2.7.2. Коэффициент диффузии

Частица газа, движущаяся со скоростью vар, пробегает свободно путь λ0 до удара с другой частицей. Величина, пропорциональная произведению пути λ0 на скорость vар, определяется как коэффициент диффузии.

(единицы: см2•с-1, см•с-1, см).

В случае различных газов, имеющих соответственно концентрации nа и nb, коэффициенты собственной диффузии записываются в виде

Коэффициент взаимной диффузии обоих газов, т. е. газа (а) в газ (b) и газа (b) в (а), выражается формулой

При na = nb уравнение принимает вид

а при nb<

Более строгий анализ показывает, что формула (2.74) требует введения поправочного множителя ξd, который учитывает максвелловское распределение скоростей молекул газа

где ξd=1,5-2,2. Подставляя в уравнение (2.78) вместо λ0 и vар соответствующие величины, выражая концентрацию n через давление р и принимая значение коэффициента ξd = 2,1, получим

(единицы: см2•с-1, см, г•моль-1, К, Тор).

Из уравнения (2.79) следует, что коэффициент диффузии возрастает с повышением температуры, а также с уменьшением давления, молекулярной массы и размеров частиц.

В табл. 2.11 приведены значения коэффициентов самодиффузии некоторых газов. Видно, что для легких газов (Не, Н2) коэффициент D больше, а для тяжелых газов и паров (например, СО2, Hg) — значительно меньше.

Для случая взаимной диффузии двух газов довольно хорошее приближение к экспериментальным данным можно получить при помощи формулы

При d0а=d0b и М0а=М0b формула (2 80) сводится к выражению (2 79). В табл. 2.12 приведены значения коэффициента Dаb для некоторых газов. Наибольшее значение коэффициента диффузии в воздухе имеют водород и гелий. Эти газы (особенно гелий) находят применение для обнаружения негерметичностей.