鋁擴(kuò)散系數(shù)? 擴(kuò)散系數(shù)的物理意義?
一、鋁擴(kuò)散系數(shù)?
通過(guò)對(duì)其滲層中鋁濃度分布曲線的分析,基于一定的假設(shè),采用有限元差分法分別計(jì)算了800℃,900℃的滲層中的Fe-Al互擴(kuò)散系數(shù)。結(jié)果表明:800℃時(shí)互擴(kuò)散系數(shù)是隨著鋁濃度的增加而增大的,其數(shù)量級(jí)變化范圍為10~(-12)~10~(-11)。而900℃時(shí)互擴(kuò)散系數(shù)的數(shù)量級(jí)變化范圍為10~(-11)~10~(-10)。在相同鋁濃度的情況下,900℃時(shí)的互擴(kuò)散系數(shù)要比800℃時(shí)的互擴(kuò)散系數(shù)大1個(gè)數(shù)量級(jí)。這也說(shuō)明了濃度和溫度對(duì)互擴(kuò)散系數(shù)有較大的影響。為Fe-Al金屬間化合物涂層的生產(chǎn)應(yīng)用提供了一定的理論基礎(chǔ)。
二、擴(kuò)散系數(shù)的物理意義?
擴(kuò)散系數(shù)——表示氣體(或固體)擴(kuò)散程度的物理量。擴(kuò)散系數(shù)是指當(dāng)濃度梯度為一個(gè)單位時(shí),單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的氣體量, 在氣體中,如果相距1厘米(或者每米)的兩部分,其密度相差為1克每立方厘米(或者每米),則在1秒內(nèi)通過(guò)1平方厘米(或者平方米)面積上的氣體質(zhì)量,規(guī)定為氣體的擴(kuò)散系數(shù)。單位:cm2/S或者m2/s
三、金屬的熱擴(kuò)散系數(shù)?
熱擴(kuò)散系數(shù)
熱擴(kuò)散系數(shù)是反映溫度不均勻的物體中溫度均勻化速度的物理量。
基本信息
中文名
熱擴(kuò)散系數(shù)
應(yīng)用學(xué)科
熱力學(xué),傳熱學(xué)
相關(guān)概念
熱導(dǎo)率
基本介紹
熱擴(kuò)散系數(shù)
[中文]: 熱擴(kuò)散系數(shù)
[英文]: thermal diffusion coefficient ;thermal diffusivity; thermal degradation;thermal coefficient of expansion
定義
α=λ/ρc
α稱為熱擴(kuò)散率或熱擴(kuò)散系數(shù)(thermal diffusivity),單位m^2/s.
式中:
λ:導(dǎo)熱系數(shù),單位W/(m·K);
ρ:密度,單位kg/m^3
c:熱容,單位J/(kg·K).
物理意義
以物體受熱升溫的情況為例來(lái)分析。在物體受熱升溫的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程中,進(jìn)入物體的熱量沿途不斷地被吸收而使局部溫度升高,在此過(guò)程持續(xù)到物體內(nèi)部各點(diǎn)溫度全部扯平為止。由熱擴(kuò)散率的定義α=λ/ρc 可知:
(1) 物體的導(dǎo)熱系數(shù)λ越大,在相同的溫度梯度下可以傳導(dǎo)更多的熱量。
(2) 分母ρc是單位體積的物體溫度升高1℃所需的熱量。ρc 越小,溫度升高1℃所吸收的熱量越小,可以剩下更多熱量繼續(xù)向物體內(nèi)部傳遞,能使物體各點(diǎn)的溫度更快地隨界面溫度的升高而升高。
熱擴(kuò)散率α是λ與1/ρc兩個(gè)因子的結(jié)合。α越大,表示物體內(nèi)部溫度扯平的能力越大,因此而有熱擴(kuò)散率的名稱。這種物理上的意義還可以從另一個(gè)角度來(lái)加以說(shuō)明,即從溫度的角度看,α越大,材料中溫度變化傳播的越迅速??梢?jiàn)α也是材料傳播溫度變化能力大小的指標(biāo),因而有導(dǎo)溫系數(shù)之稱。
四、鋰離子擴(kuò)散系數(shù)?
