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Diffusionskoeffizient

 
     
  Kenngrösse für den Materialstrom durch molekulare Diffusion (daher auch
molekularer Diffusionskoeffizient) in gasförmigen, flüssigen und festen Phasen aufgrund von
Konzentrationsunterschieden. Die Einheit ist Fläche pro Zeit. Die statistische, mikroskopische
Wärmebewegung ist der Grund für den Ausgleich von Konzentrationsunterschieden. Der
Selbstdiffusionskoeffizient beschreibt die Bewegung der Teilchen einer Sorte in einer Umgebung
gleichartiger Teilchen. Der Interdiffusionskoeffizient oder chemische Diffusionskoeffizient beschreibt
den Strom einer Teilchensorte in der Mischung mit mehreren Teilchen in der Umgebung.
Entsprechend dem ersten Fickschen Gesetz ist der Teilchenstrom proportional dem
Konzentrationsgradienten. Die Proportionalitätskonstante ist der Diffusionskoeffizient. Typische Werte für den Diffusionskoeffizienten sind bei Gasen 5·10-6 bis 10-5 m2/s, bei Flüssigkeiten
10-10 bis 10-9 m2/s und bei Festkörpern 10-14 bis 10-10 m2/s.
Der Wert des Diffusionskoeffizienten hängt u.a. ab von den Eigenschaften des Stoffes selbst und denen des Transportmediums sowie von der Temperatur, vom Druck sowie den Wechselwirkungen
mit anderen Stoffen.
Für poröse Medien wird in der Angewandten Geologie der effektive Diffusionskoeffizient D* definiert, der die Geometrie des Bodens berücksichtigt. Er ist das Produkt aus dem Diffusionskoeffizienten in
freier Lösung D0 und dem Tortuositätsfaktor τ, einer rein geometrischen Grösse. Es gilt: D* = D0τ.


In Materialien, in denen es zu Sorptionsvorgängen kommen kann (z.B. Tongesteine), wird die Sorption mit Hilfe des apparenten Diffusionskoeffizienten Da berücksichtigt. Dieser ergibt sich aus dem Verhältnis des Diffusionskoeffizienten und des Retardationsfaktors R (Retardation):

DiffusionskoeffizientBesonders in der Klimatologie und Ozeanographie häufig verwendet wird der turbulente Diffusionskoeffizient, ein Proportionalitätsfaktor im Gradientansatz für turbulente Flüsse. Er ist im Gegensatz zum molekularen Diffusionskoeffizienten keine Materialkonstante, sondern hängt von den Eigenschaften der turbulenten Strömung (z.B. Scherung, Schichtung) selbst ab.
 
 

 

 

 
 
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Weitere Begriffe : intrakristallin Öffnungswinkel Belastungsmarken

 

 
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