Co to jest dyfuzja?

Dyfuzja to proces, w którym atomy lub cząsteczki przemieszczają się z obszaru o wysokim stężeniu do obszaru o niskim stężeniu. W większości przypadków dyfuzja zachodzi w gazach i cieczach. Podczas dyfuzji ruch materii trwa aż do uzyskania równomiernego rozkładu. Wzorzec ruchu zależy od gradientu stężenia płynów lub gazów. Termin dyfuzja pochodzi od łacińskiego słowa „diffundere”, które oznacza „rozprzestrzeniać się”. Oprócz dyfuzji, inne sposoby przenoszenia substancji z jednego regionu do drugiego obejmują aktywny transport i osmozę. Pojęcie dyfuzji wpływa na wiele dyscyplin, takich jak biologia, fizyka, finanse, ekonomia, socjologia i chemia.

Fałszywa dyfuzja

Fałszywa dyfuzja odnosi się do błędu, który występuje, gdy używa się formuły różnicowania pod wiatr do obliczania wielowymiarowych przypadków dyfuzji konwekcyjnej. Błąd jest nieobecny, gdy przepływ własności jest równoległy do ​​każdej głównej osi.

Proces dyfuzji

Istnieją dwa sposoby rozprzestrzeniania się: fenomenologiczne podejście i atomistyczny punkt widzenia. Zgodnie z podejściem fenomenologicznym, dyfuzja zachodzi, gdy substancja przemieszcza się z wysoce skoncentrowanego regionu do obszaru o niskim stężeniu, który jest oparty na prawie dyfuzji Ficka. Wręcz przeciwnie, pogląd atomistyczny rozumie dyfuzję jako wynik losowego chodzenia cząstek w substancji. Dwóch uczonych, Robert Brown i Albert Einstein, opracowali ten pogląd. Brown jest odpowiedzialny za teorię losowego spaceru, którą zaprojektował w 1827 r., Podczas gdy Einstein opracował atomistyczne właściwości dyfuzji i teorii ruchu Browna.

Czynniki wpływające na dyfuzję

Cztery główne czynniki wpływają na dyfuzję płynów. Jednym z nich jest gradient stężenia. Wyższe gradienty stężenia doprowadzą do wyższych współczynników dyfuzji i odwrotnie. Po drugie, temperatura wpływa również na dyfuzję, ponieważ wpływa na właściwości kinetyczne materii. Gdy temperatury są podwyższone, prędkość cząstek w ruchu wzrasta, co prowadzi do szybszej dyfuzji. Po trzecie, dyfuzja zależy od gęstości gazu lub cieczy. Kiedy substancja rozpraszająca ma mniejszą gęstość, staje się lżejsza i może szybciej dyfundować. Gęstość zależy również od wielkości cząstek.

Przykłady dyfuzji

Jeden przykład dyfuzji obserwuje się w eksperymentach laboratoryjnych. Gdy stosuje się związek siarkowodoru, wytwarza ostry zapach. Z czasem każdy w laboratorium może poczuć zapach gazu. Ten zapach jest dowodem dyfuzji gazu do pomieszczenia. Gaz będzie dyfundował powoli w laboratorium, dopóki nie osiągnie stanu równowagi. Innym częstym przykładem jest barwienie żywności stosowane w kuchni. Gdy barwnik spożywczy jest mieszany z wodą, a następnie dodawany do żywności, rozprzestrzenia się jednorodnie w żywności. Wreszcie, gdy jeden z nich rozpyla perfumy w pokoju, rozprzestrzenia się po całym pomieszczeniu, dzięki czemu można wyczuć zapach z dowolnego miejsca w pokoju. Rozprzestrzenianie się zapachu jest przykładem dyfuzji gazu w atmosferze. W socjologii przykładem dyfuzji jest koncepcja dyfuzji kulturowej, która twierdzi, że kultura jednej grupy etnicznej lub rasy może szybko rozprzestrzenić się na inną.