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扩散系数计算说课讲解.doc
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1、扩散系数计算精品文档7.2.2扩散系数费克定律中的扩散系数代表单位浓度梯度下的扩散通量,它表达某个组分在介质中扩散的快慢,是物质的一种传递性质。一、 气体中的扩散系数气体中的扩散系数与系统、温度和压力有关,其量级为。通常对于二元气体、B的相互扩散,在B中的扩散系数和B在A中的扩散系数相等,因此可略去下标而用同一符号表示,即。表给出了某些二元气体在常压下()的扩散系数。对于二元气体扩散系数的估算,通常用较简单的由富勒(Fuller)等提出的公式: ()式中,、B二元气体的扩散系数,;气体的总压,;气体的温度,;、组分、B的摩尔质量,;、组分、B分子扩散体积,。一般有机化合物可按分子式由表查相应的
2、原子扩散体积加和得到,某些简单物质则在表种直接列出。表7 某些二元气体在常压下()的扩散系数系统温度/K扩散系数/(10-5m2/s)系统温度/K扩散系数/(10-5m2/s)H2空气2736.11甲醇空气2731.32He空气3177.56乙醇空气2731.02O2空气2731.78正丁醇空气2730.703Cl2空气2731.24苯空气2980.962H2O空气2732.20甲醇空气2980.8442982.56H2CO2736.513323.05H2CO22735.50NH3空气2731.98H2N22736.89CO2空气2731.382947.632981.64H2NH32987.8
3、3SO2空气2931.22HeAr2987.29表原子扩散体积和分子扩散体积原子扩散体积v/(cm3/mol)分子扩散体积v/( cm3/mol)原子扩散体积v/(cm3/mol)分子扩散体积v/( cm3/mol)C 15.9He 2.67S 22.9CO 18.0H 2.31Ne 5.98CO2 26.9O 6.11Ar 16.2N2O 35.9N 4.54Kr 24.5NH3 20.7芳香族环 -18.3Xe 32.7H2O 13.1杂环 -18.3H2 6.12SF6 71.3F 14.7D2 6.84Cl2 38.4CL 21.0N2 18.5Br2 69.0Br 21.9O2 16
4、.3SO2 41.8I 29.8空气19.7注:已列出分子扩散体积的,以后者为准。式的相对误差一般小于。二、 液体中的扩散系数由于液体中的分子要比气体中的分子密集得多,因此也体的扩散系数要比气体的小得多,其量级为。表给出了某些溶质在液体溶剂中的扩散系数。表 溶质在液体溶剂中的扩散系数(溶质浓度很低)溶质溶剂温度K扩散系数/(10-9m2/s)溶质溶剂温度K扩散系数/(10-9m2/s)NH3水2851.64乙酸水2981.262881.77丙酸水2981.01O2水2911.98HCl(9kmol/m3)水2833.302982.41(2.5kmol/m3)2832.50CO2水2982.00
5、苯甲酸水2981.21H2水2984.80丙酮水2981.28甲醇水2881.26乙酸苯2982.09乙醇水2830.84尿素乙醇2850.542981.24水乙醇2981.13正丙醇水2880.87KCl水2981.87甲酸水2981.52KCl1,2乙二醇2980.119乙酸水2830.769对于很稀的非电解质溶液(溶质溶剂),其扩散系数常用Wilke-Chang公式估算: ()式中,溶质在溶剂中的扩散系数(也称无限稀释扩散系数),;溶液的温度,;溶剂的粘度,;溶剂的摩尔质量,;溶剂的缔合参数,具体值为:水2.6;甲醇1.9;乙醇1.5;苯、乙醚等不缔合的溶剂为1.0;溶质A在正常沸点下的
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