difusioonikoefitsiente

Difusioonikoefitsienti, usein merkitty D, käytetään kuvaamaan kuinka nopeasti aine difuusoituu toiseen tilaan konentraatiogradientin vaikutuksesta. Fickin lain mukaan difuusiovirta J on suoraan verrannollinen negatiiviseen konentraatiogradienttiin, eli J = -D grad c. Difusioon liittyy useita käsitteitä: itse-difuusio kuvaa samaa molekyyliä ja ympäröivää ympäristöä sekoittuvan, kun taas interdiffuusio (tai yhteisdifuusio) kuvaa kahden tai useamman aineen välistä aukioloa. Monikomponenttisissa järjestelmissä difuusio voidaan käsitellä matriisina tai Maxwell–Stefanin kautta, jolloin kertoimet kuvaavat kappaleiden välisiä difuusioita.

D on yksikössä m^2/s. Arvot vaihtelevat suuresti riippuen tilasta ja aineesta: kaasut voivat difuoida nopeammin (noin 10^-5–10^-1 m^2/s), nesteet tavallisesti 10^-9–10^-12 m^2/s, ja kiinteissä aineissa difuusio on usein erittäin hidasta, noin 10^-20–10^-14 m^2/s. D riippuu lämpötilasta, molekyylin koosta, nesteen tai kiinteän aineen koostumuksesta sekä viskositeetista. Yleinen lämpötilasta riippuvuus on Arrhenius-tyyppinen: D = D0 exp(-Ea/(RT)).

Difusioon vaikuttavat lisäksi ympäristön geometria ja rakennetta koskevat tekijät: poro- tai monimutkaisissa medioissa käytetään tehokasta difuusio koefisiienttia De, jossa De = ε/τ D (ε on poroit, τ tortuositeetti). Mittausmenetelmät sisältävät tracer-difuusion, difuusioavauksien kokeet ja pulssikenttä-NMR (PFG-NMR). Difusioon koordinoi sekä perustoiminnot kudoksiin, polimeihin, katalyyseihin että materiaalianalyysiin.