l
  • Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia

  • Prowadzimy badanie na temat nowotworów.
    Potrzebna jest nam pomoc.




    Prosimy o wypełnienie
    anonimowego kwestionariusza

    Zajmie to ok. 10 - 15 minut.


    TAK - pomagam            NIE - odmawiam (zamknij)

    Zebrane informacje wykorzystane zostaną do celów naukowych.
    Temat nie został wyczerpany?
    Zapraszamy na Forum Naukowy.pl
    Jeśli posiadasz konto w serwisie Facebook rejestracja jest praktycznie automatyczna.
    Wystarczy kilka kliknięć.

    Współczynnik dyfuzji

    Przeczytaj także...
    Cząsteczka (molekuła) – neutralna elektrycznie grupa dwóch lub więcej atomów utrzymywanych razem kowalencyjnym wiązaniem chemicznym. Cząsteczki różnią się od cząstek (np. jonów) brakiem ładunku elektrycznego. Jednakże, w fizyce kwantowej, chemii organicznej i biochemii pojęcie cząsteczka jest zwyczajowo używane do określania jonów wieloatomowych.Gaz – stan skupienia materii, w którym ciało fizyczne łatwo zmienia kształt i zajmuje całą dostępną mu przestrzeń. Właściwości te wynikają z własności cząsteczek, które w fazie gazowej mają pełną swobodę ruchu. Wszystkie one cały czas przemieszczają się w przestrzeni zajmowanej przez gaz i nigdy nie zatrzymują się w jednym miejscu. Między cząsteczkami nie występują żadne oddziaływania dalekozasięgowe, a jeśli, to bardzo słabe. Jedyny sposób, w jaki cząsteczki na siebie oddziałują, to zderzenia. Oprócz tego, jeśli gaz jest zamknięty w naczyniu, to jego cząsteczki stale zderzają się ze ściankami tego naczynia, wywierając na nie określone i stałe ciśnienie.
    Napięcie elektryczne – różnica potencjałów elektrycznych między dwoma punktami obwodu elektrycznego lub pola elektrycznego. Symbolem napięcia jest U. Napięcie elektryczne jest to stosunek pracy wykonanej podczas przenoszenia ładunku elektrycznego między punktami, dla których określa się napięcie, do wartości tego ładunku. Wyraża to wzór
    Ujednoznacznienie Ten artykuł dotyczy nauk przyrodniczych. Zapoznaj się również z: dyfuzja kulturowa.
    Schematyczna reprezentacja procesu mieszania dwóch substancji na drodze dyfuzji (droga „cząsteczki śledzonej”)
    Dyfuzja ukierunkowana w skali makro jako efekt chaotycznego ruchu pojedynczych cząsteczek
    Model dyfuzji w sieci krystalicznej

    Dyfuzja - proces samorzutnego rozprzestrzeniania się cząsteczek lub energii w danym ośrodku (np. w gazie, cieczy lub ciele stałym), będący konsekwencją chaotycznych zderzeń cząsteczek dyfundującej substancji między sobą lub z cząsteczkami otaczającego ją ośrodka. Ze względu na skalę zjawiska, rozpatruje się dwa podstawowe rodzaje dyfuzji:

    Atom – podstawowy składnik materii. Składa się z małego dodatnio naładowanego jądra o dużej gęstości i otaczającej go chmury elektronowej o ujemnym ładunku elektrycznym.Równanie przewodnictwa cieplnego – równanie różniczkowe cząstkowe, opisujące przepływ ciepła przy zadanym jego początkowym rozkładzie w ośrodku oraz przy określonych warunkach brzegowych. Równanie ma postać:
  • dyfuzja śledzona (ang. tracer diffusion) to proces mikroskopowy polegający na chaotycznym ruchu pojedynczej ("śledzonej") cząsteczki (przykład: ruchy Browna).
  • dyfuzja chemiczna to proces makroskopowy obejmujący makroskopowe ilości materii (lub energii), zwykle opisywany równaniem dyfuzji i prowadzący do wyrównywania stężenia (lub temperatury) każdej z dyfundujących substancji w całym układzie.
  • Podstawowymi prawami opisującymi dyfuzję są prawa Ficka. Pierwsze prawo Ficka stwierdza że:

    Mieszanina – układ dwóch lub więcej pierwiastków lub związków chemicznych zmieszanych ze sobą w dowolnym stosunku i wykazujących swoje indywidualne właściwości.Dyfuzja kulturowa – proces przenikania elementów między co najmniej dwiema kulturami, lub wewnątrz kulturowo zróżnicowanego społeczeństwa, poprzez kontakty członków kultury dawców i kultury odbiorców. Pojęcie wprowadzone zostało do nauki przez Edwarda Burnetta Tylora.
    strumień cząstek dyfuzji jest proporcjonalny do gradientu stężenia J = - D \frac{\partial \phi}{\partial x}

    gdzie: J - strumień składnika (masa molowa składnika przepływająca przez jednostkowy przekrój w jednostce czasu), D - współczynnik dyfuzji, φ - stężenie [(ilość substancji) na jednostkę objętości], x - współrzędna osi, wzdłuż której zachodzi dyfuzja.

