傳遞擴散係數包括兩個方面，一個是傳遞係數，另一個是擴散係數。二者在化學、熱力學，分散系學上都有極為廣闊的套用。
基本介紹
- 中文名：傳遞擴散係數
- 外文名：Transmission Diffusion Coefficient
- 套用學科：物理學、化學
- 本質：分子動理論
傳遞過程與擴散過程,傳遞擴散係數相關簡介,
傳遞過程與擴散過程
傳遞過程也稱傳遞現象，指物系內某物理量從高強度區域自動地向低強度區域轉移的過程，是自然界和生產中普遍存在的現象。對於物系的每一個具有強度性質的物理量（如速度、溫度、濃度）來說，都存在著相對平衡的狀態。當物系偏離平衡狀態時，就會發生某種物理量的這種轉移過程，使物系趨向平衡狀態，所傳遞的物理量可以是質量、能量、動量或電量等。例如物系內溫度不均勻，則熱量將由高溫區向低溫區傳遞。在化工生產中所處理的物料主要是流體，所涉及到的只是動量、熱量和質量。因此，在化工中傳遞過程常用作流體中的動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞三種傳遞過程的總稱。在化工設備中，因所發生的過程不同，三種傳遞過程可能分別單獨存在；也可能是其中任意兩種或三種過程同時存在。對這三種傳遞現象的物理化學原理和計算方法的研究，是單元操作和化學反應工程研究的基礎。所以，傳遞過程是化學工程的一個分支。
擴散則是物質分子從高濃度區域向低濃度區域轉移，直到均勻分布的現象。擴散的速率與物質的濃度梯度成正比。由於分子(原子等)的熱運動而產生的物質遷移現象．一般可發生在一種或幾種物質於同一物態或不同物態之間，由不同區域之間的濃度差或溫度差所引起，前者居多．一般從濃度較高的區域向較低的區域進行擴散，直到同一物態內各部分各種物質的濃度達到均勻或兩種物態間各種物質的濃度達到平衡為止．顯然，由於分子的熱運動，這種“均勻”、“平衡”都屬於“動態平衡”，即在同一時間內，界面兩側交換的粒子數相等，如紅棕色的二氧化氮氣在靜止的空氣中的散播，藍色的硫酸銅溶液與靜止的水相互滲入，鋼製零件表面的滲碳以及使純淨半導體材料成為N型或P型半導體摻雜工藝等等都是擴散現象的具體體現；在電學中半導體PN結的形成過程中，自由電子和空穴的擴散運動是基本依據．擴散速度在氣體中最大，液體中其次，固體中最小，而且濃度差越大、溫度越高、參與的粒子質量越小，擴散速度也越大。
傳遞擴散係數相關簡介
傳遞係數是根據速率等於推動力除以阻力的一般規律，傳遞係數的倒數即為此傳遞過程中的傳遞阻力。由於濃度有多種單位，所以傳遞係數也有相應的多種單位。傳遞係數與傳熱係數類似，與流體物性、流動狀況以及界面的幾何形狀和尺寸等因素有關，是傳遞研究的中心問題之一。而擴散係數是因分子擴散而產生的分子通量和分子濃度梯度之間的比例。在菲克定律及許多物理化學的方程中都有提及擴散係數。擴散係數一般都是用在多成分的系統中，會列出二個成分，而且成對比較。此成分的擴散係數越高，它越容易擴散到其他成分中。一般而言，一般化合物對空氣的質量擴散率約為對水的質量擴散率的10000倍，二氧化碳對空氣的質量擴散率為16 mm2/s，對水的擴散率則為0.0016 mm2/s。關於物質擴散過程的描述，由菲克定律給出：
（1）在單位時間內通過垂直於擴散方向的單位截面積的擴散物質流量（稱為擴散通量Diffusion flux，用J表示）與該截面處的濃度梯度(Concentration gradient)成正比，也就是說，濃度梯度越大，擴散通量越大。這就是菲克第一定律。
（2）菲克第二定律是在第一定律的基礎上推導出來的。菲克第二定律指出，在非穩態擴散過程中，在距離x處，濃度隨時間的變化率等於該處的擴散通量隨距離變化率的負值。
