partikkelspredning

Partikkelspredning er prosessen der partikler sprer seg ut i et medium, ofte fra områder med høy konsentrasjon til områder med lavere konsentrasjon, som følge av tilfeldige bevegelsesprosesser. I væsker og gasser skjer spredningen hovedsakelig gjennom molekylær diffusjon, der partikler vandrer tilfeldig på grunn av kollisjoner med andre partikler, en bevegelse som ofte kalles Brownsk bevegelse. Diffusjonen fører etter hvert til en jevnere fordeling av stoffet i rommet, uten ekstern kraft eller fluks.

Fysisk beskrives diffusjon ofte med Ficks lover. Ficks første lov sier at diffusionsfluksen J er proporsjonal med konsentrasjonsgradienten: J = -D ∇C, der D er diffusjonskoeffisienten. Ficks andre lov beskriver hvordan konsentrasjonen C endrer seg over tid: ∂C/∂t = D ∇^2 C. Koeffisienten D avhenger av temperatur, medium og partiklenes størrelse og interaksjon med miljøet.

Påvirkende faktorer inkluderer temperatur, konsentrasjonsgradient, mediumets viskositet og tetthet, partikkelens størrelse og løselighet, samt hindringer og grenseflater som kan fremskynde eller bremse spredningen. Diffusjon kan også påvirkes av konvektiv transport når det finnes væskestrømmer eller primære transportprosesser.

Anvendelser av partikkelspredning finnes i mange felt. I biologi er diffusjon sentral for gassutveksling i lunger og for næringsstoffers bevegelse over cellemembraner. I miljø- og teknologiske sammenhenger brukes kunnskap om diffusjon til å forutsi forurensningsspredning i luft og vann, samt i filtrering, separasjon og sensorikk.