Compreender o movimento das moléculas em um meio é um aspecto importante de vários campos científicos, incluindo física, química e engenharia. Uma forma de medir esse movimento é calculando o coeficiente de difusão, que quantifica a taxa de difusão molecular em um meio. Nossa calculadora de coeficiente de difusão fácil de usar pode ajudá-lo a determinar esse valor com base na temperatura, viscosidade e peso molecular do meio.
Fórmula
O coeficiente de difusão (D) pode ser calculado usando a seguinte fórmula:
D = (k * T) / (6 * π * η * r)
Onde:
- D é o coeficiente de difusão (cm²/s)
- k é a constante de Boltzmann (1.380649 × 10^-23 J/K)
- T é a temperatura (K)
- η é a viscosidade (cP)
- r é o raio molecular (m)
É importante notar que a nossa calculadora assume que a molécula é esférica e utiliza a equação de Stokes-Einstein para determinar o coeficiente de difusão.
Exemplo
Para calcular o coeficiente de difusão de uma substância, você precisará da temperatura, da viscosidade e do peso molecular. Vamos usar os seguintes valores:
Temperatura (T): 300 K Viscosidade (η): 0.001 Pa·s Peso molecular (M): 28 g/mol
Primeiro, precisamos converter o peso molecular em raio molecular (r). Usando o peso molecular e a lei dos gases ideais, podemos estimar o raio molecular:
r ≈ (3 * M) / (4 * π * N * ρ)
Onde N é o número de Avogadro (6.022 x 10 ^ 23 mol ^ (-1)) e ρ é o densidade da substância (kg/m³). Assumindo uma densidade de 1.25 kg/m³ para nosso exemplo, obtemos:
r ≈ (3 * 28) / (4 * π * (6.022 x 10 ^ 23) * 1.25) ≈ 1.95 x 10 ^ (-10) m
Agora podemos inserir esses valores na fórmula do coeficiente de difusão:
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/ é
Portanto, o coeficiente de difusão desta substância é de aproximadamente 3.284 x 10^(-5) cm²/s.
Conclusão
A Calculadora do Coeficiente de Difusão fornece uma maneira fácil de calcular o coeficiente de difusão para uma determinada substância. Ao inserir a temperatura, a viscosidade e o peso molecular, você pode obter uma estimativa da taxa de difusão molecular. Esta informação pode ser útil em diversas aplicações, desde a compreensão dos fenômenos de transporte em materiais porosos até a análise da difusão de poluentes no ar ou na água.