[科普中国]-扩散率

简介

扩散率指物质浓度或温度分布不均匀的情况下，粒子、热量自发进行扩散使系统达到均匀稳定的能力。

扩散率按照描述的对象不同可细分为以下几种：
热量的扩散： 热扩散率

质量的扩散: 分子扩散率

粘度： 动量扩散率

磁场的扩散： 磁扩散率

热扩散率在传热分析中，热扩散系数是热导率除以密度和定压比热容的结果。它表示一种材料的热量从热端到冷端传递的速率。它的SI单位为m²/ s。热扩散率通常是表示α表示，但是也可使用a、κ、K和D。热扩散率公式为:1

其中：

k为热传导率（W/m·K）

为密度（kg/m³）

为比热容（J/kg·K）

可以被描述为体积热容（J/(m³·K））

计算热扩散率的方法是对温度的曲线进行对时间微分，在温度曲线凹凸性平滑的地方对其进行量化。从某种意义上说，温度扩散率是热惯性的度量。在热扩散率高的物质中，热量传递非常迅速，因为相对于它的体积比热容和“热体积”来说，它的传热能力更强。2

热扩散率通常用闪光法来测量。包括在一端加热一个带短能量脉冲的带或圆柱形样品，分析短距离中的温度变化(脉冲振幅和相位的变化)。

|| || 一些材料和物质的热扩散性

分子扩散率扩散系数或扩散系数是由于分子扩散和物质浓度梯度(或扩散驱动力)的摩尔通量之间的比例常数。在菲克定律和许多其他物理化学方程式中都用到了扩散系数。扩散率越高(一种物质与另一种物质的相互作用)，就越快扩散到彼此。通常情况下,化合物的扩散系数大约为空气或水中扩散率的一万倍左右，空气中二氧化碳的扩散系数为16 mm² / s，在水中扩散系数为0.0016 mm²/ s 。3

扩散系数的SI 单位为 m² / s 。在 CGS 单位作 cm² / s。

1个标准大气压下，各物质扩散系数如下表4：

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磁扩散率磁扩散率是等离子物理中的参数5，出现在雷诺数方程中，它的SI单位为 m²/s

磁扩散率的定义为

其中 为自由空间磁导率， 为有问题材料的电导率。等离子体中由库仑力或中性碰撞产生的传导率为：

是的电子密度。

e是电子电荷。

是电子质量。

是碰撞频率。