2020-09-25 05:03:39

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凝聚态物理学
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任何物质都不停的在做不规则运动(分子运动论);扩散是指某种物质的分子通过不规则运动、扩散运动而进入到其他物质里的过程;气体扩散是指某种气体分子通过扩散运动而进入到其它气体里;因为气体分子的不规则运动比较激烈,所以扩散比较明显。

基本信息

  • 中文名称

    气体扩散

  • 外文名称

    gas diffusion

  • 原理

    气体分子在做无规则的热运动

  • 计算方法

    称量扩散管在一定时间内质量损失

折叠 编辑本段 原理

气体分子在做无规则热运动

扩散是由于微粒(分子、原子等)的热运动而产生的物质迁移现象。可由一种或多种物质在气、液或固相的同一相内或不同相间进行,主要由于浓度差,也可由于温度差和湍流运动等。微粒从浓较大的区域向较小的区域迁移,直到一相内各部分的浓度达到一致或两相间的浓度达到平衡为止。

扩散速度在气体中最大,液体中次之,固体中最小。浓度差愈大,微粒质量愈小,温度愈高,扩散也愈快。

折叠 编辑本段 气体扩散

分离气体混合物的一种方法。根据气体分子运动学说和气体扩散定律,当气体混合物是在容器内时,轻分子的运动速度快,撞击器壁的机会多;重分子的运动速度慢,撞击器壁的机会少。如果器壁具有无数微孔,每孔只容许分子单独通过,则轻分子通过器壁的机会一定比重分子多。扩散结果是器内的轻分子相对地减少,富集于器外;器内的重分子相对地增加,并富集于器内。因此可以得到一定程度的分离。这种方法主要用于分离同位素。对分子量相差很小的混合气体,如铀235和铀238的六氟化物,必须连续进行多次,才能达到所需要的分离程度。

折叠 编辑本段 计算方法

扩散率计算

扩散率是用精密天平称量扩散管在一定的时间间隔内质量的损失而测得的,并按下式计算。

式中Dr--扩散率,μg/min;

m--扩散管的失重量,g;

t--称量的时间间隔,min。

若已知扩散率Dr(实测值)和稀释气的流量,则可按下式计算标准气体的组分含量。

式中C--标准气体含量,μg/L

Dr--扩散率,μg/min;

F--稀释气体流量,mL/min;

k--由气体的种类所决定的常数,k=22.4W×(273+t)×1273×P/760;

w--组分气体的相对分子质量;

t--温度,℃

P--大气压,mmHg。

折叠 编辑本段 相关理论

分子动理论

人们从分子运动的微观模型出发,给出某些简化的假定,结合概率和统计力学的知识,提出了气体分子动理论,其主要如下:

(1)气体是由分子组成的,分子是很小的粒子,彼此间的距离比分子的直径大许多,分子体积与气体体积相比可以略而不计。

(2)气体分子以不同的速度在各个方向上处于永恒的无规则运动之中。典型事例是扩散现象布朗运动

(3)除了在相互碰撞时,气体分子间相互作用是很微弱的,甚至是可以忽略的。

(4)气体分子相互碰撞或对器壁的碰撞都是弹性碰撞。

(5)分子的平均动能与热力学温度成正比。

(7)分子间存在着相互作用力。分子间同时存在着引力和斥力,引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,但斥力的变化比引力快,实际表现出来的是引力和斥力的合力。

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