Is diffusiekoëffisiënt konstant? Invloedende faktore


Die diffusiekoëffisiënt of diffusiwiteit druk die tempo uit of hoe vinnig 'n materiaal in 'n ander kan diffundeer. In hierdie artikel sal ons oor die onderwerp "is diffusiekoëffisiënt konstant?" bespreek.

Aan die begin van hierdie artikel behoort ons behoorlik te weet van die Diffusie- en Diffusiekoëffisiënt. So hier sal ons eers oor hul definisies bespreek en dan die verwante faktore bespreek om te weet of 'n Diffusiekoëffisiënt konstant bly of nie.

Molekulêre Diffusie; Beeldkrediet:Wikipedia

Wat is diffusie?

uitsaai is die proses waar atome, molekules of deeltjies saam kombineer as gevolg van hul ewekansige beweging of kinetiese energie wat daarmee geassosieer word.

Diffusie is die proses waardeur een materie van een deel van 'n sisteem na 'n ander vervoer word as gevolg van die ewekansige molekulêre beweging. Met ander woorde diffusie is die uitkoms van die verspreiding van atoom of molekules in 'n sisteem van hoër konsentrasie na laer konsentrasiegebied.

Oplos van sout in water, ontsnapping van lug uit 'n ballon, verspreiding van ink in 'n glas water is alles die voorbeeld van diffusie wat in ons daaglikse lewe teëgekom word.

is diffusiekoëffisiënt konstant
Verspreiding van blou ink in water; Beeldkrediet: flickr.com

In die bostaande figuur kan ons 'n voorbeeld van diffusie sien waar blou ink in water versprei word wat 'n blou kleur aan die hele mengsel gee.

As ons 'n parfuum in 'n vertrek spuit, is 'n geur wat deur die hele vertrek versprei word ook 'n voorbeeld van diffusie.

Saakverharding proses is die voorbeeld van Diffusie in vaste stowwe waar diffusie van koolstofmolekules deur die oppervlak van die staal plaasvind om die oppervlak sterk te maak.

Aangesien diffusieverskynsel tussen twee streke van verskillende konsentrasie voorkom, vind dit ook plaas oor twee membrane, tussen buite en binne van selle

is diffusiekoëffisiënt konstant
Diffusie; Beeldkrediet: Wikipedia

Wat is diffusiekoëffisiënt?

Insluitend Fick se eerste en tweede wet Diffusie konstante is 'n belangrike parameter in baie vergelykings van Fisika en Chemie

Verspreidingskoëffisiënt beeld die diffusiemobiliteit uit, hoe hoër die Diffusiwiteits- of Diffusiekoëffisiënt van 'n stof in vergelyking met die ander in 'n paar spesies, hoe vinniger meng hulle in mekaar.

Diffusiekoëffisiënt is die parameter wat meet hoe vinnig een saak in die ander diffundeer. Die SI-eenheid van Diffusiwiteit is m2/ S

Ons kan die wiskundige uitdrukking vir Diffusiekoëffisiënt uit Fick se wette kry.

Fick se wette

Diffusiwiteit of Diffusie Konstante(D) is die konstante van proporsionaliteit wat in Fick se wet voorkom. Die maklikste verduideliking van Diffusie word deur Fick se wette gegee.

Volgens Fick se Eerste wet van diffusie is die molêre vloed as gevolg van diffusie eweredig aan die konsentrasiegradiënt waar molêre vloed verwys na die hoeveelheid stof wat deur 'n eenheidsoppervlakte binne 'n eenheidstydinterval vloei en konsentrasiegradiënt die verandering in die waarde van hoeveelheid is .

Fick se eerste wet kan gebruik word om sy tweede wet af te lei wat op sy beurt identies is aan die diffusievergelyking.

'n Diffusieproses wat Fick se wette gehoorsaam, word normale of Fickiaanse diffusie genoem; anders word dit anomalie genoem uitsaai of nie-Fickiaanse diffusie.

Volgens Fick se Tweede wet van diffusie is die tempo van verandering van konsentrasie van die oplossing by 'n punt in die ruimte eweredig aan die tweede afgeleide van konsentrasie met ruimte.

