Calculadora del coeficiente de difusión

Un coeficiente de difusión describe la rapidez con que las partículas se dispersan por movimiento térmico aleatorio. Los coeficientes mayores indican una dispersión más rápida y los menores, un movimiento más lento en el medio circundante. Esta calculadora usa la ecuación de Stokes-Einstein, D = kBT dividido entre 6πηr, donde kB es la constante de Boltzmann, T la temperatura absoluta, η la viscosidad dinámica y r el radio hidrodinámico de una partícula esférica. Tras convertir todo a unidades SI, el resultado se expresa en metros cuadrados por segundo. La ecuación recoge tres tendencias útiles. Aumentar la temperatura eleva la energía térmica y, por tanto, la difusión. Aumentar la viscosidad genera más resistencia y reduce la difusión. Aumentar el radio también la reduce porque una partícula mayor experimenta más resistencia hidrodinámica. Estas relaciones sirven para estimar transporte molecular, comparar nanopartículas, planificar experimentos de dispersión dinámica de luz y revisar cálculos de transferencia de masa. Usa temperatura absoluta en kelvin, no grados Celsius. La viscosidad dinámica debe introducirse en pascales-segundo; un milipascal-segundo equivale a 0.001 pascales-segundo. La calculadora acepta el radio en nanómetros y lo convierte internamente a metros. No introduzcas el diámetro en lugar del radio: duplicaría el denominador y reduciría el coeficiente a la mitad. El radio hidrodinámico también puede diferir del radio geométrico en seco si la molécula tiene una capa de solvatación o una conformación no esférica. Stokes-Einstein supone una suspensión diluida de partículas esféricas en un fluido newtoniano continuo con condiciones de contorno sin deslizamiento. Funciona mejor cuando la partícula es bastante mayor que las moléculas del disolvente y las interacciones entre partículas son débiles. Las soluciones congestionadas, partículas porosas, moléculas muy anisótropas, fluidos no newtonianos, interfaces y solutos extremadamente pequeños pueden incumplir estas hipótesis. Conviene usar la viscosidad medida a la temperatura real, pues puede variar mucho incluso en intervalos térmicos modestos. Considera el resultado una estimación ideal para comparar y planificar experimentos. Para trabajos de alta precisión, usa la viscosidad del disolvente dependiente de la temperatura, un radio hidrodinámico experimental y las correcciones que exija la geometría de medición. Los coeficientes también se expresan a menudo en centímetros cuadrados por segundo; multiplica el resultado en metros cuadrados por segundo por 10,000 para convertirlo. Registra siempre la temperatura y las condiciones del disolvente junto al coeficiente para que otro investigador pueda interpretarlo o reproducirlo.