题目
某组分在气相中扩散时,压力升高,则分子扩散系数()A. 增大;B. 减小;C. 增大还是减小与该组分的具体性质有关;D. 与压力无关。
某组分在气相中扩散时,压力升高,则分子扩散系数()
- A. 增大;
- B. 减小;
- C. 增大还是减小与该组分的具体性质有关;
- D. 与压力无关。
题目解答
答案
减小;
解析
考查要点:本题主要考查气体分子扩散系数与压力的关系,需要理解分子扩散的基本原理及压力变化对分子运动的影响。
解题核心思路:
气体分子的扩散系数与分子间的平均自由程密切相关。压力升高时,气体分子间距减小,碰撞频率增加,平均自由程缩短,导致扩散速率降低,因此扩散系数减小。
关键点:
- 平均自由程与压力的反比关系:压力越高,平均自由程越短。
- 扩散系数的本质:反映分子无规则运动的强度,与分子移动的平均距离直接相关。
气体分子的扩散系数$D$可通过公式$D = \frac{1}{3} \lambda v$表示,其中$\lambda$为平均自由程,$v$为分子平均速率。
-
平均自由程与压力的关系
平均自由程$\lambda = \frac{kT}{\sqrt{2} \pi d^2 p}$,其中$p$为压力,$d$为分子直径。压力$p$增大时,$\lambda$减小。 -
扩散系数的变化
在温度$T$恒定的条件下,分子平均速率$v$基本不变。因此,$D$的大小由$\lambda$决定。当压力升高,$\lambda$减小,导致$D$减小。
结论:压力升高,分子扩散系数减小。