Comprender el movimiento de las moléculas en un medio es un aspecto importante de varios campos científicos, incluidos la física, la química y la ingeniería. Una forma de medir este movimiento es calculando el coeficiente de difusión, que cuantifica la tasa de difusión molecular en un medio. Nuestra calculadora de coeficiente de difusión fácil de usar puede ayudarlo a determinar este valor en función de la temperatura, la viscosidad y el peso molecular del medio.
Fórmula
El coeficiente de difusión (D) se puede calcular mediante la siguiente fórmula:
D = (k * T) / (6 * π * η * r)
Lugar:
- D es el coeficiente de difusión (cm²/s)
- k es la constante de Boltzmann (1.380649 × 10^-23 J/K)
- T es la temperatura (K)
- η es la viscosidad (cP)
- r es el radio molecular (m)
Es importante tener en cuenta que nuestra calculadora supone que la molécula es esférica y utiliza la ecuación de Stokes-Einstein para determinar el coeficiente de difusión.
Ejemplo
Para calcular el coeficiente de difusión de una sustancia, necesitarás la temperatura, la viscosidad y el peso molecular. Utilicemos los siguientes valores:
Temperatura (T): 300 K Viscosidad (η): 0.001 Pa·s Peso molecular (M): 28 g/mol
Primero, necesitamos convertir el peso molecular al radio molecular (r). Usando el peso molecular y la ley de los gases ideales, podemos estimar el radio molecular:
r ≈ (3 * M) / (4 * π * N * ρ)
Donde N es el número de Avogadro (6.022 x 10^23 mol^(-1)) y ρ es el densidad de la sustancia (kg/m³). Suponiendo una densidad de 1.25 kg/m³ para nuestro ejemplo, obtenemos:
r ≈ (3 * 28) / (4 * π * (6.022 x 10^23) * 1.25) ≈ 1.95 x 10^(-10) m
Ahora podemos introducir estos valores en la fórmula del coeficiente de difusión:
D = (1.380649 × 10^-23 J/K * 300 K) / (6 * π * 0.001 Pa·s * 1.95 x 10^(-10) m) * 10000 ≈ 3.284 x 10^(-5) cm²/ s
Entonces, el coeficiente de difusión de esta sustancia es aproximadamente 3.284 x 10^(-5) cm²/s.
Conclusión
La Calculadora del coeficiente de difusión proporciona una manera sencilla de calcular el coeficiente de difusión de una sustancia determinada. Al ingresar la temperatura, la viscosidad y el peso molecular, puede obtener una estimación de la tasa de difusión molecular. Esta información puede resultar útil en diversas aplicaciones, desde comprender los fenómenos de transporte en materiales porosos hasta analizar la difusión de contaminantes en el aire o el agua.