2-0蓝宝石中Fe_2_和Ti_4_离子的扩散系数及其对扩散处理工艺的影响

2-0蓝宝石中Fe_2_和Ti_4_离子的扩散系数及其对扩散处理工艺的影响
2-0蓝宝石中Fe_2_和Ti_4_离子的扩散系数及其对扩散处理工艺的影响

氯离子扩散系数测定方法492法

混凝土氯离子扩散系数快速测定方法 北欧试验方法 NT BUILD 492 中交武汉港湾工程设计研究院有限公司

氯离子扩散实验—北欧实验方法 NT BUILD 492 1.范围 本过程可以从非稳态迁移实验确定混凝土、砂浆或者水泥基修补的材料中氯化物的迁移系数. 2.适用领域 本实验方法适用于在实验室中成型或者从建筑物上钻取的试样.氯离子迁移系数的方法是测量被测材料对氯离子渗透的电阻.这种非稳态下的迁移系数不能直接与从其他实验方法获得的氯化物的扩散系数相比较,例如非稳态下的浸渍实验或者稳态下的迁移实验. 3.参考文献 ① NT BUILD 201,“Concrete:Making and curing of moulded test specimens for strength tests”,2nd ed.,Approved 1984-05. ②NT BUILD 202,“Concrete,hardened:Sampling and treatment of cores for strength tests”,2nd ed.,Approved 1984-05. ③NT BUILD 208,“Concrete,hardened:Chloride content”,2nd ed.,Approved 1984-05. ④Tang,L and Soensen,H.E.,“Evaluation of the Rapid Test Methods for Chloride Difficient of Concrete,NORDTEST Project No.1388-98”,SP Report 1998:42,SP Swedish National Testing and Research Institute,Boras,Sweden,1998. 4.定义 迁移:离子在外加电场作用下的运动. 扩散:分子或离子在浓度梯度的作用下的一种运动,确切的说是化学电势,即从一个高的浓度区到一个底的浓度区. 5.取样 该实验方法需要直径为100mm、厚度为50mm的圆柱形试样,该试样可以从成型的圆柱试件上或至少为100mm的芯样上切割得到.该圆柱形或芯样应该各自满足在NT BUILD 201和NT BUILD 202中所描述的条件.在实验中需要三个试件. 6.实验方法 6.1原理 在试件的轴向上利用外部的电势能迫使试件外部的氯离子向试件内部迁移。经过一段时间后,将该试件沿轴向方向劈裂,在新劈开的断面上喷射硝酸银溶液,从生成的可见的白

扩散系数计算

扩散系数计算 WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】

扩散系数 费克定律中的扩散系数D代表单位浓度梯度下的扩散通量,它表达某个组分在介质中扩散的快慢,是物质的一种传递性质。 一、 气体中的扩散系数 气体中的扩散系数与系统、温度和压力有关,其量级为52 10/m s -。通常对于二元气体A、B 的相互扩散,A在B 中的扩散系数和B 在A 中的扩散系数相等,因此可略去下标而用同一符号D表示,即AB BA D D D ==。 表7-1给出了某些二元气体在常压下(5 1.01310Pa ?)的扩散系数。 对于二元气体扩散系数的估算,通常用较简单的由富勒(Fuller )等提出的公式: 1/31/32 [()()]A B D P v v = +∑∑ (7-19) 式中,D -A、B 二元气体的扩散系数,2 /m s ; P -气体的总压,Pa ; T -气体的温度,K; A M 、 B M -组分A、B 的摩尔质量,/kg kmol ; A v ∑、B v ∑-组分A、B 分子扩散体积,3 /cm mol 。 一般有机化合物可按分子式由表7-2查相应的原子扩散体积加和得到,某些简单物质则在表7-2种直接列出。 5 1.01310Pa ?

式7-19的相对误差一般小于10%。 二、 液体中的扩散系数 由于液体中的分子要比气体中的分子密集得多,因此也体的扩散系数要比气体的 小得多,其量级为92 10/m s -。表7-3给出了某些溶质在液体溶剂中的扩散系数。 式估算: 15 0.6()7.410 T B AB A M T D V -φ=?μ 2/m s (7-21) 式中,AB D -溶质A在溶剂B中的扩散系数(也称无限稀释扩散系数),2 /m s ; T -溶液的温度,K; μ-溶剂B的粘度,.Pa s ;

试验设计分子扩散系数测定

实验设计:丙酮分子扩散系数测定 一、实验原理 扩散属于由于分子扩散所引起的质量传递,扩散系数在工业中是一项十分重要的物性指标。 在如图所示的垂直细管中盛以待测组分的液体A,该组分通过静止气层Z扩散至管口被另一头气流B带走。紧贴液面上方组分A的分压为液体A在一定温度下的饱和蒸汽压,管口处A的分压可视为零,组分A的汽化使扩散距离Z不断增加。记录时间t与Z的关系即可计算A在B中的扩散系数。 液体A通过静止气体层的扩散为单相扩散,此时传递速率: N=D/(RTZ) ·P/P·(P-P) 可写成: A2AA1Bm N=ρ/RT·D/Z·ln(P/P) (a) B1AB2设S为细管的截面积,ρ为液体A密度。在dt时间内汽化的液体A的量应等于液体A扩散出管口的量,即 SNdt=ρSdZ/N 或: AA N=ρ/M·dZ/dt AA (b) 二、计算公式 T形管: 横管为两端开口的普通玻璃管,用于气体流通;竖管为下端封口的毛细管,用于盛放丙酮溶液(丙酮为被测气体),由于使用了毛细管,可以将被测气体的扩散视为一维的竖直扩散。. 真空泵: 可生成20-60kPa的负压,使毛细管中扩散出的气体迅速离开管口,以保证管口处被测气体浓度不变(接近零)。 游标卡尺: 实验中使用精度为0.1mm的游标卡尺,可以通过显微镜对毛细管内的液位进行测量。 显微镜: 由于游标卡尺刻度较密,且置于水浴箱中,要借助显微镜进行读数。

