Физика. Молекулярная физика. Термодинамика

60 Это соотношение теперь можно использовать для описания пере- носа в идеальных газах массы, энергии и импульса, что определяет со- ответственно коэффициенты диффузии, теплопроводности и вязкости. 3.3. Диффузия в газах Перенос молекул в отсутствие макроскопического потока (кон- векции) газа называется диффузией . Поток вещества, обусловленный диффузией, пропорционален градиенту концентрации (химическому потенциалу): C C C J DS x y z                  . (3.9) Более коротко этот закон сохранения массы, сформулирован- ный в 1855 г. немецким физиком А. Фиком, можно записать: J D C    , (3.10) где J – плотность диффузионного потока, обусловленного градиен- том концентрации. В случае одномерной диффузии вдоль оси X : C C J D x x       . (3.11) Знак минус указывает на то, что если концентрация возрастает в положительном направлении оси X , то величина положительна; од- нако поток движется в сторону более низких концентраций, т.е. в от- рицательном направлении оси X . Коэффициент пропорциональности D называют коэффициентом диффузии, являющимся величиной, характеризующей скорость, с ко- торой молекулы вещества способны распространяться в среде себе подобных (в чистых индивидуальных системах) или в среде чуже- родных молекул (в смесях и растворах). Размерность коэффициента диффузии в системе СИ: [ D ] = м 2 /с. Диффузия имеет место и в газах, и в жидкостях, и в твердых телах, причем диффундировать могут как находящиеся в них части- цы посторонних веществ (трассерная, или диффузия индикатора), так и собственные частицы (самодиффузия).