
擴散常數(Diffusion Coefficient)是描述物質在介質中擴散速率的關鍵物理參數,在物理學、化學及工程領域具有重要應用。以下是其詳細解釋:
擴散常數(Diffusion Coefficient)指單位濃度梯度下,物質通過單位截面積的擴散通量,符號為D,國際單位為m²/s。其核心意義源于菲克第一定律: $$ J = -D frac{partial phi}{partial x} $$ 其中:
擴散常數量化了物質在介質中的遷移能力:
擴散常數受以下變量調控: |變量 |影響關系 |典型場景| |----------------|--------------------------|-----------------------------| | 溫度(T)| $D propto e^{-E_a/RT}$| 高溫加速分子熱運動(阿倫尼烏斯方程) | | 分子大小 | $D propto 1/r$| 小分子(如H₂O)擴散快于大分子蛋白質 | | 介質粘度(η)| $D propto 1/η$| 水中擴散快于甘油中(斯托克斯-愛因斯坦方程) |
中文術語 | 英文術語 | 說明 |
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擴散常數 | Diffusion Coefficient | 核心參數,表征擴散速率 |
菲克定律 | Fick's Laws | 擴散現象的基礎數學模型 |
濃度梯度 | Concentration Gradient | 驅動擴散的物理條件 |
布朗運動 | Brownian Motion | 微觀擴散的動力學機制 |
擴散常數的标準定義參考國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)《物理化學術語彙編》及《Springer Materials》物理學手冊。具體描述可查閱經典教材:
注:因未搜索到可驗證的線上權威鍊接,此處僅提供文獻來源。實際應用中建議通過學術數據庫(如ScienceDirect, SpringerLink)檢索最新研究數據。
擴散常數(Diffusion Constant)是描述物質擴散能力的核心參數,通常用符號 $D$ 表示。以下是詳細解釋:
擴散常數表示在單位濃度梯度下,物質通過單位面積在單位時間内的擴散量。根據菲克第一定律: $$ J = -D frac{partial C}{partial x} $$ 其中:
擴散常數的單位為面積/時間,例如平方厘米每秒($text{cm}/text{s}$)。
雖然稱為“常數”,但嚴格來說 $D$ 可能隨環境變化(如溫度升高通常會增加擴散速率)。在工程或物理模型中是否将其視為常數,需根據具體精度要求和條件決定。
擴散常數是連接宏觀擴散現象與微觀物質傳遞規律的關鍵參數,其“常數”屬性是理論簡化的産物,實際應用中需結合具體場景分析。
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