Diffusiekoëffisiënt en viskositeit: verwantskap en impak


Diffusiekoëffisiënt verwys bloot na die tempo of hoe vinnig een stof in die ander diffundeer en Viskositeit is die weerstand teen enige vloei. Hier sal ons die verband tussen diffusiekoëffisiënt en viskositeit bespreek.

Die aanvanklike vereiste vir begrip van hierdie artikel is om beide die terme Diffusiekoëffisiënt en Viskositeit te ken. Daarna kan ons die verhouding tussen hulle en ook die impak op mekaar behoorlik visualiseer.

Wat is diffusiekoëffisiënt?

Insluitend Fick se eerste en tweede wet, is diffusiekoëffisiënt 'n belangrike parameter in baie vergelykings in Fisika en Chemie.

Verspreidingskoëffisiënt beeld die diffusiemobiliteit uit, hoe hoër die Diffusiwiteits- of Diffusiekoëffisiënt van 'n stof in vergelyking met die ander in 'n paar spesies, hoe vinniger meng hulle in mekaar.

Diffusiekoëffisiënt is die parameter wat meet hoe vinnig een saak in die ander diffundeer. Die SI-eenheid van Diffusiwiteit is m2/ S

Ons kan die wiskundige uitdrukking vir Diffusiekoëffisiënt uit Fick se wette kry.

Van Fick se eerste wet, weet ons dat molekules beweeg van 'n gebied van hoër konsentrasie na laer konsentrasie wat beteken dat dit die diffusiewe vloed direk in verband bring met die gradiënt van konsentrasie.

Waar J: diffusie vloed

            D: diffusiwiteit

             x: posisie

Uit Fick se tweede wet, berekening van konsentrasieverandering van 'n vloeistof met betrekking tot tydperk is moontlik.

Waar, D: diffusiwiteit

                t: tyd

                x: posisie

Wat is viskositeit?

 Viskositeit is weerstandskrag wat 'n deeltjie ervaar teen sy beweging.

Viskositeit word ervaar tydens die relatiewe beweging tussen twee lae van 'n vloeistof. Dit is die wrywingsweerstand wanneer lae vloeistof oor mekaar gly tydens hul beweging.

Verspreiding van twee vloeistowwe met verskillende viskositeit; Beeldkrediet: Wikipedia

Wanneer 'n vloeistof as 'n smeermiddel gebruik word en tydens vervoer deur pypleidings, speel viskositeit 'n groot rol om die kragte te bepaal wat oorkom kan word. In sekere prosesse soos oppervlakbedekking, bespuiting en spuitgiet, ens. beheer viskositeit die vloei van die vloeistof.

Hoe beïnvloed viskositeit diffusie?

Viskositeit is 'n parameter wat die verspreidingstempo bepaal.

Diffusie is die verspreiding van molekules of atome van 'n hoër na laer konsentrasiegebied en Viskositeit beeld die intermolekulêre wrywing van 'n vloeistof uit wat sy beweging beperk. Aangesien diffusie niks anders as die beweging van molekules is nie en viskositeit die beperking op beweging is, beïnvloed viskositeit dus diffusie direk.

Verspreiding van ink in water: Beeldkrediet:flickr

Diffusiekoëffisiënt en viskositeit
Koppie tee met gietende heuning; Beeldkrediet: Unspalsh

In die geval van 'n vloeistof (kan vloeistof of gas wees) met 'n hoë viskositeit, is die intermolekulêre wrywing of botsing tussen die deeltjies ook hoog, wat die vrye beweging van deeltjies verhoed wat 'n lae diffusietempo tot gevolg het.

Aan die ander kant as die vloeistof minder viskeus is, die intermolekulêre spasie tussen die deeltjies meer is en hulle kan makliker beweeg of diffundeer, gaan die diffusietempo outomaties op.

Diffusiekoëffisiënt Viskositeitsverhouding

Diffusiwiteit of Diffusiekoëffisiënt(D) word deur verskeie faktore beïnvloed, een daarvan is Viskositeit.

Diffusie vind plaas as gevolg van die ewekansige beweging van deeltjies binne 'n sisteem en diffusiekoëffisiënt verwys hoe vinnig hierdie molekules beweeg om ewewigstoestand te bereik. Viskositeit ontstaan ​​as gevolg van die interaksie van molekules van 'n vloeistof in die vorm van 'n interne wrywingskrag wat die algehele relatiewe beweging van die deeltjies vertraag.

Viskositeit en atoomdiffusie is die onderling verwante eienskappe wat vloeistofdinamika beheer. Stokes Einstein-verwantskap word algemeen gebruik om bereken die diffusiekoëffisiënte van atome of molekules van 'n vloeistof vanaf die viskositeit en omgekeerd.

waar, kB = 1.38 × 10-23J/K is die Boltzmann-konstante

             D is verspreidingskoëffisiënt.

             r_{H} is sy hidrodinamiese radius.

is die viskositeit oplosmiddel.

