Dyfuzja to proces wzajemnego przenikania cząsteczek różnych substancji, prowadzące z czasem do wyrównywania stężenia dla wszystkich wielkości. W zależności od natury tych substancji i od warunków zewnętrznych (temperatury, ciśnienia), dyfuzja może przebiegać szybko, a może bardzo powoli. Jej prędkość charakteryzuje się wskaźnikiem, który nazywa się „współczynnik dyfuzji”. Jest on równy ilości substancji, która przeszła przez jednostkę powierzchni na granicy rozdziału za określoną jednostkę czasu i po określonej gradiencie stężeń.
Instrukcja
1
Można skorzystać ze specjalnych przewodników, gdzie podane są współczynniki dyfuzji dla różnych systemów: rozpowszechnionej gazowej mieszaniny różnych substancji w wodnych i rozpuszczalnikach organicznych, dyfuzji gazów w polimerach itp.
2
Oblicz współczynnik dyfuzji według wzoru: J = -D(dC/dx), gdzie J — ilość substancji, która jest przenoszona przez jednostkę powierzchni w jednostce czasu; dC — zmiana stężenia substancji; dx — zmiana długości przepływu substancji; D — współczynnik dyfuzji [m2/s); znak „minus” oznacza, że koncentracja przepływu substancji zmienia się od większych do mniejszych.
3
Stosunek między zmianami stężenia substancji w przestrzeni i w czasie opisano wzoru: dC/dt = d/dx (-J) = d/dx DdC/dx. Te formuły stanowią pierwsze i drugie prawo Fick, nazwane tak na cześć Adolfa Fik, niemieckiego naukowca, изучавшего procesy dyfuzji.
4
Jeśli dyfuzja odbywa się „w całości”, czyli w przestrzeni trójwymiarowej, to jest opisany równaniem: dC/dt = d/dx (DdC/dx) + d/dy(Ddc/dy) + d/dz(DdC/dz), gdzie dt – zmiana czasu.
5
Współczynnik dyfuzji również oblicza się poprzez porównanie obliczonych danych z danymi uzyskanymi podczas badań laboratoryjnych. Na przykład, metodą rentgenowskiej микроанализа, spektrometrii masowej, spektroskopii ftir, рефрактометрии itp.
Porada
Łatwo można zrozumieć, że natura dyfuzji we wszystkich przypadkach zasadniczo jest taka sama, a jej prędkość jest proporcjonalna do powierzchni, przez którą odbywa się dyfuzja, a także „różnicy potencjałów”, czy jest to temperatura, stężenie lub ładunek elektryczny. Jeśli to cieplna, dyfuzja, proces nazywa się „przewodność cieplna”, jeśli chodzi o przepływie ładunków elektrycznych – „elektryczne”.
Kategoria:
Nauki przyrodnicze
