氣體擴散

任何物質都不停的在做不規則運動（分子運動論）；擴散是指某種物質的分子通過不規則運動、擴散運動而進入到其他物質里的過程；氣體擴散是指某種氣體分子通過擴散運動而進入到其它氣體裡；因為氣體分子的不規則運動比較激烈，所以擴散比較明顯。

基本介紹

• 中文名：氣體擴散
• 外文名：gas diffusion
• 原理：氣體分子在做無規則的熱運動
• 計算方法：稱量擴散管在一定時間內質量損失

原理

氣體分子在做無規則的熱運動。

擴散是由於微粒（分子、原子等）的熱運動而產生的物質遷移現象。可由一種或多種物質在氣、液或固相的同一相內或不同相間進行，主要由於濃度差，也可由於溫度差和湍流運動等。微粒從濃較大的區域向較小的區域遷移，直到一相內各部分的濃度達到一致或兩相間的濃度達到平衡為止。

擴散速度在氣體中最大，液體中次之，固體中最小。濃度差愈大，微粒質量愈小，溫度愈高，擴散也愈快。

氣體擴散

分離氣體混合物的一種方法。根據氣體分子運動學說和氣體擴散定律，當氣體混合物是在容器內時，輕分子的運動速度快，撞擊器壁的機會多；重分子的運動速度慢，撞擊器壁的機會少。如果器壁具有無數微孔，每孔只容許分子單獨通過，則輕分子通過器壁的機會一定比重分子多。擴散結果是器內的輕分子相對地減少，富集於器外；器內的重分子相對地增加，並富集於器內。因此可以得到一定程度的分離。這種方法主要用於分離同位素。對分子量相差很小的混合氣體，如鈾235和鈾238的六氟化物，必須連續進行多次，才能達到所需要的分離程度。

計算方法

擴散率計算

擴散率是用精密天平稱量擴散管在一定的時間間隔內質量的損失而測得的，並按下式計算。

式中Dr--擴散率，μg/min;

m--擴散管的失重量，g;

t--稱量的時間間隔，min。

若已知擴散率Dr(實測值)和稀釋氣的流量，則可按下式計算標準氣體的組分含量。

式中C--標準氣體含量，μg/L

Dr--擴散率，μg/min;

F--稀釋氣體流量，mL/min；

k--由氣體的種類所決定的常數，k=22.4W×(273+t)×1273×P/760；

w--組分氣體的相對分子質量；

t--溫度，℃

P--大氣壓，mmHg。

相關理論

分子動理論

人們從分子運動的微觀模型出發，給出某些簡化的假定，結合機率和統計力學的知識，提出了氣體分子動理論，其主要如下：

（1）氣體是由分子組成的，分子是很小的粒子，彼此間的距離比分子的直徑大許多，分子體積與氣體體積相比可以略而不計。

（2）氣體分子以不同的速度在各個方向上處於永恆的無規則運動之中。典型事例是擴散現象、布朗運動。

（3）除了在相互碰撞時，氣體分子間相互作用是很微弱的，甚至是可以忽略的。

（4）氣體分子相互碰撞或對器壁的碰撞都是彈性碰撞。

（5）分子的平均動能與熱力學溫度成正比。

（7）分子間存在著相互作用力。分子間同時存在著引力和斥力，引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小，但斥力的變化比引力快，實際表現出來的是引力和斥力的合力。