水浴箱: 毛细管浸于水浴池中,使毛细管内液体保持恒温。另外,温度高时扩散较快,可加快实验速度。实验中要求设定为50度。 系统时钟:可成倍加快实验速度,减少实验中的等待时间。 扩散系数:D=BρRT/(2MP) ·1/ln(P/P)B1AB23;797kg/m ρ—丙酮密度,T—扩散温度,实验中要求设定为232K; M—丙酮分子量,58.05;A P—大气压,100kPa; P—空气在毛细管出口处的分压,可视为P;B2**为丙酮的饱和蒸气压,P=P-P —空气在毛细管内液面处的分压,P,P AB1B1A*=50kPa;时P232K A2为纵坐标作图得到的直线的斜率。Z B—以时间t为横坐标,2为纵坐标,时间的数据,以Z实验时每隔10-15分钟测量一次扩散距离Z 为横坐标作图可得到B,将所有数据带入计算公式即可求得扩散系数。 三、注意事项 1.开始测量数据后,不要改变水浴温度,温度对扩散速率有影响。 2.测量时真空泵要一直开启。 3.计算时要注意单位的统一。 试验步骤: 进入实验后,水浴加热器与真空泵均未开启,鼠标点击两个红色开关即可打开相应的设备。. 打开水浴加热器后,点击显示仪表盘可出现温度设置窗口,将温度设定为50度。仪表盘默认显示的是当前实际温度,要察看或改变设定温度应按下右侧的“调节”按钮。仪表盘将显示设定温度的同时,设定温度的个位或十位处于闪动状态,闪动状态的数字可以调节,再次按下“调节”按钮可以切换闪动位。 仪表盘右上方的“升高”与“降低”两个按钮可以对闪动数字进行调节。 调节完成后按下“设定”按钮即可切换到实际温度显示。 调节状态下,若30秒不进行任何操作,将自动切换回实际温度显示。 主界面的水浴温度显示盘下有3个温度指示灯,它们是用来指示水浴加热器工作状态的。 黄灯闪烁说明实际温度已高于设定值,正在降温。 红灯闪烁说明实际温度还未达到设定值,正在加热。 绿灯闪烁说明实际温度已达到设定值,正在保温。 点击真空泵的显示仪表盘也可出现设置窗口,不过实验中只是要保证气体流动顺畅,故实际上不需要对其进行调节,只要将泵打开即可。 仪表盘显示的是真空泵设定的压力,右侧的两个按钮可对真空泵压力进行调整,点击一次调整10kPa。 确定水浴温度达到50度、真空泵打开后,即可开始测量实验数据。鼠标点击主界面上的显微镜即可出现显微镜的观测窗口。 第1次打开显微镜的观测窗口时,由于显微镜还没有对准毛细管的液面,故看不见液面与卡尺。通过点击右上侧框格中的4个按钮,

实验:水分子扩散系数

《计算材料学》实验讲义 实验二:分子动力学模拟-水分子扩散系数 一、前言 分子动力学模拟的基本思想是将物质看成是原子和分子组成的粒子系统(many-body systems ),设置初始位能模型,通过分析粒子的受力状况,计算粒子的牛顿运动方程,得到粒子的空间运动轨迹,可以求得复杂体系的热力学参数以及结构和动力学性质。分子动力学模拟的理论是统计力学中的各态历经假说(Ergodic Hypothesis),即保守力学系统从任意初态开始运动,只要时间足够长,它将经过相空间能量曲面上的一切微观运动状态,系统力学量的系综平均等效力学量的时间平均,因此可以通过计算系综的经典运动方程来得到力学量的性质。比如,由N 个粒子组成的系综的势能计算函数为: int U U U VDW += (1-1) VDW U 表示粒子内和粒子之间的Van der Waals 相互作用;int U 表示粒子的内部势能(键角弯曲能,键伸缩能、键扭转能等);根据经典力学方程,系统中第i 个粒子的受力大小为: U k z j y i x U F i i i i i ??? ? ????+??+??-=-?= (1-2) 那么第i 个粒子的加速度可以通过牛顿第二定律得到: ()()i i i m t F t a = (1-3) 由于体系有初始位能,每个粒子有初始位置和速度,那么加速度对时间进行积分,速度对时间积分就可以获得各个任意时刻粒子的速度和位置: i i i a v dt d r dt d ==22 (1-4) t a v v i i i +=0 (1-5) 2002 1t a t v r r i i i i ++= (1-6) i r 和v 分别是系统中粒子t 时刻的位置和速度,0i r 和0i v 分别是系统中粒子初始时刻的位置和速度。依据各态历经假说,可获得任意物理量Q 的系综平均,因此得到体系的相关性质:

