Самодифузія і взаємна дифузія

Самодифузія – це явище перенесення в однорідному газі з односортних молекул за наявності градієнта концентрації n. Під час самодифузії величиною А, яка зазнає перенесення, є концентрація n, а саме А = n / n ₀, де n ₀ – рівноважна концентрація молекул у газі. Тоді на підставі (7.5) отримаємо рівняння Фіка для самодифузії

, (7.6)

де – коефіцієнт дифузії.

Якщо газове середовище містить два сорти молекул, які відрізняються між собою властивостями, то за умови р= const, T= const у газі простежуватиметься взаємна дифузія, під час якої виникнуть три молекулярні потоки: два дифузійні , і один гідродинамічний

де , і D ₁¹ D ₂.

Гідродинамічний потік – це рух газу як цілого, зумовлений необхідністю підтримувати тиск газу сталим у всьому об’ємі. Тоді

За цих умов коефіцієнт взаємної дифузії для суміші газів

(7.7)

Формула (7.7) дещо незручна, оскільки потребує громіздких попередніх обчислень довжин вільного пробігу молекул, тому Дж. Максвел і Ц. Стефан для моделі молекул як твердих куль запропонували спрощений метод розрахунку D ₁₂, згідно з яким