Calculadora de Coeficiente de Difusión (Fick y Stokes-Einstein)

Calcula el coeficiente de difusión usando múltiples métodos.

Selecciona un método e ingresa los valores conocidos abajo. Deja vacío el campo que quieres calcular.

Ejemplos de Calculadora de Coeficiente de Difusión

Ve cómo usar la calculadora para diferentes escenarios.

Fick's Law Example

Ejemplo de Ley de Fick

Calculate D when J = 0.002 mol/(m²·s) and dC/dx = 10 mol/m³/m.

Flujo de Difusión (J): 0.002

Gradiente de Concentración (dC/dx): 10

Distancia (x): undefined m

Tiempo (t): undefined s

Temperatura (T): undefined

Viscosidad (η): undefined Pa·s

Radio de Partícula (r): undefined m

Constante de Boltzmann (kB): undefined

Método de Cálculo: Ley de Fick

Unidad de Distancia:

Unidad de Tiempo:

Dimensión:

Unidad de Viscosidad:

Unidad de Radio:

Unidad del Coeficiente de Difusión: m²/s

Stokes-Einstein Example

Ejemplo de Stokes-Einstein

Calculate D for a particle with r = 1e-9 m in water at 298 K (η = 0.001 Pa·s).

Flujo de Difusión (J): undefined

Gradiente de Concentración (dC/dx): undefined

Distancia (x): undefined m

Tiempo (t): undefined s

Temperatura (T): 298

Viscosidad (η): 0.001 Pa·s

Radio de Partícula (r): 1e-9 m

Constante de Boltzmann (kB): 1.380649e-23

Método de Cálculo: Ecuación de Stokes-Einstein

Unidad de Distancia:

Unidad de Tiempo:

Dimensión:

Unidad de Viscosidad: Pascales segundos (Pa·s)

Unidad de Radio: Metros (m)

Unidad del Coeficiente de Difusión: m²/s

Experimental (1D) Example

Ejemplo Experimental (1D)

Calculate D when x = 0.01 m, t = 3600 s, 1D diffusion.

Flujo de Difusión (J): undefined

Gradiente de Concentración (dC/dx): undefined

Distancia (x): 0.01 m

Tiempo (t): 3600 s

Temperatura (T): undefined

Viscosidad (η): undefined Pa·s

Radio de Partícula (r): undefined m

Constante de Boltzmann (kB): undefined

Método de Cálculo: Experimental (x²/2t o x²/4t)

Unidad de Distancia: Metros (m)

Unidad de Tiempo: Segundos (s)

Dimensión: 1D (D = x²/2t)

Unidad de Viscosidad:

Unidad de Radio:

Unidad del Coeficiente de Difusión: m²/s

Experimental (2D) Example

Ejemplo Experimental (2D)

Calculate D when x = 0.005 m, t = 1800 s, 2D diffusion.

Flujo de Difusión (J): undefined

Gradiente de Concentración (dC/dx): undefined

Distancia (x): 0.005 m

Tiempo (t): 1800 s

Temperatura (T): undefined

Viscosidad (η): undefined Pa·s

Radio de Partícula (r): undefined m

Constante de Boltzmann (kB): undefined

Método de Cálculo: Experimental (x²/2t o x²/4t)

Unidad de Distancia: Metros (m)

Unidad de Tiempo: Segundos (s)

Dimensión: 2D (D = x²/4t)

Unidad de Viscosidad:

Unidad de Radio:

Unidad del Coeficiente de Difusión: m²/s

Otros Títulos
Entendiendo la Calculadora de Coeficiente de Difusión (Fick y Stokes-Einstein): Una Guía Completa
Domina la ciencia y matemáticas detrás de los cálculos del coeficiente de difusión.

¿Qué es el Coeficiente de Difusión?

  • Definición e Importancia
  • Ley de Fick
  • Ecuación de Stokes-Einstein
El coeficiente de difusión (D) cuantifica qué tan rápido una sustancia se dispersa en otro medio. Es un parámetro clave en química, biología e ingeniería.
Ley de Fick y Stokes-Einstein
La Ley de Fick relaciona el flujo de difusión con el gradiente de concentración, mientras que Stokes-Einstein conecta D con temperatura, viscosidad y tamaño de partícula en líquidos.

Ejemplos Comunes de Difusión

  • Calculando D para oxígeno en agua.
  • Estimando D para tinte en gel de agar.

Guía Paso a Paso para Usar la Calculadora

  • Selección de Entradas
  • Métodos de Cálculo
  • Interpretando Resultados
Selecciona el método de cálculo: Ley de Fick, Stokes-Einstein, o Experimental. Ingresa los valores requeridos para tu método elegido. La calculadora computará D y mostrará detalles paso a paso.
Flujo de Trabajo de Ejemplo
Para la Ley de Fick, ingresa flujo y gradiente de concentración. Para Stokes-Einstein, ingresa temperatura, viscosidad y radio. Para Experimental, ingresa distancia, tiempo y dimensión.

Ejemplos Paso a Paso

  • Calculando D para una proteína en agua usando Stokes-Einstein.
  • Encontrando D para un soluto en un gel usando el método experimental.

Aplicaciones del Mundo Real del Coeficiente de Difusión

  • Biología y Medicina
  • Ciencia de Materiales
  • Ingeniería Ambiental
Los coeficientes de difusión se usan para modelar el transporte de oxígeno en tejidos, la dispersión de contaminantes en agua, y el procesamiento de materiales en la industria.
Industria e Investigación
Los ingenieros y científicos usan D para diseñar procesos, predecir resultados y entender fenómenos naturales.

Ejemplos Industriales y de Investigación

  • Modelando la entrega de medicamentos en el cuerpo.
  • Prediciendo la dispersión de contaminantes en ríos.

Conceptos Erróneos Comunes y Métodos Correctos

  • Conversiones de Unidades
  • Eligiendo el Método Correcto
  • Errores Experimentales
Un error común es usar unidades incorrectas para distancia, tiempo o viscosidad. Siempre verifica tus unidades y valores de entrada cuidadosamente.
Consejos para Cálculos Precisos
Usa las sugerencias de la calculadora para orientación y verifica dos veces todos los valores de entrada y unidades.

Errores Comunes

  • Ingresando cm en lugar de m para distancia.
  • Usando cP en lugar de Pa·s para viscosidad.

Derivación Matemática y Ejemplos

  • Fórmula de la Ley de Fick
  • Ecuación de Stokes-Einstein
  • Cálculo Experimental
Ley de Fick: D = -J / (dC/dx). Stokes-Einstein: D = kB T / (6 π η r). Experimental: D = x²/(2t) para 1D, x²/(4t) para 2D, x²/(6t) para 3D.
Ejemplo Resuelto
Para un tinte difundiendo 0.01 m en 1 hora: D = (0.01)²/(23600) = 1.39e-8 m²/s (1D). Para una nanopartícula en agua: D = 1.380649e-23298/(6π0.001*1e-9) = 2.18e-9 m²/s.

Ejemplos Matemáticos

  • Calculando D para un tinte en agua usando la Ley de Fick.
  • Usando Stokes-Einstein para una nanopartícula.