Diffusjonshastigheten

Diffusjonshastigheten er et begrep som beskriver hvor raskt et stoff sprer seg fra områder med høy konsentrasjon til områder med lavere konsentrasjon gjennom et medium som gass, væske eller faste materiale. Diffusjon er en passiv transportprosess som i stor grad styres av konsentrasjonsgradienten og kan beskrives matematisk med Ficks lover.

Driverkraften er konsentrasjonsgradienten. Jo større gradient, desto raskere diffusjon. Viktige faktorer er diffusjonskoeffisienten D, som avhenger av temperatur, viskositet i mediet og molekylene størrelse. Mindre molekyler diffunderer raskere; høyere temperatur og større grenseflate øker hastigheten, mens lengre avstander senker den.

Ficks første lov sier at diffusjonsfluxen J er proporsjonal med den negative konsentrasjonsgradienten: J = -D dC/dx. Dermed følger utjevningen av konsentrasjonen i tidlig stadium en løsning som avhenger av D og avstand. En vanlig tommelfingerregel er at karakteristisk diffusjonstid er t ≈ L^2 / D.

Diffusjonskoeffisienten D varierer vanligvis mellom 10^-12 og 10^-9 m^2/s for små molekyler i væsker og gasser, avhengig av temperatur og medium. I gasser er D ofte større enn i væsker. Begrepet omfatter også fasilitert diffusjon gjennom membraner ved hjelp av proteiner eller ved andre former for transport når energi ikke tilføres.

Bruksområder og betydning: Diffusjon er sentral i biologi, for eksempel gassutveksling i lungene, luktspredning og spredning av forurensninger i miljøet. Den begrenses av avstander og behov for konveksjon i større skala.