扩散系数计算

7.2.2扩散系数 费克定律中的扩散系数D代表单位浓度梯度下的扩散通量,它表达某个组分在介质中扩散的快慢,是物质的一种传递性质。 一、气体中的扩散系数 气体中的扩散系数与系统、温度和压力有关,其量级为52 10/m s -。通常对于二元气体 A、B 的相互扩散,A在B 中的扩散系数和B 在A 中的扩散系数相等,因此可略去下标而用同一符号D表示,即AB BA D D D ==。 表7-1给出了某些二元气体在常压下(5 1.01310Pa ?)的扩散系数。 对于二元气体扩散系数的估算,通常用较简单的由富勒(Fuller )等提出的公式: 1/31/32 [()()]A B D P v v = +∑∑ (7-19) 式中,D -A、B 二元气体的扩散系数,2 /m s ; P -气体的总压,Pa ; T -气体的温度,K; A M 、 B M -组分A、B 的摩尔质量,/kg kmol ; A v ∑、 B v ∑-组分A、B 分子扩散体积,3 /cm mol 。 一般有机化合物可按分子式由表7-2查相应的原子扩散体积加和得到,某些简单物质则在表7-2种直接列出。 5 1.01310Pa ?

式7-19的相对误差一般小于10%。 二、液体中的扩散系数 由于液体中的分子要比气体中的分子密集得多,因此也体的扩散系数要比气体的小得 多,其量级为92 10/m s 。表7-3给出了某些溶质在液体溶剂中的扩散系数。

对于很稀的非电解质溶液(溶质A+溶剂B),其扩散系数常用Wilke-Chang 公式估算: 15 0.6()7.410 T B AB A M T D V -φ=?μ 2/m s (7-21) 式中,AB D -溶质A在溶剂B中的扩散系数(也称无限稀释扩散系数),2 /m s ; T -溶液的温度,K; μ-溶剂B的粘度,.Pa s ; B M -溶剂B的摩尔质量,/kg kmol ; φ-溶剂的缔合参数,具体值为:水2.6;甲醇1.9;乙醇1.5;苯、乙醚等不缔合的溶剂 为1.0; A V -溶质A 在正常沸点下的分子体积,3/ cm mol ,由正常沸点下的液体密度来计 算。若缺乏此密度数据,则可采用Tyn-Calus 方法估算: 1.048 0.285c V V =,其中c V 为物质 的临界体积(属于基本物性),单位为3 /cm mol ,见表7-4。

CV、EIS以及如何计算锂离子电池扩散系数

CV、EIS以及如何计算锂离子电池扩散系数 ■ 仁循环伏安法 2.交流阻抗法 . 3.扩散系数

循环伏安法 在一定扫描速率下,从起始电位正向扫描到转折电位期间,电极中活性物质被氧化,产生氧化电流;当负向扫描从转折电位变到原起始电位期间,电极中活性物质被氧化,产生还原电流。 循环伏安法 所以判断循环伏安图上的峰是氧化峰还是还原峰.并不是看峰电流是正还是负,而是看扫描电位的变化。电位从低到高是氧化过程,亦称为正 向扫描(positive);从高到低是还原过程,亦称为负向扫描(negative) ?

循坏伏安法 Cyclic Voltammetry Parameters 讽EM ........... |2 -------- ---------- 初始电位,设定的起始电压 HighEM .......... [0 -------- ---------- >高电位,电压窗口的最高电压 LowE (V) ........ [0 ---------- 低电位,电压窗口的最低电压 FinalEM ......... |o ---------- 截止电位,设定的终止电压ImtoalScanPoiarty........ jNegative --- >扫描方向,第一步是正向还是负向 Scan Rate (V/$) . [ol ---------- 扫描速度,一般0.0001 V/s Sweep Segments .. 2 ■?扫描段数,两段是?圈 Sam^JeInterval (V) -------------------- R而>响应间隔,隔多少V出一个点 Qu^Hrnehec) ..... [2 ---------- 静置时间,测量前体系静置多长时间 STy(AM .......... [2006耳 ------------ 灵敏度,可以理解为纵坐标的量程 厂Auto Sens i Scm Rate <- 0 01 VA----- 自动关敏度 厂Enable Final E 厂Aimkary Signal Recording 循坏伏安法 对于可逆性好的体系,设定的时候初始设定为开路电压,为了得到闭合环,所以截 止电压和初始电压一样。扫描方向跟材料有关,第一步发生氧化反应,也就是脱锂的,应该正向扫, 也就是positiver 反之negativeo 这种设定方式多见于正极材料. Cydic Volummetry P*r*meters Cydic VaHamnetry P*rimcten

扩散系数计算

7、2、2扩散系数 费克定律中的扩散系数D代表单位浓度梯度下的扩散通量,它表达某个组分在介质中扩散的快慢,就是物质的一种传递性质。 一、气体中的扩散系数 气体中的扩散系数与系统、温度与压力有关,其量级为5 2 10/m s -。通常对于二元气体A、B 的相互扩散,A在B 中的扩散系数与B 在A 中的扩散系数相等,因此可略去下标而用同一符号D表示,即AB BA D D D ==。 表7-1给出了某些二元气体在常压下(5 1.01310Pa ?)的扩散系数。 对于二元气体扩散系数的估算,通常用较简单的由富勒(Fuller)等提出的公式 : 1/31/32 [()()]A B D P v v = +∑∑ (7-19) 式中,D -A、B 二元气体的扩散系数,2 /m s ; P -气体的总压,Pa ; T -气体的温度,K; A M 、 B M -组分A、B 的摩尔质量,/kg kmol ; A v ∑、B v ∑-组分A、B 分子扩散体积,3 /cm mol 。 一般有机化合物可按分子式由表7-2查相应的原子扩散体积加与得到,某些简单物质则在表7-2种直接列出。 5 1.01310Pa ?

