ガス混合物の質量拡散率：温度と圧力依存
質量拡散率（D）は、ガス混合物の1つの成分が他の成分を介してどれだけ速く拡散するかを測定する尺度です。温度や圧力など、いくつかの要因の影響を受けています。これらが拡散性にどのように影響するかは次のとおりです。
温度：
* 直接比例： 温度が上昇すると、一般に質量拡散率が増加します。これは、より高い温度が次のようにつながるためです
* 運動エネルギーの増加： 分子はより速く移動し、より頻繁に衝突し、拡散を促進します。
* 粘度の低下： ガスは粘性が少なくなり、拡散に対する耐性が少なくなります。
* 経験的関係： 拡散率の温度依存性は、 chapman-enskog方程式によってよく説明されています。 、これはほぼ線形関係を示しています Dと絶対温度の平方根の間：
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d ∝√t
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圧力：
* 逆比例： 圧力が増加すると、質量拡散率は一般に低下します。これは：
* 衝突の増加： より高い圧力は、分子間のより頻繁な衝突につながり、拡散を妨げます。
* 平均自由パスの減少： 分子が移動する平均距離は、別のものと衝突する前に移動し、分子が自由に移動するのが難しくなります。
* 経験的関係： 拡散率の圧力依存性は、しばしば次の方程式によって説明されます ：
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d∝1/p
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重要なメモ：
* 理想的なガスの仮定： これらの関係は、一般に理想的なガス混合物に有効です。実際のガスは、この理想的な行動から逸脱を示す可能性があります。
* その他の要因： 温度と圧力に加えて、拡散性は以下の影響を受けます。
* 分子サイズと形状： 大きな分子は、小さな分子よりも遅く拡散します。
* 混合物の組成： さまざまなガス成分が異なって相互作用し、拡散に影響を与えます。
* 3番目のコンポーネントの存在： 多成分混合物では、1つの成分の拡散率は、他の成分の存在によって影響を受ける可能性があります。
実際的な意味：
* 化学プロセス： 温度と圧力の拡散性に対する影響を理解することは、気相反応と物質移動を伴う化学プロセスの設計と最適化において重要です。
* 環境アプリケーション： 拡散性は、大気汚染分散において重要な役割を果たします。そこでは、温度と圧力の変動が、汚染物質が空気中をどのように移動するかに影響します。
* 生物学的システム： 拡散は、肺内のガスの輸送や血流中の栄養素の送達など、生物系では不可欠です。
質量拡散性に影響を与える要因を理解することにより、エンジニアと科学者はさまざまな用途の拡散速度を予測および制御できます。