    Dla chemicznej dyfuzji materii (masy) współczynnik dyfuzji jest nazywany współczynnikiem dyfuzji molekularnej. Dla tej samej substancji, w tych samych warunkach, współczynniki dyfuzji śledzonej i chemicznej są zwykle różne, gdyż drugi z tych współczynników uwzględnia oddziaływania i korelacje pomiędzy trajektoriami poszczególnych dyfundujących cząsteczek.

    Czas – skalarna (w klasycznym ujęciu) wielkość fizyczna określająca kolejność zdarzeń oraz odstępy między zdarzeniami zachodzącymi w tym samym miejscu. Pojęcie to było również przedmiotem rozważań filozoficznych.Pierwiastkowanie – w matematyce operacja odwrotna względem potęgowania. Ponieważ często istnieje wiele liczb (tzw. pierwiastki algebraiczne), które podniesione do pewnej potęgi dają daną liczbę, to pierwiastkowanie nie może być w ogólności nazwane działaniem; często można jednak ograniczyć dziedzinę działania potęgowania tak, by możliwe było jego odwrócenie (dając tzw. pierwiastki arytmetyczne).

    Dyfuzja zachodzi zarówno w stanie równowagi, jak i poza równowagą termodynamiczną. Dyfuzję śledzoną bada się zwykle w stanie równowagi, a dyfuzję chemiczną w układach nierównowagowych. Dyfuzja w stanie braku równowagi termodynamicznej jest procesem nieodwracalnym, który przybliża stan układu do stanu równowagi termodynamicznej i zwiększa jego entropię. Dyfuzja chemiczna zachodząca w stanie równowagi zwana jest samodyfuzją.

    Przewodzenie ciepła – proces wymiany ciepła między ciałami o różnej temperaturze pozostającymi ze sobą w bezpośrednim kontakcie. Polega on na przekazywaniu energii kinetycznej bezładnego ruchu cząsteczek w wyniku ich zderzeń. Proces prowadzi do wyrównania temperatury między ciałami.Lepkość (tarcie wewnętrzne, wiskoza) – właściwość płynów i plastycznych ciał stałych charakteryzująca ich opór wewnętrzny przeciw płynięciu. Lepkością nie jest opór przeciw płynięciu powstający na granicy płynu i ścianek naczynia. Lepkość jest jedną z najważniejszych cech płynów (cieczy i gazów).

    Dyfuzja materii jest zjawiskiem aktywowanym termicznie - zwiększenie temperatury zwykle prowadzi do zwiększenia tempa dyfuzji. W przypadku większości ciał stałych zależność tę opisuje równanie Arrheniusa.

    Dyfuzja jest jednym z mechanizmów transportu. W tym kontekście jej bardzo charakterystyczną cechą jest to, że typowa odległość R, o którą przemieszczana jest substancja z obszaru o podwyższonym stężeniu po dostatecznie długim czasie t jest proporcjonalna do pierwiastka kwadratowego z czasu:

    Powietrze (łac. aër) – mieszanina gazów i aerozoli składająca się na atmosferę ziemską. Pojęcie jest stosowane przede wszystkim w odniesieniu do tej części powłoki gazowej, której chemiczny skład jest wyrównany wskutek cyrkulacji gazów w troposferze (zob. homosfera, warstwa o grubości do 100 km), bywa jednak odnoszone również do wszystkich sfer ziemskiej atmosfery, o różnym składzie chemicznym i właściwościach fizycznych.Energia gr. ενεργεια (energeia) – skalarna wielkość fizyczna charakteryzująca stan układu fizycznego (materii) jako jego zdolność do wykonania pracy.
    R(t)\sim \sqrt{t}

    Dla większości substancji powyższa zależność obowiązuje (dla dostatecznie dużych czasów t) nawet wtedy, gdy współczynnik dyfuzji danej substancji zależy od jej stężenia. W pewnych układach obserwuje się jednak procesy, które w obrazie mikroskopowym składają się z szeregu charakterystycznych dla dyfuzji "chaotycznych" zderzeń, w których to jednak procesach obowiązuje zależność

    Temperatura – jedna z podstawowych wielkości fizycznych (parametrów stanu) w termodynamice. Temperatura jest związana ze średnią energią kinetyczną ruchu i drgań wszystkich cząsteczek tworzących dany układ i jest miarą tej energii.Konwekcja – proces przekazywania ciepła związany z makroskopowym ruchem materii w gazie, cieczy bądź plazmie, np. powietrzu, wodzie, plazmie gwiazdowej. Czasami przez konwekcję rozumie się również sam ruch materii związany z różnicami temperatur, który prowadzi do przenoszenia ciepła. Ruch ten precyzyjniej nazywa się prądem konwekcyjnym.
    R(t) \sim t^\alpha , \alpha \neq 1/2

    W takich przypadkach mówi się o dyfuzji anomalnej.

