气体扩散定律

气体扩散定律law of Eras diffusi二在相同的温度和压力下，气体的扩散速率与其物质的摩尔质量的平方根成反比。

气体扩散定律law of Eras diffusi二在相同的温度和压力下，气体的扩散速度与其密度或分子量的平方根成反比口这是格拉罕姆〔'I'. Graham)在1832年研究了各种不同气体的扩散速度后得出的，故又称为格拉罕姆定律(Grah.}un law)当把气体混合物放在一个器壁是多孔且又能穿过气体的容器时，其中较轻的气体将比较重的气体更快地通过多孔髦西犷剪 o‘

公式为：

分离气体混合物的一种方法。根据气体分子运动学说和气体扩散定律，当气体混合物是在容器内时，轻分子的运动速度快，撞击器壁的机会多；重分子的运动速度慢，撞击器壁的机会少。如果器壁具有无数微孔，每孔只容许分子单独通过，则轻分子通过器壁的机会一定比重分子多。

扩散结果是器内的轻分子相对地减少，富集于器外；器内的重分子相对地增加，并富集于器内。因此可以得到一定程度的分离。这种方法主要用于分离同位素。对分子量相差很小的混合气体，如铀235和铀238的六氟化物，必须连续进行多次，才能达到所需要的分离程度。

在土壤气体的组成中，CO₂的浓度高于大气，而O₂的浓度低于大气，在浓度梯度的作用下，驱使CO₂气体分子不断从土壤中向大气扩散，同时使O₂分子不断从大气向土壤气体扩散。

O₂和CO₂在土壤中的扩散过程，部分发生在气相，部分发生在液相。通过充气孔防扩散保持着大气和土壤间的气体交流作用，为气相扩散；而通过不同厚度水膜的扩散、则为液相扩散，这两种扩散过程都可以用费克(Fick)定律表示。根据费克定律，气体的扩散速率(dQ/dt)和该气体的浓度梯度(dc/dr)以下式表示:

式中，q_d表示扩散通量(单位时间通过单位面积扩散的质量); D表示在该介质中的扩散系数(其量纲为面积/时间)；c表示某种气体(O₂或CO₂)的浓度(单位容积扩散物质的质量)；x表示扩散的距离；dc/dx表示浓度梯度，对于气体来说，其浓度梯度常用分压梯度表示，则：

式中，B表示偏压与浓度的比。

气体在固体中由于密度分布不均匀而发生的质量输运过程。

正文

稳恒的扩散过程，也遵守斐克第一定律：

式中d为单位时间内通过与方向相垂直的单位面积上气体的量，为气体的密度，为扩散系数。

非稳恒过程中，气体的密度随时间变化,根据连续性方程，有

上式也称为斐克第二定律。可以根据两个斐克定律求解研究扩散过程。

扩散系数与气体以及固体的物理和化学性质有关。惰性气体和水蒸气在固体有机材料(如橡胶、塑料等)中有较大的值。氢在玻璃和金属中都有显著的扩散性能。但与气体在气体中的扩散相比，气体在固体中的扩散系数通常小得微不足道。因而在某些固体中，有些气体的密度均匀化过程进行得非常缓慢，有时甚至要延长到若干年。

此外，理论和实验都指出,扩散系数是温度的指数函数。