Pitoisuusjakauman

Pitoisuusjakauma kuvaa sitä, miten tietyn aineen pitoisuus jakautuu tilassa tai järjestelmässä. Se voi viitata tilalliseen jakaumaan (pitoisuus eri paikoissa) tai ajalliseen muutokseen (pitoisuus ajan funktiona). Pitoisuusjakauman muotoa käytetään sekä fysiikka- että kemiallisten prosessien analysoinnissa, ja sitä merkitään usein c(x,t) tai c(r,t) riippuen tutkittavasta koordinaatistosta.

Diffusiossa ja läpäisyn kautta pitoisuusjakauma määräytyy pääasiassa pitoisuusgradientin mukaan. Fickin ensimmäinen laki yhdistää massan kulun ja gradientin, ja toinen laki kuvaa, miten jakautuminen muuttuu ajassa. Ratkaisut diffuusion yhtälöille riippuvat rajakäytöksistä sekä aloitus- ja rajatilanteista. Käytännössä nämä mallit auttavat ymmärtämään, miten aineet liikkuvat ja jakautuvat, kun systeemissä on sekä siirtoa että mahdollisia kemiallisia reaktioita.

Käytännön merkitys: pitoisuusjakaumia tarkastellaan erottelu- ja siirtoprosesseissa, kuten kromatografiassa, sekä biologisissa kudoksissa, joissa ravinteet ja lääkeaineet jakautuvat. Pitoisuusjakauman muoto voi vaikuttaa reaktioiden nopeuksiin, massansiirtoon ja järjestelmän toimivuuteen. Ympäristötekniikassa se kuvaa esimerkiksi saasteiden leviämistä ja vedenpitoisuuksien vaihtelua.

Mittaaminen ja analyysi: pitoisuusjakauman havainnointi ja määritys tehdään erilaisilla tekniikoilla, kuten spektroskopialla, kromatografialla, mikroskopialla ja kuvantamismenetelmillä. Tilannekuvat tai distribuution kuvaajat auttavat ymmärtämään prosessia ja tukevat mallintamista.