Diffusionseffektivitet

Diffusionseffektivitet är ett begrepp som används inom kemi, materialvetenskap och biologi för att beskriva hur effektivt ett ämne sprids genom ett medium genom diffusion. Den får sin betydelse av hur snabbt och jämnt ämnet sprids när det finns en koncentrationsskillnad och utan aktiv transport.

I fysik och kemiteknik följer diffusionen Fick's lag. Den diffusionsflöde J är proportional med gradienten: J = -D ∇C, där D är diffusionskoefficienten. För ett planmembran med konstant ΔC blir J = D ΔC / L. D ökar oftast med temperaturen.

Diffusionseffektivitet påverkas av temperatur, mediumets struktur, molekylstorlek och närvaro av hinder eller kemiska reaktioner. I porösa medier används ofta ett effektivt D; t = L^2 / D ger en ungefärlig tidsupplösning för jämvikt.

Användningar finns inom miljövetenskap (spridning av föroreningar i jord och vatten), biologi (gasutbyten i lungor och diffusion i vävnader) samt polymer- och livsmedelsindustrin (diffusion genom förpackningar och smak- eller luktöverföring).

För att öka diffusionseffektiviteten kan barriärer göras tunnare, materialet göras mer poröst eller temperaturen höjas där det är praktiskt. Konvektion kan också utnyttjas för att förbättra massöverföring när diffusionen är begränsande.