式7-19的相对误差一般小于10%。 二、液体中的扩散系数 由于液体中的分子要比气体中的分子密集得多,因此也体的扩散系数要比气体的小得多, 其量级为92 10/m s -。表7-3给出了某些溶质在液体溶剂中的扩散系数。 对于很稀的非电解质溶液(溶质A+溶剂B),其扩散系数常用Wilke-Chang 公式估算: 15 0.6()7.410 T B AB A M T D V -φ=?μ 2/m s (7-21) 式中,AB D -溶质A在溶剂B中的扩散系数(也称无限稀释扩散系数),2 /m s ;

气体扩散系数的测定

气体扩散系数的测定和计算 实验目的 1. 了解和掌握气体扩散系数测定的一般方法 2. 测定并计算气体扩散系数 实验原理 气体的扩散系数与系统的温度、压力以及物质的性质有关。对于双组分气体混合物,组分的扩散系数在低压下与浓度无关。测定二元气体扩散系数的常用方法有蒸发管发、双容积法、液滴蒸发法等。这里以蒸发管法为例进行说明。下图所示为蒸发管法测定气体扩散系数的装置。 将此装置置于恒温、恒压的系统内。测定时,将液体A 注入圆管的底部,使气体B 徐徐地流过关口。圆管中待测组分A 汽化并通过气层B ,组分A 扩散到管口处即被气体B 带走,使得管口处的浓度很低,可认为p A2为0,而液面处组分A 的分压p A1为在测定条件下的组分A 饱和蒸汽压。此过程可近似看作稳态过程。 若气体B 不能溶解于液体A 中,则该过程为组分A 通过停滞组分B 的稳态扩散过程。则组分A 的扩散通量为 )(21A A BM AB A p p zp RT p D N -?= 对组分A 物料衡算得 A A A M Ad N dzA θρ= 整理得

θ ρd dz M N A A A = 又该过程为稳态过程则有 θ ρd dz M p p zp RT p D N A A A A BM AB A =-?= )(21 对上式积分得 ?? -=z z A A A AB BM A zdz p p pM D RTp d 0)(210ρθθ 得 2)(2 0221z z p p pM D RTp A A A AB BM A --=ρθ 也即 2)(2 0221z z p p M p RTp D A A A BM A AB --=θρ 测定时,可记录一系列时间间隔与z 的对应关系,便可由上式计算出气体的扩散系数D AB 。 实验装置 1-加热器开关 2-真空泵开关 3-空气泵 4-水浴 5-温度计 6-加热器控制器 7-毛细管 8-游标卡尺 9-显微镜

扩散系数计算

它表达某个组分在介质中扩 0.0101T 1.75 (7—19) 722扩散系数 费克定律中的扩散系数D 代表单位浓度梯度下的扩散通量, 散的快慢,是物质的一种传递性质。 一、气体中的扩散系数 气体中的扩散系数与系统、温度和压力有关,其量级为 10 m 2/s 。通常对于二元气体 A 、 B 的相互扩散,A 在 B 中的扩散系数和 B 在A 中的扩散系数相等,因此可略去下标而 用同一符号D 表示,即 D AB = D BA =D 。 表7 — 1给出了某些二元气体在常压下( 1.013 105Pa )的扩散系数。 对于二元气体扩散系数的估算,通常用较简单的由富勒( Fuller )等提出的公式: p[c V A )1/3 e V B )1/3]2 2 式中,D —A 、B 二元气体的扩散系数, m /s ; P —气体的总压,Pa ; T —气体的温度,K ; M A 、M B —组分 A 、 B 的摩尔质量,kg/kmol ; 7 V A 7 V B 3 、 —组分A 、B 分子扩散体积,cm 3 /mol 。 一般有机化合物可按分子式由表7-2查相应的原子扩散体积加和得到, 某些简单物质 则在表7-2种直接列出。 表7-1某些二元气体在常压下(5 )的扩散系数 系统 温度/K 扩散系数/(10-5m 2 /s) 系统 温度/K - 5 2 扩散系数/(10 m/s) H 2—空气 273 6.11 甲醇一空气 273 1.32 He —空气 317 7.56 乙醇一空气 273 1.02 02—空气 273 1.78 正丁醇-空气 273 0.703 Cl 2 —空气 273 1.24 苯-空气 298 0.962 H 2O —空气 273 2.20 甲醇一空气 298 0.844 298 2.56 H 2— CO 273 6.51 332 3.05 H 2— CO 2 273 5.50 NH 3 —空气 273 1.98 H 2— N 2 273 6.89 CO 2 —空气 273 1.38 294 7.63 298 1.64 H 2— NH 3 298 7.83 SO 2 —空气 293 1.22 He — Ar 298 7.29 7-2 原子扩散体积 3 v/(cm /mol) 分子扩散体积 3 工 V /( cm /mol) 原子扩散体积 3 v/(cm /mol) 分子扩散体积 3 工 V /( cm /mol) C 15.9 He 2.67 S 22.9 CO 18.0

