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| 擴散係數 |
擴散係數——表示氣體（或固體）擴散程度的物理量。擴散係數是指當濃度梯度為一個單位時，單位時間內通過單位面積的氣體量，在氣體中，如果相距1厘米（或者每米）的兩部分，其密度相差為1克每立方厘米（或者每米），則在1秒內通過1平方厘米（或者平方米）面積上的氣體質量，規定為氣體的擴散係數。單位：cm2/S或者m2/s。
簡介
按式（2-22），擴散係數D與氣體的濃度無直接關係，它隨氣體溫度的升高及總壓強的下降而加大。這可以用氣體的分子運動論來解釋。隨着氣體溫度升高，氣體分子的平均運動動能增大，故擴散加快，而隨着氣體壓強的升高，分子間的平均自由行程減小，故擴散就減弱。當然，按狀態方程，濃度與壓力、溫度是相互關聯的，所以質擴散係數與濃度是有關的，就象導熱係數與溫度有關一樣。式（2-22)中D的單位是cm2/s，它和動量擴散係數ν=μ/ρ以及熱擴散係數α=λ/cpρ的單位相同，在計算質擴散通量或摩爾擴散通量時,D的單位要換算為m2/s。分子擴散傳質不只是在氣相和液相內進行，同樣可在固相內存在，如滲碳煉鋼、材料的提純等等。在固相中的質擴散係數比在液相中還將低大約一個數量級，這可用分子力場對過程的影響更大，使分子移動的自由度更小作為合理的定性解釋。二元混合液體的擴散係數以及氣-固、液-固之間的擴散係數，比氣之間的擴散係數要複雜得多，只有用實驗來確定。
評價
斯托克斯-愛因斯坦（Stocks-Einstein）方程是解釋粘度與擴散係數之間關係的，D*VIS=kT/6*PI*R。假設粒子半徑為R的剛球質點A在稀溶液B中擴散。這裡面存在兩個基本假設：1，球形（SPHERE），2，剛性體，這樣運動基元的擴散運動就可以看成是獨立的、與溶劑分子不相關（uncorrelated）的個體行為。SE方程的失效往往是由於這兩個基本假設的失效：1，分子非球形，2，擴散基元與溶液分子存在耦合。前者的改變產生的影響有可能相對小一些。SE方程在溫度遠高於熔點的溫度區間沒問題，因為在高溫區間，溶液中的分子可以看成無關聯的，這時候溶液中基元的弛豫基本上是純指數的。但是，最近大量的實驗結果表明（例如剛剛出來的PRL文章），當溫度低於一定的臨界值，SE方程開始失效。至於這一臨界溫度，目前沒有一個定論，有人認為可能是一個稱為TA的溫度（對於大多數液體在這個溫度下液體弛豫時間可能達到10_-7秒左右），也有最近PRL文章認為在高於液相溫度幾百度的溫度上。無論如何，SE方程的失效都是由於溶液中原子或分子之間存在着關聯，從而運動有可能變為COOPERATIVE或者COLLECTIVE的方式 。[1]