Дифузија

Из Википедије, слободне енциклопедије
Дифузија

Дифузија представља спонтани транспорт материје или енергије под утицајем одговарајућег градијента из зоне више у зону ниже енергије или концентрације. Као и многи спонтани процеси, дифузија је ентропијски вођен процес у којем се енергија или материја која дифундује униформно распоређује у расположивом простору подижући тиме ентропију система.

Сваки процес дифузије одвија се под утицајем одговарајућег градијента. Рецимо дифузија материје се одиграва под утицајем градијента концентрације а дифузија топлоте под утицајем градијента температуре. Дифузија је директна последица другог принципа термодинамике, који каже да ентропија неког неравнотежног система може само да расте, све док систем не дође у равнотежу. Обзиром да материја дифундује из области веће концентрације у област мање концентрације, систем прелази из уређенијег у мање уређен систем, тј. ентропија расте.

Квантитативно, дифузија се описује Фиковим законима (први и други). Први Фиков закон каже да је флукс (Ј) пропорционалан градијенту концентрације. Други Фиков закон се изводи из једначине континуитета. У једнодимензионом систему:

Једначина континуитета:

\frac{\partial c}{\partial t}=-\frac{\partial J}{\partial x}

1. Фиков закон[уреди]

J = - D \frac{\partial c}{\partial x}


2. Фиков закон[уреди]

\frac{\partial c}{\partial t} = \frac{\partial}{\partial x}\left(D \frac{\partial c}{\partial x}\right)

При чему за константан коефицијент дифузије, D, следи:

\frac{\partial c}{\partial t} =  D \frac{\partial^2 c}{\partial x^2} .


2. Фиков закон у тродимензионом систему[уреди]

\frac{\partial c}{\partial t}=\nabla \cdot \left(D \nabla c\right)

Решавање дифузионе једначине је по правилу веома компликовано, тј. могуће само уз помоћ примене нумеричке математике.


Дифузија има изванредно важну улогу у свакодневном животу и у науци. У већини процеса у кухињи дифузија игра важну улогу од маринирања (дифузија зачина у намирницу) до кувања чаја (чај од слеза - остави се да из корена састојци будућег чаја дифундују у воду).

Дифузија је кључни процес у биолошким системима.

Види још[уреди]

Спољашње везе[уреди]