiesysteem toeneemt, dan neemt de snelheid van diffusie af. Grootte van het molecuul van een diffusiesysteem en diffusiecoëfficiënt zijn indirect evenredig met elkaar.           

Oppervlakte:

In de grote hoeveelheid oppervlakte neemt de snelheid van de beweging van de diffusiecoëfficiënt toe en de snelheid zal ook sneller worden.

Viscositeit van het vloeibare oplosmiddel:

Als de viscositeit in het diffusiesysteem erg dik is, werd de diffusiecoëfficiënt lager omdat in het dikkere medium het molecuul tijd nodig heeft om op te lossen.

De viscositeitssnelheid van het vloeibare oplosmiddel van een diffusiesysteem neemt toe, vervolgens neemt de diffusiesnelheid af en als de viscositeitssnelheid van het vloeibare oplosmiddel van een diffusiesysteem toeneemt, neemt de diffusiesnelheid af. Grootte van het molecuul van een diffusiesysteem en diffusiecoëfficiënt zijn indirect evenredig met elkaar.