拡散係数(読み)かくさんけいすう(英語表記)diffusion coefficient

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典の解説

拡散係数
かくさんけいすう
diffusion coefficient

物質が拡散するとき,場所 xyz と時刻 t の物質の濃度 c(xyzt) の変化は次の拡散方程式に従う。

c/∂tD(∂2c/∂x2+∂2c/∂y2+∂2c/∂z2)

係数 D を拡散係数といい,物質の種類や密度,温度などで決る。拡散とは普通は異なった物質の間で異種分子が混り合う現象であるが,同種分子が混り合う自己拡散を観測するには,目印に放射性同位元素をトレーサーとして少し入れる。拡散係数 D気体ではかなり大きいが,液体や固体では分子が動きにくいので非常に小さい。荷電粒子の拡散にはアインシュタインの拡散式が適用される。

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化学辞典 第2版の解説

拡散係数
カクサンケイスウ
diffusion coefficient

外力の作用がないとき,ある空間中の物質量の時間変化は,その空間表面での濃度勾配に比例して移動する物質量に等しく,この比例定数を拡散係数Dという.すなわち,

ここに,cは物質濃度,(grad)n は表面に垂直方向の勾配,dV,dSは体積,面積要素である.拡散係数の単位はストーク(St).

1 St = 10-4 m2 s-1 = 1 cm2 s-1
もっとも簡単な例として,1種類の気体中での自己拡散の拡散係数は気体運動論により

D = (1/3)
で与えられる.は分子の平均速度,lは平均自由行程である.また,粘度ηの液体中における半径rの微粒子の拡散係数は,気体運動論とストークスの法則により

DRT/(6πηrNA)
で与えられる.ここで,Rは気体定数,Tは絶対温度,NAアボガドロ定数である.(1)式にガウスの定理を用いて右辺の面積積分を体積積分に移し,この関係がいかなる空間についても成立するものとすると,次の拡散方程式が得られる.

出典 森北出版「化学辞典(第2版)」化学辞典 第2版について 情報

世界大百科事典内の拡散係数の言及

【拡散】より

…一つはフィックの第1法則と呼ばれるもので,密度ρの拡散を例にとると,この密度を構成している粒子の流れJ(流れの方向に垂直な単位面積を単位時間当りに通過する粒子数)がρのこう配に比例し,またこのこう配とは逆向きになっているというもので,J=-Dgradρで表される。この比例係数Dを拡散係数という。これは近似的な法則で,ρのこう配があまりきつくなると成立しなくなる。…

※「拡散係数」について言及している用語解説の一部を掲載しています。

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