扩散系数总结

1.离子液体在其他溶剂中的扩散系数 7. 五种1-乙基-3-甲基咪唑型离子液体在水溶液中无限稀释,温度范围303.2-323.2K下的扩散系数Taylor dispersion method 9. 甲醇/[BMIM][PF6]体系中,25℃下不同[BMIM][PF6]浓度的相互扩散系数 42. [C4C1im]BF4, [C4C1im][N(OTf)2],[C4C1im]PF6三种离子液体在甲醇,CH2Cl2中的扩散系数 2.其他物质在离子液体中的扩散系数 2.1 具有氧化还原活性的分子在离子液体中的扩散系数 5. 水在离子液体[BMIM][TFSI] 中的反常扩散 6. 三碘化物在混合离子液体中的扩散系数MPII,EMIC,EMIDCA,EMIBF4,EMINTf2 14. CO,DPA,DPCP在不同离子液体中的扩散系数 17.CO2在离子液体中的扩散系数 41.气体在[BMIM][PF6]中的扩散系数和离子液体的自扩散系数 20. 气体在五种鏻型离子液体中的扩散系数 21. 25℃下三碘化物在两种离子液体混合物中的扩散系数 43 1,1,1,2-tetrafluoroethane (R-134a)在七种离子液体中的扩散系数 3.离子液体的自扩散系数 3.1 1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate ([emim][BF4]) 和LiBF4混合 Li BF4六种不同浓度下离子的自扩散系数 3. EMIBF4,EMITFSI,BPBF4,BPTFSI中阳离子和阴离子的自扩散系数 4. 咪唑型离子液体分子动力学模拟自扩散 8. [BMIM][PF6] (自制和购买两种)在不同温度下的自扩散系数 10. 胍基型离子液体的自扩散研究模型 11. [bmim][PF6]的分子动力学研究 12.N-methyl-N-propyl-pyrrolidinium bis-(trifluoromethanesulfonyl)imide (PYR13TFSI)和LiTFSI混合体系中不同温度和组成下离子的自扩散系数 13.(1? x)(BMITFSI), x LiTFSI x<0.4 15. 质子传递的离子液体的自扩散系数 16. DEME-TFSA和DEME-TFSA-Li 的自扩散系数 18 用pulsed field gradient NMR测离子液体和离子液体混合物的传递性质 41.气体在[BMIM][PF6]中的扩散系数和离子液体的自扩散系数 25. 离子液体不同侧链长度对扩散的影响 1. 离子液体在其他溶剂中的扩散系数 2. 其他物质在离子液体中的扩散系数 2.1 具有氧化还原活性的分子在离子液体中的扩散系数 离子液体

气体扩散系数测定

气体扩散系数的测定 实验目的 1.了解和掌握气体扩散系数测定的一般方法; 2.认识菲克定律; 3.测定并计算气体扩散系数; 4.求出液体表面蒸发的气体扩散系数。 实验原理 挥发性液体之气体扩散系数可藉由Winklemann's method来检测,在有限内径的垂直毛细管中保持固定的温度和经过毛细管顶部的空气流量,可确定液体表面的分子扩散到气体中的蒸气分压。 最小平方法或称最小平方差法 (least-squares method) 的最基础型——线型的 (linear).今有一组实验数据基本上呈现线型的态势,则若以表示直线方程式,其中代表斜率 (slope),代表截距 (intercept),则最小平方法就是在使误差的平方和达到最小,即使下式最小化(minimize),因此将上二式常规化(normalize) 得据此可由Cramer法则求出斜率和截距。其中是的平均值,是的平均值.一般而言,线性关系的良窈可由E值的大小来判断,但要注意值本身的大小.此外,统计学家尚有一个相关系数 (correlation coefficient) 的判断法,相关系数R可由计算得到。 气体的扩散系数与系统的温度、压力以及物质的性质有关。对于双组分气体混合物,组分的扩散系数在低压下与浓度无关。测定二元气体扩散系数的常用方法有蒸发管发、双容积法、液滴蒸发法等。这里以蒸发管法为例进行说明。下图所示为蒸发管法测定气体扩散系数的装置。 将此装置置于恒温、恒压的系统内。测定时,将液体A注入圆管的底部,使气体B徐徐地流过关口。圆管中待测组分A汽化并通过气层B,组分A扩散到管口处即被气体B带走,使得管口处的浓度很低,可认为p A2为0,而液面处组分A 的分压p A1为在测定条件下的组分A饱和蒸汽压。此过程可近似看作稳态过程。若气体B不能溶解于液体A中,则该过程为组分A通过停滞组分B的稳态扩散过程。则组分A的扩散通量为

分子扩散系数的测定

气体扩散系数之测定 一、实验目的: 1.认识 菲克第一定律。 2.求出液体表面蒸发之气体扩散系数。 二、实验原理: 气体扩散系数 挥发性液体之气体扩散系数可藉由Winklemann’s method 来检测,在有限内径的垂直毛细管中保持固定的温度和经过毛细管顶部的空气流量,可确定液体表面的分子扩散到气体中的蒸气分压。 已知质传速率: ??? ? ????? ??=Bm T A A C C L C D 'N (1) D = 扩散速率 (m 2/s) C A = A 物质于界面间的饱和浓度 (kmol/m 3) L =质传有效距离(mm) C Bm =蒸气的对数平均莫耳浓度 (kmol/m 3) C T = 总莫耳浓度=C A +C Bm (kmol/m 3) 液体的蒸发速率: ?? ? ????? ??=dt dL M ρ'N L A

