diffusionsmotstånd

Diffusionsmotstånd, eller massöverföringsmotstånd vid diffusion, är oppositionen mot spridning av ämnen genom ett medium eller över en gränsyta. Det uppstår när ämnen driver diffusion längs en koncentrationsskillnad men mediumets egenskaper och geometrin begränsar flödet. I kontinuerlig diffusion beskrivs flödet av Ficks lagar. För ett enskiktat, plan medium med tjockleken L, diffusionskoefficienten D och area A är diffusionsmotståndet R lika med L/(D A). Flödet N genom området är N = D A ΔC / L = ΔC / R. För flera lager adderas motstånden i serie: R_total = Σ L_i / (D_i A).

Diffusionsmotståndet påverkas av faktorer som temperatur, viskositet, porositet och tortuositet i mediet, liksom av membranens eller gränsytans struktur och tjocklek. I biologiska system dominerar membranernas motstånd: lipidmembran är ofta en kraftig barriär för polära ämnen och joner, medan små fettlösliga ämnen diffunderar lättare. För större eller vattenlösliga molekyler krävs transportörer eller kanaler som ökar den effektiva diffusionshastigheten.

Användningar och betydelse: diffusionsmotstånd är centralt vid utformning av membranfiltrering, gas- och vätsketransport i kemisk teknik, läkemedelssöknings och jordvetenskaper där man bedömer hur näringsämnen och föroreningar sprider sig i mark och vatten. I teknik används principerna bakom diffusionsmotstånd för att beräkna effektiva överföringshastigheter och dimensionera skikt och lager i olika system.

Diffusionsmotstånd följer grundläggande principer i Ficks lagar och är ett nyckelaspekt vid analys av massaöverföring i natur och teknik.