扩散系数计算

7.2.2扩散系数
费克定律中的扩散系数Ｄ代表单位浓度梯度下的扩散通量，它表达某个组分在介质中扩散的快
慢，是物质的一种传递性质。

一、 气体中的扩散系数
气体中的扩散系数与系统、温度和压力有关，其量级为5210/m s -。

通常对于二元气体Ａ、B
的相互扩散，Ａ在B 中的扩散系数和B 在A 中的扩散系数相等，因此可略去下标而用同一符号Ｄ
表示，即AB BA D D D ==。

表７－１给出了某些二元气体在常压下（5
1.01310Pa ⨯）的扩散系数。

150.67.410B AB A D V -=⨯μ 2/m s （７－２１）
式中，AB D －溶质Ａ在溶剂Ｂ中的扩散系数（也称无限稀释扩散系数），2/m s ；
T －溶液的温度，Ｋ；
μ－溶剂Ｂ的粘度，.Pa s ；
B M －溶剂Ｂ的摩尔质量，/kg kmol ；
φ－溶剂的缔合参数，具体值为：水2.6；甲醇1.9；乙醇1.5；苯、乙醚等不缔合的溶剂为1.0；
A V －溶质A 在正常沸点下的分子体积，3/cm mol ，由正常沸点下的液体密度来计算。

若缺
乏此密度数据，则可采用Tyn-Calus 方法估算： 1.0480.285c V V =，其中c V 为物质的临界体积（属于基
本物性），单位为3/cm mol ，见表7－４。

从（７－２１）可见，溶质Ａ在溶剂Ｂ中的扩散系数AB D 与溶质Ｂ在溶质Ａ中的扩散系数BA
D 不相等，这一点与气体扩散系数的特性明显不同，需引起注意。

对给定的系统，可由温度1T 下的扩散系数1D 推算2T 下的2D （要求1T 和2T 相差不大），如下：
21211()T D D T 2μ=μ （７－２２）
三、 生物物质的扩散系数
表７－５给出了一些生物溶质在水溶液中的扩散系数。

表7—5 生物溶质在水溶液中的扩散系数
P
M
其中，.atm）。

** P M的单位：m3溶质（标准状态）／（s?m2?atm/m）。