pitoisuusjakaumista

Pitoisuusjakaumilla tarkoitetaan aineen pitoisuuden vaihtelua tilassa tai ajassa. Ne kuvaavat, miten aine jakautuu tilassa esimerkiksi maaperässä, vedessä tai biologisessa kudoksessa. Pitoisuusjakauma voidaan esittää c(x,t) -funktiona, jossa x kuvaa sijaintia ja t aikaa. Kun aine liikkuu ja reagoi, jakaumaan vaikuttavat diffuusio, advektio ja kemialliset reaktiot.

Diffuusion kuvaamiseksi käytetään usein Fickin lakeja. Pitoisuus voi muuttua ajan myötä gradientin perusteella, ja advektio kuvaa aineen kulkua virtaavan tilan mukana. Yleisimpiin malleihin kuuluu advektio-difuutio-reaktiomalli: ∂c/∂t = ∇·(D∇c) - v·∇c + R(c), jossa D on diffuusiokertoimen arvo, v virtausnopeus ja R(c) reaktiotermi.

Sovelluksia ovat ympäristö- ja vesitutkimukset, joissa pitoisuusjakaumat kuvaavat saasteiden leviämistä maaperässä ja vesissä, sekä biolääketiede ja lääkeala, joissa jakaantuminen määrittää aineiden saatavuuden kudoksissa. Teollisuudessa jakaumia hyödynnetään esimerkiksi kolonnikromatografiassa sekä prosessien kinetiikassa ja katalyysissä.

Mittaukset ja analyysi perustuvat kokeellisiin menetelmiin ja kuvantamiseen sekä numeerisiin simulointeihin. Pitoisuusjakaumien ymmärtäminen auttaa ennakoimaan aineiden siirtymistä, reaktioita ja vaikutuksia sekä suunnittelemaan turvallisia ja tehokkaita ratkaisuja.