Коефіцієнт дифузії

Коефіцієнт дифузії — характеристика речовини, кінетичний коефіцієнт, який входить до рівняння дифузії.

Позначається здебільшого літерою D, вимірюється традиційно в см²/c. В системі SI одиницею вимірювання коефіцієнта дифузії є м²/c.

В рівнянні дифузії (закони Фіка) коефіцієнт дифузії D є сталою пропорційності між швидкістю зміни концентрації з часом і другою похідною від її просторового розподілу:

${\displaystyle {\frac {dn}{dt}}=D{\nabla n}}$.

Коефіцієнт дифузії є водночас характеристикою частинки, яка дифундує в середовищі, й цього середовища. Виділяють коефіцієнт самодифузії, який описує хаотичні зміщення атомів чи молекул речовини в цій же речовині, наприклад, коефіцієнт самодифузії води. В інших випадках використовують коефіцієнт взаємної дифузії, вказуючи як середовище, так і частку. Наприклад, коефіцієнт дифузії атома кисню в кремнії.

Коефіцієнт дифузії залежить від температури. При вищих температурах хаотичний рух атомів і молекул стає швидшим, а отже дифузія полегшується. Доволі часто ця залежність описується активаційним законом.

Випадкові блукання

При випадкових блуканнях частинки, наприклад, броунівської, коефіцієнт дифузії можна розрахувати за формулою:

${\displaystyle D={\frac {1}{6t}}\langle (x-x_{0})^{2}+(y-y_{0})^{2}+(z-z_{0})^{2}\rangle }$,

де ${\displaystyle x}$, ${\displaystyle y}$, ${\displaystyle z}$ — координати частинки у момент часу t, ${\displaystyle x_{0}}$, ${\displaystyle y_{0}}$, ${\displaystyle z_{0}}$ — її координати в початковий момент часу. Кутові дужки означають усереднення.

Див. також

• Активаційний закон дифузії
• коефіцієнт самодифузії
• Швидкість дифузії

Література

• Глосарій термінів з хімії // Й. Опейда, О. Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Донецьк : Вебер, 2008. — 758 с. —
• Кучерук І. М., Горбачук І. Т., Луцик П. П. Загальний курс фізики : навч. посібник у 3-х т. — Київ : Техніка, 2006. — Т. 2 : Електрика і магнетизм.