(2) ρL = 液体密度 因此 ??? ? ????? ??=??? ????? ??Bm T A L C C L C D dt dL M ρ (3) at t=0 , L=L 0 做积分 t C C C ρMD 2L L Bm T A L 202??? ? ?????? ??=- (4) ()()t C C C ρMD 2L 2L L L L Bm T A L 000??? ? ?????? ??=+-- (5) ()()0A T Bm L 0A T Bm L 0L C MDC C ρL L C C C MD 2ρL L t ??? ? ??+-???? ????? ??=- (6) M = 分子量 、 t = 时间 其中 ??? ? ?? ??? ??=a abs T T T Vol kmol C 1 , 其中 Vol =22.4 m 3 (7) T 1B C C = (8) T a v a 2B C P P P C ???? ??-= (9) )C C ln()C (C C B2B1B2B1Bm -= (10) T a v A C P P C ??? ? ??= (11) 三、实验仪器: 气体分子扩散系数测定仪、毛细管、水槽 四、实验步骤 :

扩散系数计算

扩散系数 费克定律中的扩散系数D代表单位浓度梯度下的扩散通量,它表达某个组分在介质中扩散的快慢,是物质的一种传递性质。 一、气体中的扩散系数 气体中的扩散系数与系统、温度和压力有关,其量级为5 2 10/m s -。通常对于二元气体A、B 的相互扩散,A在B 中的扩散系数和B 在A 中的扩散系数相等,因此可略去下标而用同一符号D表示,即AB BA D D D ==。 表7-1给出了某些二元气体在常压下(5 1.01310Pa ?)的扩散系数。 对于二元气体扩散系数的估算,通常用较简单的由富勒(Fuller )等提出的公式: 1/31/32 [()()]A B D P v v = +∑∑ (7-19) 式中,D -A、B 二元气体的扩散系数,2 /m s ; P -气体的总压,Pa ; T -气体的温度,K; A M 、 B M -组分A、B 的摩尔质量,/kg kmol ; A v ∑、B v ∑-组分A、B 分子扩散体积,3 /cm mol 。 一般有机化合物可按分子式由表7-2查相应的原子扩散体积加和得到,某些简单物质则在表7-2种直接列出。 5 1.01310Pa ?

式7-19的相对误差一般小于10%。 二、液体中的扩散系数 由于液体中的分子要比气体中的分子密集得多,因此也体的扩散系数要比气体的小得多,其量级为9 2 10/m s -。表7-3给出了某些溶质在液体溶剂中的扩散系数。 对于很稀的非电解质溶液(溶质A+溶剂B),其扩散系数常用Wilke-Chang 公式估算: 15 0.6()7.410 T B AB A M T D V -φ=?μ 2/m s (7-21) 式中,AB D -溶质A在溶剂B中的扩散系数(也称无限稀释扩散系数),2 /m s ; T -溶液的温度,K; μ-溶剂B的粘度,.Pa s ; B M -溶剂B的摩尔质量,/kg kmol ; φ-溶剂的缔合参数,具体值为:水;甲醇;乙醇;苯、乙醚等不缔合的溶剂为; A V -溶质A 在正常沸点下的分子体积,3/cm mol ,由正常沸点下的液体密度来计算。 若缺乏此密度数据,则可采用Tyn-Calus 方法估算: 1.048 0.285c V V =,其中c V 为物质的临界

扩散系数计算

. 7.2.2扩散系数 费克定律中的扩散系数D代表单位浓度梯度下的扩散通量,它表达某个组分在介质中扩散的快慢,是物质的一种传递性质。 一、气体中的扩散系数 ?52s10m/。通常对于二元气体气体中的扩散系数与系统、温度和压力有关,其量级为中的扩散系数相等,因此可略去下标而B在AA、B的相互扩散,A在B中的扩散系数和D?D?D。用同一符号D表示,即BAAB5Pa?101.013)的扩散系数。表7-1给出了某些二元气体在常压下(Fuller)等提出的公式:对于二元气体扩散系数的估算,通常用较简单的由富勒 ??1/321/3]vv))?(P[(BA(7-19)(111.75?0.0101TMM BA?D 2m/sD;二元气体的扩散系数,式中,-A、B PaP;-气体的总压,T-气体的温度,K;MMkg/kmol;的摩尔质量,、-组分A、B BA??vv BA3molcm/、-组分A、B分子扩散体积,。某些简单物质一般有机化合物可按分子式由表7-2查相应的原子扩散体积加和得到,则在表5 表7-2原子扩散体积和分子扩散体积 1 / 4 .

注:已列出分子扩散体积的,以后者为准。 式7-19的相对误差一般小于10%。二、液体中的扩散系数由于液体中的分子要比气体中的分子密集得多,因此也体的扩散系数要比气体的小得2?9s10m/。表7-3给出了某些溶质在液体溶剂中的扩散系数。多,其量级为表7-3溶质在液体溶剂中的扩散系数(溶质浓度很低) Wilke-Chang公式估算:(溶质A+溶剂B),其扩散系数常用对于很稀的非电解质溶液 T T?M)(15?B10?7.4D?AB0.6V?2sm/(7-21)A D2sm/-溶质A在溶剂B中的扩散系数(也称无限稀释扩散系数);,式中,AB T-溶液的温度,K; ?sPa.-溶剂B的粘度,;Mkmol/kg;-溶剂B的摩尔质量,B?;苯、乙醚等不缔合的溶剂;乙醇1.91.5-溶剂的缔合参数,具体值为:水2.6;甲醇 1.0;为V3molcm/,由正常沸点下的液体密度来计-溶质A在正常沸点下的分子体积,A1.048VV0.285V?为物质的方法估算:则可采用算。若缺乏此密度数据,Tyn-Calus,其中cc2 / 4 . 3C