             T is die absolute temperatuur.

Van (1),

Polimeerverspreidingskoëffisiënt en viskositeit

Diffusieproses in polimeer is krities en die diffusietempo moet tussen vastestof en vloeistof lê.

Nie-Newtonse vloeistowwe het 'n hoë viskositeit as gewone vloeistowwe, en het dus 'n lae diffusiekoëffisiënt.

Studie van migrasie van klein molekules in polimariese materiaal soos in droging van polimariese verpakking, beheerde geneesmiddelaflewering, vorming van films en membraanskeiding is belangrik.

Omdat dit sou help om die te skat diffusiekoëffisiënt by 'n spesifieke konsentrasie en temperatuur wat andersins eksperimenteel gemeet moet word van geval tot geval basis.

Diffusiekoëffisiënt en konsentrasie

Verspreiding van 'n saak vind hoofsaaklik plaas as gevolg van die konsentrasieverskille deur die mengsel of oplosmiddel.

'n Steiler konsentrasiegradiënt lei tot vinniger diffusie in 'n oplossing. Molekules van hoër konsentrasiegebied beweeg vinniger na die laer konsentrasiegebied om 'n ewewigstoestand te bereik.

Aangesien die opgeloste stowwe eweredig deur die oplossing versprei ('n ewewigstoestand bereik), vertraag die diffusietempo ook.

Konsentrasie van 'n oplossing is die hoeveelheid van een opgeloste stof teenwoordig in 'n bepaalde hoeveelheid oplosmiddel. Byvoorbeeld, in 'n mengsel van suiker en water is die hoeveelheid suiker die konsentrasie daarvan. Konsentrasie speel 'n deurslaggewende rol om baie eienskappe van die oplossing te bepaal.

Diffusiekoëffisiënt word geassosieer met die ewekansige beweging van die opgeloste stof wat hoofsaaklik deur die verskil in konsentrasie regdeur die oplossing beheer word.

Ons kan dus sê Diffusiekoëffisiënt(D) is direk eweredig aan konsentrasiegradiënt.

Diffusiekoëffisiënt en konsentrasieverhouding

Diffusie- of Diffusiekonstante(D) is die konstante van proporsionaliteit wat in Fick se wet voorkom, wat 'n direkte verband gee tussen diffusiekoëffisiënt en konsentrasie.

Volgens Fick se Eerste wet van diffusie is die molêre vloed as gevolg van diffusie eweredig aan die konsentrasiegradiënt waar molêre vloed verwys na die hoeveelheid stof wat deur 'n eenheidsoppervlakte binne 'n eenheidstydinterval vloei en konsentrasiegradiënt die verandering in die waarde van hoeveelheid is .

Van Fick se eerste wet ons kry die volgende vergelyking:

Waar J: diffusie vloed

            D: diffusiwiteit

             x: posisie

Waarom versprei hoër konsentrasies vinniger?

Konsentrasiegradiënt is die hoofparameter van Diffusiemeganisme.

Die beweging van deeltjies binne 'n oplossing word beïnvloed deur die aantal molekules in 'n bepaalde hoeveelheid oplosmiddel of die konsentrasie daarvan in daardie gebied. Deeltjies is altyd geneig om van hoër konsentrasiegebied na laer konsentrasiegebied te beweeg totdat hulle eweredig in die oplossing diffundeer.

Geen energie-invoer word vir hierdie doel benodig nie, die konsentrasiegradiënt self tree op soos gestoorde potensiële energie wat die beweging van die deeltjies verbeter.

Diffusie; Beeldkrediet: Wikipedia

Hoe beïnvloed grootte verspreidingskoëffisiënt?

Molekulêre grootte van diffuse materie is een van parameters wat diffusiekoëffisiënt beïnvloed.

In 'n oplossing is die ligter deeltjies vinniger as die swaarder. Dit is dus onbewus dat in 'n oplossing wat bestaan ​​uit deeltjies van verskillende groottes met verskillende spoed beweeg. 'n Ligter deeltjie beweeg vinniger en bereik die ewewigstoestand binne 'n korter tydperk.

Diffusiekoëffisiënt beeld die verspreidingstempo uit of tyd wat die molekules binne 'n sisteem neem om eweredig te versprei. As ons twee oplossings oorweeg Xen Y en oplossing X het meer kleiner deeltjies in vergelyking met oplossing Y dan oplossing X sal die ewewigstoestand binne 'n korter tydperk as oplossing bereik Y .  

Om meer te weet oor diffusiekoëffisiënt (Klik Hier)

Sangeeta Das

Ek is Sangeeta Das. Ek het my Meestersgraad in Meganiese Ingenieurswese voltooi met spesialisering in IC-enjin en motors. Ek het ongeveer tien jaar ondervinding wat die industrie en akademie insluit. My belangstellingsgebied sluit IC-enjins, aërodinamika en vloeistofmeganika in. Jy kan my bereik by https://www.linkedin.com/in/sangeeta-das-57233a203/

Onlangse plasings