鋰離子電池的擴(kuò)散系數(shù),指鋰離子在電解質(zhì)中的擴(kuò)散系數(shù)De和其在固相電極中的擴(kuò)散系數(shù)Ds。簡(jiǎn)單地說(shuō),大倍率充放電時(shí),電化學(xué)反應(yīng)劇烈,反應(yīng)生成的電子可以快速通過(guò)電極導(dǎo)出,而電解液的卻來(lái)不及把鋰離子輸送到電極表面參與電化學(xué)反應(yīng)(電極的電導(dǎo)率大于電解液,De和Ds一般在同一數(shù)量級(jí)),電極反應(yīng)的液相傳輸過(guò)程成為控制步驟,外在表現(xiàn)就是電池只能放/充出一點(diǎn)容量就立刻到了截止電壓。提高鋰離子在電解質(zhì)和電極中的擴(kuò)散系數(shù)確實(shí)能提高放電倍率,可充放容量增加,提高的途徑就是開發(fā)性能更優(yōu)良的電解質(zhì)和電極材料。
當(dāng)然,大倍率充放電會(huì)引起極化內(nèi)阻的增加,電池的產(chǎn)熱也會(huì)增加,安全性也不容忽視
五、擴(kuò)散系數(shù)的量綱是什么?
擴(kuò)散系數(shù)表示在單位含水量梯度下,通過(guò)單位面積的非飽和水流的流量。其值D(W)為非飽和滲透系數(shù)K(W)與單位容水度C(W)的比值,為與土壤含水量有關(guān)的函數(shù)。其在數(shù)學(xué)意義上同熱擴(kuò)散系數(shù)和含水層擴(kuò)散系數(shù)(即壓力傳導(dǎo)系數(shù))等相似。量綱為[L2/T]。
六、有效擴(kuò)散系數(shù)定義?
有效擴(kuò)散系數(shù)
有效擴(kuò)散系數(shù)的意義與擴(kuò)散系數(shù)相類似,只是對(duì)流體在多孔固體中的擴(kuò)散而言。流體在多孔固體中擴(kuò)散的通量方程可表不如卜1} r7二一neC}}從Idr },}1 p為組分A的擴(kuò)散通量;c.p為組分A的濃度i}為擴(kuò)散跟離i}。為有效擴(kuò)散系數(shù)。由土式可知,D‘可定義為擴(kuò)散通量'fin與濃度梯度一dC;pldr之比,而與傳遞機(jī)理無(wú)關(guān)。
七、擴(kuò)散系數(shù)計(jì)算公式?
1、擴(kuò)散系數(shù)——表示氣體(或固體)擴(kuò)散程度的物理量。計(jì)算公式為D = 擴(kuò)散速率 (m2/s); CA= A物質(zhì)于界面間的飽和濃度 (kmol/m3);L =質(zhì)傳有效距離(mm);CBm=蒸氣的對(duì)數(shù)平均莫耳濃度 (kmol/m3)。
2、物質(zhì)的分子擴(kuò)散系數(shù)表示它的擴(kuò)散能力,是物質(zhì)的物理性質(zhì)之一。根據(jù)菲克定律,擴(kuò)散系數(shù)是沿?cái)U(kuò)散方向,在單位時(shí)間每單位濃度梯度的條件下,垂直通過(guò)單位面積所擴(kuò)散某物質(zhì)的質(zhì)量或摩爾數(shù),即可以看出,質(zhì)量擴(kuò)散系數(shù)D和動(dòng)量擴(kuò)散系數(shù)ν及熱量擴(kuò)散系數(shù)α具有相同的單位(m2/s)或(cm2/s),擴(kuò)散系數(shù)的大小主要取決于擴(kuò)散物質(zhì)和擴(kuò)散介質(zhì)的種類及其溫度和壓力。質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)一般要由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。某些氣體與氣體之間和氣體在液體中擴(kuò)散系數(shù)的典型值如表2-1所示。
菲克定律
其中,液相質(zhì)擴(kuò)散,如氣體吸收,溶劑革取以及蒸餾操作等的D比氣相質(zhì)擴(kuò)散的D低一個(gè)數(shù)量級(jí)以上,這是由于液體中分子間的作用力強(qiáng)烈地束縛了分子活動(dòng)的自由程,分子移動(dòng)的自由度縮小的緣故。
擴(kuò)散系數(shù)D(m2/s) 表2-1
二元混合氣體作為理想氣體用分子動(dòng)力理論可以得出D~p-1T3/2的關(guān)系。不同物質(zhì)之間的分子擴(kuò)散系數(shù)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定的。表2-2列舉了在壓強(qiáng)p0=1.013×105Pa、溫度T0=273K時(shí)各種氣體在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)D0,在其它p、T狀態(tài)下的擴(kuò)散系數(shù)可用下式換算
兩種氣體A與B之間的分子擴(kuò)散系數(shù)可用吉利蘭(Gilliland)提出的半經(jīng)驗(yàn)公式估算
八、30℃氨氣在水中的擴(kuò)散系數(shù)?
