擴散係數計算器

擴散係數描述粒子透過隨機熱運動擴散的快慢。係數越大，擴散越快；數值越小，在周圍介質中的運動越慢。本計算器使用斯托克斯—愛因斯坦方程：D = kBT除以6πηr，其中kB是波茲曼常數，T是絕對溫度，η是動力黏度，r是球形粒子的流體動力學半徑。所有量轉換為國際單位制後，結果以平方公尺每秒表示。 此方程呈現三個實用趨勢。提高溫度會增加熱能，因而加快擴散。增加黏度會產生更大的阻力，降低擴散速度。增加粒子半徑也會降低擴散速度，因為較大粒子受到更大的流體動力阻力。這些關係適合用於估算分子傳輸、比較奈米粒子、規劃動態光散射實驗及核對質傳計算。 請使用克耳文絕對溫度，而非攝氏溫度。動力黏度必須以帕秒輸入；一毫帕秒等於0.001帕秒。計算器接受奈米單位的半徑，並在內部轉換為公尺。請勿將直徑當作半徑輸入，否則分母會加倍，所得係數減半。分子具有溶劑化層或採非球形構形時，流體動力學半徑也可能不同於乾態幾何半徑。 斯托克斯—愛因斯坦方程假設球形粒子以稀懸浮液形式，在具無滑移邊界條件的連續牛頓流體中運動。當粒子明顯大於單一溶劑分子，且粒子間作用較弱時，最為適用。擁擠溶液、多孔粒子、高度異向性分子、非牛頓流體、界面與極小溶質都可能偏離這些假設。建議採用實際溫度下量測的黏度，因為即使溫差不大，黏度也可能明顯改變。 請將結果視為適合比較及實驗規劃的理想估算。高精度工作應使用溶劑隨溫度變化的黏度、實驗測得的流體動力學半徑，以及量測幾何條件所需的修正。擴散係數也常以平方公分每秒表示；將平方公尺每秒的結果乘以10,000即可換算。報告擴散係數時，請同時記錄溫度與溶劑條件，讓其他研究者能解讀或重現結果。