Calculadora de coeficiente de difusão

Um coeficiente de difusão descreve a rapidez com que partículas se espalham pelo movimento térmico aleatório. Coeficientes maiores indicam dispersão mais rápida; valores menores, movimento mais lento no meio ao redor. Esta calculadora usa a equação de Stokes-Einstein, D = kBT dividido por 6πηr, em que kB é a constante de Boltzmann, T é a temperatura absoluta, η é a viscosidade dinâmica e r é o raio hidrodinâmico de uma partícula esférica. Com todas as grandezas convertidas para o SI, o resultado é expresso em metros quadrados por segundo. A equação representa três tendências úteis. Elevar a temperatura aumenta a energia térmica e, portanto, a difusão. Aumentar a viscosidade gera mais arrasto e reduz a difusão. Aumentar o raio também reduz a difusão, pois partículas maiores sofrem maior resistência hidrodinâmica. Essas relações ajudam a estimar transporte molecular, comparar nanopartículas, planejar experimentos de espalhamento dinâmico de luz e conferir cálculos de transferência de massa. Use temperatura absoluta em kelvin, não graus Celsius. A viscosidade dinâmica deve ser informada em pascal-segundo; um milipascal-segundo equivale a 0.001 pascal-segundo. A calculadora aceita o raio em nanômetros e o converte internamente para metros. Não informe o diâmetro no lugar do raio, pois isso dobra o denominador e reduz o coeficiente à metade. O raio hidrodinâmico também pode diferir do raio geométrico seco quando a molécula possui uma camada de solvatação ou uma conformação não esférica. Stokes-Einstein pressupõe uma suspensão diluída de partículas esféricas em um fluido newtoniano contínuo com condição de não deslizamento na fronteira. Funciona melhor quando a partícula é bem maior que as moléculas do solvente e as interações entre partículas são fracas. Soluções congestionadas, partículas porosas, moléculas muito anisotrópicas, fluidos não newtonianos, interfaces e solutos extremamente pequenos podem fugir dessas hipóteses. Prefira a viscosidade medida na temperatura real, pois ela pode variar bastante mesmo em um intervalo térmico modesto. Trate o resultado como uma estimativa ideal para comparação e planejamento experimental. Em trabalhos de alta precisão, use a viscosidade do solvente dependente da temperatura, um raio hidrodinâmico experimental e as correções exigidas pela geometria de medição. Coeficientes de difusão também são frequentemente expressos em centímetros quadrados por segundo; multiplique o resultado em metros quadrados por segundo por 10,000 para converter. Registre sempre temperatura e condições do solvente junto ao coeficiente para que outro pesquisador possa interpretá-lo ou reproduzi-lo.