Diffusjonskomponent

Diffusjonskomponent er et begrep som brukes i fysikk, kjemi og ingeniørfag for å beskrive den delen av en transportfluks som skyldes diffusjon, altså løsningens eller stoffets tendens til å spre seg ned konsentrasjonsgradienter. Denne komponenten står i kontrast til andre transportmekanismer som adveksjon (transport med en væske- eller gasstrøm), migrasjon under elektriske felter eller reaksjonelle produksjoner og forbruk i systemet.

I en enkel, isotrop og én-komponent situasjon følger diffusjonskomponenten Fickʼs lov: J_diff = -D ∇c, der J_diff er diffusjonsfluksen, D er diffusionskoeffisienten og ∇c er konsentrasjonsgradienten. I mer komplekse situasjoner med flere komponenter eller anisotrofi må man bruke diffusjonsmatrisen eller Stefan–Maxwell-ligninger: J_i^diff = - ∑_j D_ij ∇ c_j, der D_ij er diffusjonstalutter mellom komponentene i og j. Her kan diagonalene (principal diffusjonskomponenter) beskrive spredningen langs egne hovedretninger, mens off-diagonale elementer beskriver kryssdiffusjon mellom ulike arter.

Diffusjonskomponenten kan derfor være anisotrop og inneholde krysskoplinger mellom arter. Den skilles ofte ut når man modellerer transport i komponentblandinger, miljøsystemer, batterier og semiconductorer, der man kan isolere effekten av konsentrasjonsgradienter fra andre transportbidrag.

Praktisk måles eller estimeres diffusjonskomponenten gjennom eksperimentelle konsentrasjonsprofiler eller via modeller som løser Fickʼs lover eller Stefan–Maxwell-ligninger, ofte med behov for å identifisere D-verdier eller diffusjonstokker for det aktuelle systemet.