混凝土——氯离子扩散系数

混凝土氯离子扩散系数 (1)基本原理 氯离子扩散系数是一个描述混凝土内部氯离子迁移状况的物理量,它与介质两边的浓度梯度、穿透物质总量、穿透距离、穿透面积以及时间等因素有关。氯离子扩散系数的计算公式是:D=(穿透物质总量×穿透距离)/(时间×穿透面积×两边浓度梯度)。 (2)目的与适用范围 本方法适用于以测定氯离子在混凝土试件中非稳态迁移的迁移系数来确定混凝土抗氯离子渗透性能。 (3)仪器与材料 氯离子扩散系数测定仪真空保水机 试剂:阴极溶液采用10%的NaCl溶液,阳极溶液采用0.3mol/L的NaOH 溶液,Ca(OH)2浸泡溶液,显色指示剂硝酸银溶液。 (4)环境设施 RCM试验所处的试验室温度控制在(20-25)℃。 (5)试验准备 1、RCM试验用试件直径Φ=100±1 mm,高度h=50±2 mm 的圆柱体试件。 2、先将养护到规定龄期的试件暴露于空气中至表面干燥,以硅胶或树脂密封材料涂刷试件圆柱表面或侧面,必要时填补涂层中的孔洞以保证试件圆柱面或侧面完全密封。 3、测试前应进行真空饱水。将试件放入真空干燥器中,启动真空泵,使真空干燥器中的负压保持在1~5kPa 之间,并维持这一真空3h 后注入足够的蒸馏水或者去离子水,直至淹没试件,试件浸没1h 后恢复常压,再继续浸泡18±2h。 (6)试验步骤 1. 将混凝土切割成直径为100mm、厚度为50±2 mm的圆柱试样;2.将试样在超声浴中清洗或进行饱水(视所遵循规范而定);

3.将清洗或饱水后的试样安装在试样夹具上,注入测试溶液,连接测试主机; 4.打开NJ-RCM 氯离子扩散系数测定仪主机进行电迁移实验; 5.将电迁移后的试样沿轴向劈开,在劈开的表面上喷涂硝酸银溶液,确定扩散深度; 6.将所需数据输入主机,主机自动计算该通道的扩散系数 (7)计算 混凝土非稳定态氯离子迁移系数计算公式如下: )2 )2730238.0-d t )2()273(0239.0d -+-+?=U LX T X U L T D RCM (( 式中: D RCM ——混凝土氯离子迁移系数,精确至0.1×10-2m 2/s ; U ——所用电压绝对值(V ); T ——阳极溶液的初始温度和结束温度的平均值(℃); Xd ——氯离子渗透深度的平均值(mm ),精确至0.1mm ; t ——试验持续时间(h ) (8)精度与允许差 取同组三个试件通过氯离子迁移系数的平均值作为该组试件的电通量值。如果某一个测值与中值的差值超过中值的 15%,则取其余两个测值的平均值作为该组的试验结果。如有两个测值与中值的差值都超过中值的 15%,则取中值作为该组的试验结果。 (9)铁路和公路标准的不同之处 公路未涉及混凝土氯离子迁移系数试验。

气相扩散系数的测定

实验6 稳态法气相扩散系数的测定 一、实验目的 1.了解一维拟稳态扩散传质的基本原理。 2.掌握用斯蒂芬管(Stefan Cell )测定气相扩散系数的方法。 3.对比讨论气相扩散系数的经验计算值与实测值。 二、实验原理 将装有液体A 的斯蒂芬扩散管(见图2-6-1)置于恒温水槽中,惰性气体B (如空气)以恒定的流速流过扩散管顶部的水平段。由于顶部气体流速较低,管内液面离开管顶有一定距离,故可认为在液面上部为一静止气层B ,蒸发的组分A 向上通过静止气层B 扩散至管口,在管口A 组分被大量的惰性气流B 带走。液面处的组分A 分压为其在实验水浴温度下的饱和蒸气压,水平段组分A 分压可视为零。由于组分A 的汽化使扩散距离Z 不断随时间增加,记录时间t 与距离Z 的关系即可计算出组分A 在气相B 中的扩散系数。 图2-6-1 斯蒂芬扩散管示意图 上述扩散过程可视为组分A 通过静止组分B 的一维扩散过程,其中组分A 的传质通量可用下式表示: )ln(0 A A A B AZ P P P P Z T R P D N --= (2-6-1) (2-6-1)式中,AZ N 为组分A 的传质通量,mol/m 2·s ; AB D 为A 组分在B 组分中的扩散系数,cm 2 /s ; P 为系统总压,atm ; R 为气体常数,82.06 atm ·cm 3 / (mol ·K) T 为系统温度,K ; Z 为任意时刻t 时液面距水平段的距离,cm

A0P 为扩散管管口A 组分的分压,atm ; A P 为液体A 的饱和蒸汽压,atm ; 饱和蒸汽压P A 0可由Antoine 方程,C T B A P A +- =0 ln (见附录)求出。 单位面积上组分A 的蒸发速率还可用液面降低速率表示,即: dt dZ M N A A AZ ρ= (2-6-2) (2-6-2)式中,A ρ为液体A 的密度;mol / cm 3;A M 为组分A 的分子量。 在拟稳态的情况下,扩散传质通量应等于蒸发通量,经对方程(2-6-1)和方程(2-6-2)的整理得到: )ln(00A A A AB A P P P P RTZ PM D dt dZ --=ρ (2-6-3) 因为恒温恒压下二元扩散系数AB D 为常数,对上式积分、整理可得: )()ln(200 0Z Z y t P P P P RT P D y A A A AB ?----?=ρ (2-6-4) (2-6-4)式中,0Z Z y i -=,相当于液面下降高度,cm (其中0Z 为管内液面距水平段的距离,i Z 为任意时刻t 的液面距水平段的距离);ΔZ ——末端长度修正因子,cm 。 式(2-6-4)中的y/2与t/y 呈现一直线关系。以t/y 为横坐标,y/2为纵坐标,将测定的实验数据作图(可以在坐标标纸上作图,也可以在计算机上用最小二乘法回归计算)求出斜率C , )ln(0 A A A A B P P P P RT P D C --?= ρ (2-6-5) 由斜率C 求出气相扩散系数D AB , 10 0)ln( ---=A A A A B P P P P P RT C D ρ (2-6-6) 方程(2-6-4)和方程(2-6-6)是本测试方法的主要计算公式。 三.实验装置和流程

