第17章 扩散理论

物理量的定义

• 密度（Mass Concentration）

  • 单位：公斤/立方米
  • 重要性：单位理解清楚是掌握课程的一半
  • Total Mass Concentration是所有成分密度之和

• 质量分率（Mass Fraction）

  • Density与Total Mass Concentration定义
  • 没有单位

• 摩尔浓度（Molar Concentration）

  • 单位：摩尔/升
  • Total Molar Concentration是所有成分摩尔浓度之和

• 速度的单位

  • 米/小时
  • 速度与扩散的关系：与距离、浓度有关

扩散与通量

• 质量通量（Mass Flux）

  • 定义：单位面积单位时间通过的质量
  • 单位：公斤/秒/平方米

• 摩尔通量（Molar Flux）

  • 定义：单位面积单位时间通过的摩尔数
  • 关系：与速度有关，如气味传播

扩散理论

• Fick's First Law
  • Molar Flux与浓度梯度成正比
  • 扩散方向：从高浓度到低浓度
  • 公式：JA = -D(dC/dx)
  • 扩散系数（Diffusivity）单位：平方米/秒

流体的平均速度

• Molar Average Velocity (U0)

  • 计算：A的摩尔分率乘速度加B的摩尔分率乘速度

• 相对速度与扩散速度

  • 相对速度：绝对速度减去平均速度
  • 定义：JA = CA(U_A - U0)

扩散方程

• Buckflow Flux 与 Diffusion Flux

  • Buckflow：整体流体受推力影响
  • Diffusion：由浓度梯度引发

• 摩尔通量的总和

  • JA + JB = 0

• 理想气体的扩散系数

  • 对理想气体，D_AB和D_BA相等

课程总结

• 单位和概念的理解是关键。
• 扩散现象的理解与应用。
• Fick's Law的重要性及其在流体动力学和热力学中的应用。