有効拡散率計算機

あなたの愛を示してください:

バルク拡散率（D）：

多孔度（ε）：

曲がり具合（τ）：

有効拡散率（D_eff）：

この 有効拡散率計算機 物質が拡散する速度を推定する 多孔質材料多孔性と屈曲性が粒子の動きにどのような影響を与えるかを考慮した上で、 化学物質エンジニアリング, 環境科学, 材料科学.

土壌、触媒、膜などの多孔質システムでは、粒子は直線的に移動するのではなく、細孔や障壁によって複雑な経路を辿ります。この計算機は、研究者やエンジニアが実際の輸送条件を反映してバルク拡散値を調整するのに役立ちます。

このツールは、 化学工学および材料科学計算機 カテゴリ。

有効拡散率計算機の計算式

D_eff:
有効拡散係数 — 物質が多孔質媒体をどのように移動するかを示す調整拡散係数です。単位は通常、 平方メートル/秒 or cm²/秒.

D:
バルク拡散率 — これは、空気や水のような開放的で非制限的な媒体における拡散速度です。D_effと同じ単位を使用してください。

ε（イプシロン）:
多孔度とは、物質の総体積のうち、空隙または細孔で構成されている割合のことです。 無次元 範囲は 0 (気孔なし) から 1 (完全に気孔あり) までです。

τ（タウ）:
屈曲度 — 拡散粒子の経路がどの程度曲がりくねっているかを表す尺度。 無次元通常は 1 より大きくなります。曲がり具合が大きければ大きいほど、粒子が媒体中を移動することが難しくなります。

この式は、実際の条件下でガス、液体、イオンなどの物質が多孔質バリアを通過する効率をシミュレートするのに役立ちます。

材料タイプ	多孔度（ε）	曲がり具合（τ）	典型的なD_eff / D比
詰め砂	0.35	2.5	0.14
粘土質土壌	0.45	4.0	0.11
オープンフォーム	0.80	1.5	0.53
活性炭	0.60	3.0	0.20
セラミックフィルター	0.25	2.0	0.13

この表は、完全な計算を行わずに概算を知りたいエンジニアや研究者にとって役立ちます。

問題：
活性炭を通して拡散するガスの有効拡散率を計算します。

与えられた：

ステップ1: 数式を適用する

D_eff = 1.2 × 10⁻⁵ × (0.60 / 3.0)
D_eff = 1.2 × 10⁻⁵ × 0.20 = 2.4 × 10⁻⁶ m²/s

結果：
活性炭の有効拡散係数は 2.4 × 10⁻⁶ m²/s

Q1: 有効拡散率がバルク拡散率より低いのはなぜですか?

A: 多孔質材料では、粒子はより長い経路をたどり、抵抗に遭遇します。多孔性によって空間は狭くなり、屈曲性によって経路は長くなります。これらが相まって、自由空間と比較して実際の拡散速度は低下します。

Q2: この式は液体や気体にも使えますか？

A: はい。このモデルは、バルク拡散率と材料特性が分かっていれば、多孔質媒体を通過する気体と液体の両方の拡散に適用できます。

Q3: 曲がり具合は常に 1 より大きいですか?

A: はい。屈曲度が1の場合、直線経路を意味しますが、多孔質システムではほとんど発生しません。実際のケースでは、通常は1.5から5以上です。