扩散系数计算器

扩散系数描述粒子通过随机热运动扩散的快慢。系数越大，扩散越快；数值越小，在周围介质中的运动越慢。本计算器使用斯托克斯—爱因斯坦方程：D = kBT除以6πηr，其中kB为玻尔兹曼常数，T为绝对温度，η为动力黏度，r为球形粒子的流体动力学半径。所有量换算为国际单位制后，结果以平方米每秒表示。 该方程体现三个实用趋势。升高温度会增加热能，从而加快扩散。增大黏度会增加阻力，使扩散减慢。粒子半径增大同样会降低扩散速度，因为较大的粒子受到更大的流体动力阻力。这些关系适用于估算分子输运、比较纳米粒子、规划动态光散射实验及核对传质计算。 请使用开尔文绝对温度，而不是摄氏温度。动力黏度必须以帕秒输入；一毫帕秒等于0.001帕秒。计算器接受纳米单位的半径，并在内部转换为米。注意不要将直径当作半径输入，否则分母会加倍，计算系数减半。分子带有溶剂化层或呈非球形构象时，流体动力学半径也可能不同于干态几何半径。 斯托克斯—爱因斯坦方程假设球形粒子以稀悬浮液形式，在满足无滑移边界条件的连续牛顿流体中运动。当粒子明显大于单个溶剂分子且粒子间相互作用较弱时，适用性最好。拥挤溶液、多孔粒子、高度各向异性分子、非牛顿流体、界面及极小溶质可能偏离这些假设。应优先使用实际温度下测得的黏度，因为即使温度变化不大，黏度也可能显著变化。 请将结果视为适合比较与实验规划的理想估算。高精度工作应使用溶剂随温度变化的黏度、实验测得的流体动力学半径，以及测量几何条件要求的修正。扩散系数也常以平方厘米每秒表示；将平方米每秒的结果乘以10,000即可换算。报告扩散系数时，请同时记录温度与溶剂条件，以便其他研究者解读或复现。