Van Fick se eerste wet, weet ons dat molekules beweeg van 'n gebied van hoër konsentrasie na laer konsentrasie wat beteken dat dit die diffusiewe vloed direk in verband bring met die gradiënt van konsentrasie.

Waar J: diffusie vloed

            D: diffusiwiteit

             x: posisie

Uit Fick se tweede wet, ons kan die verandering in konsentrasie saam met tyd voorspel.

Waar, D: diffusiwiteit

                t: tyd

                x: posisie

Diffusie t.o.v. tyd; Beeldkrediet: Wikipedia

Faktore wat diffusiekoëffisiënt beïnvloed

Verspreidingsproses word deur verskeie faktore beïnvloed. Die veranderinge in hierdie faktore bring veranderinge in die Diffusietempo mee.

Die faktore wat die verspreidingskoëffisiënt beïnvloed, word hieronder gelys:

  • Molekulêre grootte van diffuse materie: Swaarder deeltjies beweeg stadig in vergelyking met die ligter deeltjies. Aangesien diffusieproses ten volle geassosieer word met die beweging van molekules, beïnvloed die molekulêre grootte dus die diffusietempo. Daarom diffundeer swaarder molekules stadiger as ligter molekules.
  • Temperatuur: 'n Vinniger bewegende molekule beskik oor hoër kinetiese energie, sodra die temperatuur by 'n sisteem gevoeg word, beweeg die molekules binne-in die mengsel vinniger as gevolg van die hoër kinetiese energie wat elke molekule ervaar. Molekules met hoër kinetiese energie kan teen 'n vinniger tempo diffundeer.
  • druk: Oor die algemeen word druk beskou as 'n beïnvloedende parameter in die geval van diffusie in gasse, 'n toename in druk lei tot 'n hoër diffusietempo. Want wanneer druk toeneem kom die gasmolekules nader aan mekaar en hulle moet 'n korter afstand beweeg om diffuus te word.
  • Maar aangesien vloeistowwe onsaamdrukbaar van aard is, is die effek van druk in geval van vloeistof weglaatbaar
  • Oppervlakte: Vir 'n groot oppervlakte van interaksie lei vinniger diffusietempo.
  • viskositeit van die oplosmiddel: As die viskositeit van die medium waardeur die deeltjies moet beweeg of diffundeer te dik of baie viskeus is, dan vertraag die diffusietempo outomaties. In die geval van 'n minder viskeuse medium beweeg die deeltjies makliker.
  • Eienskappe van die oplossing (konsentrasie, pH, ens.): Diffusie is die proses waardeur een materie van een deel van 'n sisteem na 'n ander vervoer word as gevolg van die ewekansige molekulêre beweging. Vir 'n groter verskil tussen die konsentrasie van twee streke, sal die beweging van die molekules vinniger wees. Sodra die verspreiding van molekules die ewewigstoestand bereik, word die diffusietempo stadiger.  

Al die faktore gee 'n gekombineerde effek op diffusiekoëffisiënt.

Is diffusiekoëffisiënt konstant?

Nee, verspreidingskoëffisiënt is nie konstant nie.

Diffusie vind plaas as gevolg van die ewekansige beweging van molekules in 'n mengsel en die algehele diffusietempo word deur baie faktore beïnvloed. Verspreidingskoëffisiënt of Diffusiwiteit hang af van verskeie faktore soos grootte van molekules, druk, temperatuur, viskositeit, oppervlakte, ens. Daarom bly Diffusiekoëffisiënt nie konstant nie.

Oor die algemeen gee al hierdie faktore 'n gekombineerde invloed op Diffusiwiteit.

Om meer te wete te kom oor Diffusie(Kliek hier)

Sangeeta Das

Ek is Sangeeta Das. Ek het my Meestersgraad in Meganiese Ingenieurswese voltooi met spesialisering in IC-enjin en motors. Ek het ongeveer tien jaar ondervinding wat die industrie en akademie insluit. My belangstellingsgebied sluit IC-enjins, aërodinamika en vloeistofmeganika in. Jy kan my bereik by https://www.linkedin.com/in/sangeeta-das-57233a203/

Onlangse plasings