媒体中の分子の動きを理解することは、物理学、化学、工学などのさまざまな科学分野の重要な側面です。この動きを測定する 1 つの方法は、媒体内の分子の拡散速度を定量化する拡散係数を計算することです。当社の使いやすい拡散係数計算ツールは、媒体の温度、粘度、分子量に基づいてこの値を決定するのに役立ちます。
式
拡散係数 (D) は、次の式を使用して計算できます。
D = (k * T) / (6 * π * η * r)
どこ：
- D は拡散係数 (cm²/s)
- k はボルツマン定数 (1.380649 × 10^-23 J/K)
- T は温度 (K)
- η は粘度 (cP) です。
- r は分子半径 (m)
私たちの計算機は分子が球形であると仮定し、ストークス アインシュタイン方程式を使用して拡散係数を決定することに注意することが重要です。
例
物質の拡散係数を計算するには、温度、粘度、分子量が必要です。次の値を使用してみましょう。
温度 (T): 300 K 粘度 (η): 0.001 Pa・s 分子量 (M): 28 g/mol
まず、分子量を分子半径 (r) に変換する必要があります。分子量と理想気体の法則を使用して、分子半径を推定できます。
r ≈ (3 * M) / (4 * π * N * ρ)
ここで、N はアボガドロ数 (6.022 x 10^23 mol^(-1))、ρ はアボガドロ数です。 密度 物質の量 (kg/m1.25)。この例で密度を XNUMX kg/mXNUMX と仮定すると、次のようになります。
r ≈ (3 * 28) / (4 * π * (6.022 x 10^23) * 1.25) ≈ 1.95 x 10^(-10) m
ここで、これらの値を拡散係数の式に代入できます。
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
したがって、この物質の拡散係数は約 3.284 x 10^(-5) cm²/s となります。
まとめ：
拡散係数計算ツールは、特定の物質の拡散係数を計算する簡単な方法を提供します。温度、粘度、分子量を入力すると、分子の拡散速度の推定値を得ることができます。この情報は、多孔質材料内の輸送現象の理解から、空気や水中の汚染物質の拡散の分析まで、さまざまな用途に役立ちます。