質量擴散率

簡介

質量擴散率或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質量擴散率。

質量擴散率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16mm²/s，對水的擴散率則為0.0016mm²/s。

質量擴散率的國際單位制單位為m²/s，厘米-克-秒制單位則為cm²/s。

固體在不同溫度下的質量擴散率可由阿倫尼烏斯方程描述：

其中D為質量擴散率；D₀為最大的質量擴散率；E_A為擴散的活化能；T為絕對溫度（K）；k為波茲曼常數。

液體質量擴散率和溫度的關係可以由愛因斯坦關係預測：

其中下標T₁和T₂是指二個不同的溫度下的物理量；D是質量擴散率；T為絕對溫度；μ是指粘度。

氣體質量擴散率和溫度的關係可以用Chapman–Enskog理論描述，平均誤差在8%以內

其中下標1和2是指二種分子；T為絕對溫度（K）；M為莫耳質量；p是壓力；

為平均碰撞直徑（數值已列表，單位Å）；Ω是和溫度有關的碰撞積分（數值已列表，但通常數量級只為1，無因次量）；D為質量擴散率。