Перший закон Фіка

Молекулярна дифузія описується першим законом Фіка, відповідно до якого кількість продифундованої речовини dМ пропорційно градієнтові концентрації в напрямку дифузії дс/дп, площі масопередачі dF, перпендикулярної напрямкові дифузійного потоку і часу здійснення процесу dτ,

(3.1)

або

(3.2)

де - зміна концентрації речовини по товщині шару .

Коефіцієнт пропорційності D у рівняннях (3.1) і (3.2) називається коефіцієнтом молекулярної дифузії і має розмірність м²/c при с, кг/м³.

Коефіцієнт молекулярної дифузії показує, яка маса речовини дифундує в одиницю часу через одиницю поверхні при градієнті концентрації, рівному одиниці. Значення коефіцієнта молекулярної дифузії залежить від природи і властивостей як речовини, що розподіляється, так і середовища, через яке він дифундує, а також тиску і температури. Причому збільшенню його значення сприяє підвищення температури і зменшення тиску. Знак мінус перед правою частиною рівняння (3.1) указує на те, що молекулярна дифузія протікає в напрямку зменшення концентрації компонента, що розподіляється.

У ряді випадків за аналогією з першим законом Фіка, записують рівняння, що характеризує масопередачу в результаті турбулентної дифузії,

де D_турб — коефіцієнт турбулентної дифузії, що залежить від гідродинамічних умов протікання процесу — швидкості потоку і масштабу турбулентних пульсацій.