Difúzió

Difúzió olyan fizikai jelenség, amelynek során a részecskék véletlenszerű, Brown-mozgás szerű mozgásuk eredményeként a koncentrációkülönbség irányába terjednek. A folyamat általában passzív, energiafelhasználás nélkül történik, és célja az anyag egyenletesebb eloszlása a térben. Diffúzió előfordul gázokban, folyadékokban és szilárd anyagokban egyaránt; lehet molekuláris diffúzió vagy diffúzió a maradék részecskékre is.

Fick törvényei írják le kvantitatívan a diffúziót. Az első törvény szerint a diffúziós fluxus J (mennyiség időegységenként) a koncetrációgrádienssel arányos: J = -D (dC/dx), ahol D a diffúziós együttható. A második törvény leírja, hogyan változik időben a koncentráció: ∂C/∂t = D ∂^2 C/∂x^2. A D értéke függ a hőmérséklettől, a közegtől, a diffundáló részecske méretétől és a közeg viszkozitásától; például a Stokes–Einstein egyenlet kapcsolja össze D-t a hőmérséklettel, a részecske méretével és a közeg viszkozitásával.

Behatások és alkalmazások. A diffúzió kulcsfontosságú a biológiában például a gázcsere a tüdőben és a sejtek közötti anyagáramlás során, valamint sejtfelszínű diffúziók és terápiás dialysis folyamatok alapja. Ipari környezetben diffúziót használnak szelektív szeparációkra és tisztításokra, illetve anyagok be- és kiszállításának alapfolyamataiban.

Összegzésképp a difúzió a részecskék véletlenszerű mozgásán alapuló, koncentrációgrádiens mentén zajló passzív áramlás, amely számos természetes és technikai folyamatban központi szerepet tölt be.