Diffusjonsavståndet

Diffusjonsavståndet är ett begrepp som används för att beskriva hur långt ett ämne sprids genom diffusion under en given tidsperiod i ett medium, till exempel en vätska eller en gas. Denna avståndsberäkning är användbar för att uppskatta hur snabbt ämnen når ett visst område, givet diffusionkoefficienten D och tiden t.

Om man betraktar diffusion i n dimensioner är den rotmedel kvadratsatsen, RMS, ungefär sqrt(2 n D t). I tre dimensioner blir diffusjonsavståndet därför ungefär sqrt(6 D t). Detta ger en uppskattning av hur långt molekyler eller partiklar typiskt färdas under tiden.

Faktorer som påverkar D inkluderar temperatur, molekylstorlek och mediets viskositet samt närvaro av hinder eller konvektion. Diffusionskoefficienten är därför medier- och temperaturberoende, och skillnader i geometri eller frihet att röra sig kan förändra spridningen avsevärt.

Användningsområden omfattar biologi, miljövetenskap och materialvetenskap: till exempel diffusion av syre i vävnad, spridning av läkemedel i gel eller polymerer samt transport av föroreningar i jord och vatten.

Begränsningar: Diffusjonsavståndet är ett statistiskt mått som speglar genomsnittlig spridning över många partiklar; verkliga förlopp kan påverkas av gränser, avhopp och aktiv transport, vilket gör att avståndet ofta fungerar som en uppskattning eller tidsreferens snarare än ett exakt värde.

Ett exempel: små molekyler i vatten har D ungefär 1×10^-9 m^2/s. Efter t = 100 s är RMS ungefär sqrt(6 × 1×10^-9 × 100) ≈ 8×10^-4 m, alltså cirka 0,8 mm.