明显,氮气在相同气体条件下的质量要大于其他两种气体,所以扩散系数是最大的,其次是氦气、最小的是氢气。

扩散系数——表示气体(或固体)扩散程度的物理量。扩散系数是指当浓度梯度为一个单位时,单位时间内通过单位面积的气体量,在气体中,如果相距1厘米(或者每米)的两部分,其密度相差为1克每立方厘米(或者每米),则在1秒内通过1平方厘米(或者平方米)面积上的气体质量,规定为气体的扩散系数。单位:cm2/S或者m2/s 物质的分子扩散系数表示它的扩散能力,是物质的物理性质之一。根据菲克定律,扩散系数是沿扩散方向,在单位时间每单位浓度梯度的条件下,垂直通过单位面积所扩散某物质的质量或摩尔数,即 可以看出,质量扩散系数D和动量扩散系数ν及热量扩散系数α具有相同的单位(m2/s)或(cm2/s),扩散系数的大小主要取决于扩散物质和扩散介质的种类及其温度和压力。质扩散系数一般要由实验测定。其中,液相质扩散,如气体吸收,溶剂革取以及蒸馏操作等的D比气相质扩散的D低一个数量级以上,这是由于液体中分子间的作用力强烈地束缚了分子活动的自由程,分子移动的自由度缩小的缘故。扩散系数D与气体的浓度无直接关系,它随气体温度的升高及总压强的下降而加大。这可以用气体的分子运动论来解释。随着气体温度升高,气体分子的平均运动动能增大,故扩散加快,而随着气体压强的升高,分子间的平均自由行程减小,故扩散就减弱。当然,按状态方程,浓度与压力、温度是相互关联的,所以质扩散系数与浓度是有关的,就象导热系数与温度有关一样。式(2-22)中D的单位是cm2/s,它和动量扩散系数ν=μ/ρ以及热扩散系数α=λ/cpρ的单位相同,在计算质扩散通量或摩尔扩散通量时,D的单位要换算为m2/s。分子扩散传质不只是在气相和液相内进行,同样可在固相内存在,如渗碳炼钢、材料的提纯等等。在固相中的质扩散系数比在液相中还将低大约一个数量级,这可用分子力场对过程的影响更大,使分子移动的自由度更小作为合理的定性解释。二元混合液体的扩散系数以及气-固、液-固之间的扩散系数,比气之间的扩散系数要复杂得多,只有用实验来确定。