扩散系数

布朗运动的扩散系数 刘佳杰 201202008010 摘 要:布朗运动即为分子无规则的运动,布朗运动中的扩散系数与分子的大小形状有何关系,我们设计了试验,进行求解。 关键词:布朗运动 扩散系数 因素 一、气体扩散系数 挥发性液体之气体扩散系数可藉由Winklemann’s method 来检测,在有限内径的垂直毛细管中保持固定的温度和经过毛细管顶部的空气流量,可确定液体表面的分子扩散到气体中的蒸气分压。 已知质传速率: ???? ????? ??=Bm T A A C C L C D 'N (1) D = 扩散速率 (m 2/s) C A = A 物质于界面间的饱和浓度 (kmol/m 3) L =质传有效距离(mm) C Bm =蒸气的对数平均莫耳浓度 (kmol/m 3) C T = 总莫耳浓度=C A +C Bm (kmol/m 3) 液体的蒸发速率: (2) ρL = 液体密度 ??? ????? ??=dt dL M ρ'N L A

???? ????? ??=??? ????? ??Bm T A L C C L C D dt dL M ρ (3) at t=0 , L=L 0 做积分 t C C C ρMD 2L L Bm T A L 202??? ? ?????? ??=- (4) ()()t C C C ρMD 2L 2L L L L Bm T A L 000??? ? ?????? ??=+-- (5) ()()0A T Bm L 0A T Bm L 0L C MDC C ρL L C C C MD 2ρL L t ???? ??+-???? ????? ??=- (6) M = 分子量 、 t = 时间 其中 ???? ????? ??=a abs T T T Vol kmol C 1 , 其中 Vol =22.4 m 3 (7) T 1B C C = (8) T a v a 2B C P P P C ??? ? ??-= (9) )C ln()C (C C B2 B1B2B1Bm -= (10) T a v A C P P C ??? ? ??= (11) (二)线型最小平方法 最小平方法或称最小平方差法 (least-squares method) 的最基础型──线型的 (linear)。今有一组实验数据基本上呈现线型的态势,则若以b ax y +=表示直线方程式,其中a 代表斜率 (slope),b 代表截距 (intercept),则最小平方法就是在使误差的平方和达到最小,即使下式最小化 (minimize) ()[]2 n 1i i i b ax y E ∑+-== 因此

扩散系数计算

扩 散 系 数 费克定律中的扩散系数D 代表单位浓度梯度下的扩散通量, 散的快慢,是物质的一种传递性质。 一、气体中的扩散系数 A 、 B 的相互扩散,A 在 B 中的扩散系数和 B 在A 中的扩散系数相等,因此可略去下标而 用同一符号D 表示,即 D AB D BA D 。 5 表7 — 1给出了某些二元气体在常压下( 1.013 10 Pa )的扩散系数。 对于二元气体扩散系数的估算,通常用较简单的由富勒( Fuller )等提出的公式: 1/3 1/3 2 P[( V A ) ( V B )] (7—19) 2 式中, D —A 、B 二元气体的扩散系数, m /s ; P —气体的总压,Pa ; T —气体的温度,K ; M A 、M B —组分A 、 B 的摩尔质量,kg/kmol ; V A V B 3 、 —组分A 、B 分子扩散体积,cm /mol 。 一般有机化合物可按分子式由表7-2查相应的原子扩散体积加和得到, 某些简单物质 则在表7-2种直接列出。 5 表7-1某些二元气体在常压下(1.013 10 Pa )的扩散系数 气体中的扩散系数与系统、温度和压力有关,其量级为 5 2 10 m /s 。通常对于二元气体 它表达某个组分在介质中扩

式7 —19的相对误差一般小于1 0%。 、液体中的扩散系数 由于液体中的分子要比气体中的分子密集得多,因此也体的扩散系数要比气体的小得 9 2 多,其量级为10 m /s。表7 —3给出了某些溶质在液体溶剂中的扩散系数。表7 — 3 溶质在液体溶剂中 A E) ,其扩散系数常用Wilke-Cha ng公式估算: 式中,D AB—溶质A在溶剂E中的扩散系数(也称无限稀释扩散系数),m2/s ; T —溶液的温度,K; -溶剂E的粘度,Pa.s ; M B —溶剂E的摩尔质量,kg/ kmol ; —溶剂的缔合参数,具体值为:水 2.6 ;甲醇1.9 ;乙醇1.5 ;苯、乙醚等不缔合的溶剂 为1.0; V A—溶质A在正常沸点下的分子体积,cm3/mol,由正常沸点下的液体密度来计 D AB 7.4 10 15(M B)T V A0.6 2 / m /S (7 — 21)

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