30℃時(shí)氨在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為1.98×10-5m2/s,293K溫度下氨在水中(稀溶液)的擴(kuò)散系數(shù)D=1.76×10-9m2/s。
氨氣,Ammonia, NH3,無(wú)色氣體。有強(qiáng)烈的刺激氣味。密度 0.7710。相對(duì)密度0.5971(空氣=1.00)。易被液化成無(wú)色的液體。在常溫下加壓即可使其液化(臨界溫度132.4℃,臨界壓力11.2兆帕,即112.2大氣壓)。沸點(diǎn)-33.5℃。也易被固化成雪狀固體。熔點(diǎn)-77.75℃。溶于水、乙醇和乙醚。在高溫時(shí)會(huì)分解成氮?dú)夂蜌錃猓羞€原作用。有催化劑存在時(shí)可被氧化成一氧化氮。用于制液氮、氨水、硝酸、銨鹽和胺類等??捎傻蜌渲苯雍铣啥频?,能灼傷皮膚、眼睛、呼吸器官的粘膜,人吸入過(guò)多,能引起肺腫脹,以至死亡。
九、丙酮在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)?
擴(kuò)散系數(shù):D=Bρ RT/(2MAP) ?1/ln(PB2/PB1) ρ —丙酮密度,797kg/m3; T—擴(kuò)散溫度,實(shí)驗(yàn)中要求設(shè)定為232K; MA—丙酮分子量,58。
十、熱擴(kuò)散系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)的區(qū)別?
一、物理不同:
熱傳導(dǎo)系數(shù)表示的是流體或物體與物體之間,單位時(shí)間單位面積上的傳熱量;而熱擴(kuò)散系數(shù)指的則是物體內(nèi)部熱量擴(kuò)散能力,即物體內(nèi)部溫度趨向均勻的能力?! ?/p>
二、含義不同:
熱傳導(dǎo)系數(shù)即導(dǎo)熱系數(shù),是描述物體導(dǎo)熱能力大小的物理量。熱擴(kuò)散系數(shù),等于熱傳導(dǎo)系數(shù)/密度*定壓比熱容,其中,分母表示容積熱容;熱擴(kuò)散系數(shù)的物理意義是描述物體的熱慣性,熱擴(kuò)散系數(shù)越大表示熱慣性越小,物體達(dá)到與周圍環(huán)境熱平衡的狀態(tài)越快。
傳熱方式:
傳熱的基本方式有熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射三種。
一、熱傳導(dǎo)是指在不涉及物質(zhì)轉(zhuǎn)移的情況下,熱量從物體中溫度較高的部位傳遞給相鄰的溫度較低的部位,或從高溫物體傳遞給相接觸的低溫物體的過(guò)程,簡(jiǎn)稱導(dǎo)熱。
從微觀角度來(lái)看。氣體、液體、導(dǎo)電固體和非導(dǎo)電固體的導(dǎo)熱機(jī)理是有所不同的。
1、氣體中,導(dǎo)熱是氣體分子不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)時(shí)相互碰撞的結(jié)果。眾所周知,氣體的溫度越高,其分子的運(yùn)動(dòng)動(dòng)能越大。不同能量水平的分子相互碰撞的結(jié)果,使熱量從高溫處傳到低溫處。
2、導(dǎo)電固體中有相當(dāng)多的自由電子,它們?cè)诰Ц裰g像氣體分子那樣運(yùn)動(dòng)。自由電子的運(yùn)動(dòng)在導(dǎo)電固體的導(dǎo)熱中起著主要作用。
在非導(dǎo)電同體中,導(dǎo)熱是通過(guò)晶格結(jié)構(gòu)的振動(dòng),即原子、分子在其平衡位置附近的振動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
3、至于液體中的導(dǎo)熱機(jī)理,還存在著不同的觀點(diǎn)。有一種觀點(diǎn)認(rèn)為定性上類似于氣體,只是情況更復(fù)雜,因?yàn)橐后w分子間的距離比較近,分子間的作用力對(duì)碰撞過(guò)程的影響遠(yuǎn)比氣體大。另一種觀點(diǎn)則認(rèn)為液體的導(dǎo)熱機(jī)理類似于非導(dǎo)電固體。
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