
扩散常数(Diffusion Coefficient)是描述物质在介质中扩散速率的关键物理参数,在物理学、化学及工程领域具有重要应用。以下是其详细解释:
扩散常数(Diffusion Coefficient)指单位浓度梯度下,物质通过单位截面积的扩散通量,符号为D,国际单位为m²/s。其核心意义源于菲克第一定律: $$ J = -D frac{partial phi}{partial x} $$ 其中:
扩散常数量化了物质在介质中的迁移能力:
扩散常数受以下变量调控: |变量 |影响关系 |典型场景| |----------------|--------------------------|-----------------------------| | 温度(T)| $D propto e^{-E_a/RT}$| 高温加速分子热运动(阿伦尼乌斯方程) | | 分子大小 | $D propto 1/r$| 小分子(如H₂O)扩散快于大分子蛋白质 | | 介质粘度(η)| $D propto 1/η$| 水中扩散快于甘油中(斯托克斯-爱因斯坦方程) |
中文术语 | 英文术语 | 说明 |
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扩散常数 | Diffusion Coefficient | 核心参数,表征扩散速率 |
菲克定律 | Fick's Laws | 扩散现象的基础数学模型 |
浓度梯度 | Concentration Gradient | 驱动扩散的物理条件 |
布朗运动 | Brownian Motion | 微观扩散的动力学机制 |
扩散常数的标准定义参考国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)《物理化学术语汇编》及《Springer Materials》物理学手册。具体描述可查阅经典教材:
注:因未搜索到可验证的在线权威链接,此处仅提供文献来源。实际应用中建议通过学术数据库(如ScienceDirect, SpringerLink)检索最新研究数据。
扩散常数(Diffusion Constant)是描述物质扩散能力的核心参数,通常用符号 $D$ 表示。以下是详细解释:
扩散常数表示在单位浓度梯度下,物质通过单位面积在单位时间内的扩散量。根据菲克第一定律: $$ J = -D frac{partial C}{partial x} $$ 其中:
扩散常数的单位为面积/时间,例如平方厘米每秒($text{cm}/text{s}$)。
虽然称为“常数”,但严格来说 $D$ 可能随环境变化(如温度升高通常会增加扩散速率)。在工程或物理模型中是否将其视为常数,需根据具体精度要求和条件决定。
扩散常数是连接宏观扩散现象与微观物质传递规律的关键参数,其“常数”属性是理论简化的产物,实际应用中需结合具体场景分析。
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