diffusjonskomponenten

Diffusjonskomponenten er den delen av en transportprosess som skyldes diffusjon, altså den tilfeldige molekylære bevegelsen som får stoffet til å flytte fra områder med høy konsentrasjon til områder med lav konsentrasjon. I et homogent medium kan denne komponenten beskrives med Ficks lov: J_diff = -D ∇C, hvor J_diff er diffusjonsfluksen, C er konsentrasjon og D er diffusiviteten. Den totale transportfluksen kan derfor deles i en advektiv komponent (J_adv = v C, der v er væskens hastighet) og diffusjonskomponenten, slik at J = J_adv + J_diff. For tidavhengige fenomener følger konsentrasjonen av adveksjon-diffusjonsligningen: ∂C/∂t + ∇·(v C) = ∇·(D ∇C) + k, der k representerer kilder eller avsetninger. I anisotrope eller delvis heterogene medier blir D ofte en diffusjonstensor, og i flerkomponent-systemer utvides forholdet til J_diff,i = - ∑_j D_ij ∇C_j.

Bruksområder inkluderer transport av forurensning i jord og grunnvann, varme- og massetransport i materialer, biokjemiske prosesser og semiconductordrift hvor ladninger diffunderer. Diffusjonskomponenten dominerer ofte ved lave strømningshastigheter, små skalaer eller høye viskositeter, mens spredning (dispersion) som skyldes variert strøm fører ofte til større effekt i makroskalaer.

Egenskapene påvirkes av temperatur, mediumets mikrostruktur og viskositet. Diffusivitet D må ofte bestemmes empirisk eller via teoretiske korrelasjoner. Se også Ficks lover, adveksjon-diffusjonslikningen, diffusivitet.