3493

Dyfuzja

Dyfuzja jest to samorzutne przenikanie cząsteczek jednej fazy układu w głąb fazy drugiej, spowodowane bezładnym ruchem cieplnym, a także większych cząstek zawieszonych w płynach.

Dyfuzja zachodzi w każdej temperaturze. Obserwujemy ją pomiędzy gazami, cieczami i ciałami stałymi. Szybkość dyfuzji wzrasta przy podwyższaniu temperatury. Jest ona przeciętnie o kilka rzędów wielkości większa w przypadku gazów, a z koleji o kilka rzędów wielkości mniejsza w przypadku ciał stałych w porównaniu z szybkością dyfuzji w cieczach. Przenikanie cząsteczek lub cząstek może być: jednokierunkowe (dyfuzja jednokierunkowa), dwukierunkowe (dyfuzja dwukierunkowa).

Zjawisko to uwarunkowane jest stężeniem na granicy zetknięcia dwóch faz i prowadzi do wyrównania stężeń w układzie oraz do utworzenia - jeśli jest to możliwe - jednorodnych mieszanin (roztworów) stałych, ciekłych i gazowych.

Dyfuzja jednokierunkowa zachodzi w procesach obróbki cieplnej jak nawęglanie i azotowania stali, przy tworzeniu się roztworów stałych metali, przy przenikaniu gazów przez metale, przy pochłanianiu gazu w cieczy oraz zjawiskach osmozy. Osmoza jest to jednokierunkowa dyfuzja cząsteczek rozpuszczalnika przez błonę pół przepuszczalną (np. komórki roślinnej lub zwierzęcej) z roztworu o mniejszym stężeniu (lub z czystego rozpuszczalnika) do rostworu bardziej stężonego. Przykładami dyfuzji dwukierunkowej są: nieograniczone mieszanie się gazów,

tworzenie się roztworów ciekłych w granicach rozpuszczalności lub wzajemnej mieszalności składników.

Dyfuzję można zaobserwować na różnych przykładach np. jeśli położymy na sobie płytkę złota i srebra to po upływie kilkunastu miesięcy można zauważyć w złocie cząsteczki srebra i na odwrót. Dyfuzję wykorzystuje się często np. gdy chcemy zabarwić ubranie na ulubiony kolor lub jeśli cłicemy, aby nasz ulubiony zapach rozniósł się po całej przestrzeni. Dyfuzję wykorzystuje się również w technice przy produkcji półprzewodnikowych elementów elektronicznych. Stosowane swą też dyfuzyjne pompy próżniowe służące do wypompowywania powietrza lub gazów ze zbiorników, w pompie tej wykorzystane jest zjawisko dyfuzji cząsteczek gazu do strumienia przepływającej pary substancji o małej lotności (np. rtęć).