Дифузія відбувається через рух частинок. Частинки у випадковому русі, як молекули газу, стикаються одна з одною, слідуючи броунівському руху, поки не розподіляються рівномірно в даній області. Тоді дифузія - це потік молекул із зони високої концентрації до зони низької концентрації, поки не буде досягнуто рівноваги. Коротше кажучи, дифузія описує газ, рідину або тверду речовину, що диспергуються по певному простору або по другій речовині. Приклади дифузії включають аромат духів, що поширюється по кімнаті, або крапля зеленого харчового барвника, що розпорошується по склянці води. Існує ряд способів обчислення швидкості дифузії.
TL; ДР (занадто довгий; Не читав)
Пам'ятайте, що термін "норма" відноситься до зміни кількості в часі.
Закон дифузії hamрема
На початку 19 століття шотландський хімік Томас Грем (1805-1869) відкрив кількісні співвідношення, які зараз носять його ім'я. Закон Грема стверджує, що швидкість дифузії двох газоподібних речовин обернено пропорційна квадратному кореню їх молярних мас. Цей взаємозв'язок був досягнутий, враховуючи, що всі гази, що знаходяться при однаковій температурі, мають однакову середню кінетичну енергію, як це розуміється в кінетичній теорії газів. Іншими словами, закон Грема є прямим наслідком того, що газоподібні молекули мають однакову середню кінетичну енергію, коли вони мають однакову температуру. Для закону Грема дифузія описує змішування газів, а швидкість дифузії - це швидкість цього змішування. Зауважимо, що закон дифузії hamрема також називають законом випоту hamрема, оскільки випот є особливим випадком дифузії. Випот - це явище, коли газоподібні молекули виходять через крихітні отвори у вакуум, евакуйований простір або камеру. Швидкість випоту вимірює швидкість, з якою цей газ переходить у цей вакуум, евакуйований простір або камеру. Отже, одним із способів обчислення швидкості дифузії або швидкості витікання в проблемі слова є проведення розрахунків на основі Закон Грехема, який виражає взаємозв'язок між молярними масами газів та їх дифузією або виливом ставки.
Закони дифузії Фіка
У середині XIX століття лікар і фізіолог, що народився в Німеччині, Адольф Фік (1829-1901) сформулював ряд законів, що регулюють поведінку газу, що дифузує по рідинній мембрані. Перший закон дифузії Фіка стверджує, що потік або чистий рух частинок у певній зоні протягом певного періоду часу прямо пропорційний крутизні градієнта. Перший закон Фіка можна записати так:
потік = -D (dC ÷ dx)
де (D) позначає коефіцієнт дифузії, а (dC / dx) - градієнт (і є похідною в обчисленні). Отже, Перший закон Фіка принципово стверджує, що випадковий рух частинок від броунівського руху призводить до дрейфу або розсіювання частинки з областей високої концентрації до низької концентрації - і що швидкість дрейфу, або швидкість дифузії, пропорційна градієнт щільності, але в напрямку, протилежному цьому градієнту (на який припадає негативний знак перед дифузією постійний). Хоча перший закон дифузії Фіка описує, скільки потоку є, насправді це другий закон Фіка Дифузія, яка додатково описує швидкість дифузії, і вона має форму часткового диференціала рівняння. Другий закон Фіка описується формулою:
Т = (1 ÷ [2D]) x2
що означає, що час дифузії збільшується із збільшенням квадрата відстані, х. По суті, перший і другий закони дифузії Фіка містять інформацію про те, як градієнти концентрації впливають на швидкість дифузії. Цікаво, що Вашингтонський університет створив дрібницю як мнемоніку, щоб допомогти запам’ятати як рівняння Фіка допомагають підрахувати швидкість дифузії: “Фік каже, як швидко молекула зробить дифузний. Дельта P помножена на A по k над D - це закон, який слід використовувати... Різниця тиску, площа поверхні та константа k множаться разом. Вони розділені дифузійним бар'єром, щоб визначити точну швидкість дифузії ".
Інші цікаві факти про норми дифузії
Дифузія може відбуватися у твердих речовинах, рідинах або газах. Звичайно, дифузія відбувається найшвидше в газах і найповільніше у твердих речовинах. На швидкість дифузії також може впливати кілька факторів. Наприклад, підвищена температура прискорює швидкість дифузії. Подібним чином, дифузуюча частинка та матеріал, в який вона дифузує, можуть впливати на швидкість дифузії. Наприклад, зауважте, що полярні молекули швидше дифундують у полярних середовищах, як вода, тоді як неполярні молекули не змішуються і, таким чином, важко дифундують у воді. Щільність матеріалу - ще один фактор, що впливає на швидкість дифузії. Зрозуміло, що важчі гази дифузують набагато повільніше, ніж їх легші аналоги. Більше того, розмір зони взаємодії може впливати на швидкість дифузії, про що свідчить аромат домашньої кухні, що розповсюджується на невеликій ділянці швидше, ніж на більшій.
Крім того, якщо дифузія має місце проти градієнта концентрації, повинна існувати якась енергія, яка сприяє дифузії. Поміркуйте, як вода, вуглекислий газ та кисень можуть легко перетинати клітинні мембрани шляхом пасивної дифузії (або осмосу, у випадку води). Але якщо через клітинну мембрану повинна проходити велика неліпідна розчинна молекула, то необхідний активний транспорт, який де високоенергетична молекула аденозинтрифосфату (АТФ) вступає для полегшення дифузії через клітинні мембрани.