Молекулярная диффузия. Первый закон Фика

Молекулярная диффузия описывается первым законом Фика:

Количество вещества dM, продиффундировавшего за время dt через элементарную поверхность dF (нормальную к направлению диффузии) пропорционально градиенту концентрации  dc/dn этого вещества.

Или через всю поверхность F диффундирует количество вещества:

(22) - градиент концентрации характеризует изменение концентрации диффундирующего вещества на единицу длины нормали между двумя поверхностями постоянных концентраций; D – коэффициент пропорциональности, который называют коэффициентом молекулярной диффузии.

Знак (-) перед D указывает на то, что молекулярная диффузия всегда протекает в направлении уменьшения концентрации распределяемого компонента.

Размерность [ D ]:

.

Физический смысл D можно выяснить из предыдущего выражения. Коэффициент диффузии показывает, какое количество вещества диффундирует в единицу времени через единицу поверхности при градиенте концентрации, равном единице.

Коэффициент диффузии D -физическая константа, которая характеризует способность данного вещества проникать в неподвижную среду. Величина D не зависит от гидродинамических условий, в которых протекает процесс.

Коэффициент D есть функция свойств распределяемого вещества, свойств среды, через которую оно диффундирует, температуры, t, и давления, р. Например, коэффициент D для газов возрастает c увеличением температуры и понижением давления.