    Dyfuzja może też dotyczyć energii, jej szybkość jest określona przez współczynnik dyfuzji termicznej. Na przykład źródłem niekonwekcyjnego transportu ciepła jest wymiana energii kinetycznej pomiędzy chaotycznie zderzającymi się cząsteczkami, stąd też równanie przewodnictwa cieplnego w ciałach stałych jest tożsame równaniu dyfuzji.

    Fizyka płynów to dziedzina fizyki zajmująca się badaniem ruchliwości płynów oraz skutkami ruchów płynów, rozpatrując je głównie w skali mikroskopowej w celu uzupełnienia opisu makroskopowego. Analizując zachowanie pojedynczych cząsteczek stara się przewidzieć potencjalne zachowanie płynów oraz wyjaśnić zjawiska związane z płynami.Kwas solny (kwas chlorowodorowy) (HCl; pot. zajzajer od niem. Salzsäure) – nieorganiczny związek chemiczny z grupy kwasów beztlenowych, będący roztworem wodnym gazowego chlorowodoru. Czasami kwasem solnym nazywa się też roztwór chlorowodoru w innych rozpuszczalnikach polarnych np. w acetonie. Jest silnie żrący.

    W przypadku dyfuzji pędu, o szybkości procesu dyfuzji decyduje współczynnik dyfuzji zwany lepkością kinematyczną.

    Przykłady dyfuzji[ | edytuj kod]

    Dyfuzja umożliwia zjawisko mieszania się substancji pozostających w fazie gazowej lub ciekłej. Siłą napędową dyfuzji przy mieszaniu jest dążenie układu do równowagi termodynamicznej przez osiągnięcie jak najwyższej entropii i jak najniższej energii swobodnej. Efektem wolnej, nieskrępowanej dyfuzji w gazach i cieczach jest wyrównywanie się stężeń wszystkich składników w całej objętości fazy. Osiągnięcie stanu równowagi nie oznacza jednak zatrzymania dyfuzji. Trwa ona nadal, tyle że dzięki dokładnemu wymieszaniu się wszystkich składników nie prowadzi już do zmian stężenia. Przykładem tego rodzaju dyfuzji może być rozchodzenie się zapachów w nieruchomym powietrzu (zwykle zapachy rozchodzą się wskutek ruchu powietrza).

    Entropia – termodynamiczna funkcja stanu, określająca kierunek przebiegu procesów spontanicznych (samorzutnych) w odosobnionym układzie termodynamicznym. Entropia jest miarą stopnia nieuporządkowania układu. Jest wielkością ekstensywną. Zgodnie z drugą zasadą termodynamiki, jeżeli układ termodynamiczny przechodzi od jednego stanu równowagi do drugiego, bez udziału czynników zewnętrznych (a więc spontanicznie), to jego entropia zawsze rośnie. Pojęcie entropii wprowadził niemiecki uczony Rudolf Clausius.Membrana półprzepuszczalna czyli inaczej błona półprzepuszczalna jest to rodzaj membrany (przepony), która przepuszcza niektóre rodzaje cząsteczek a zatrzymuje inne (np. przepuszcza małe cząsteczki rozpuszczalnika, a zatrzymuje duże cząsteczki lub jony). Różnica stężeń związków chemicznych po dwu stronach membrany powoduje powstanie ciśnienia osmotycznego. Cząsteczki substancji przechodzącej przez membranę zachowują się tak jakby oprócz ciśnienia zewnętrznego istniało jeszcze, wspomniane wyżej, ciśnienie osmotyczne. Przykładem naturalnej membrany półprzepuszczalnej jest błona komórkowa czy skóra człowieka. Membrany półprzepuszczalne są m.in. wykorzystywane na dużą skalę do dializy krwi osób z chorobami nerek, do odsalania wody morskiej, do oczyszczania wody filtry RO.

    Jednym z najbardziej znanych przykładów zjawiska fizycznego zdominowanego przez dyfuzję są ruchy Browna.

    Innym przykładem dyfuzji jest zjawisko osmozy, polegające na przemieszczaniu się cząsteczek i jonów przez błony półprzepuszczalne, w kierunku wyrównywania się stężenia związku chemicznego lub jonu, zdolnego do przenikania przez błonę. Siła napędową osmozy jest dokładnie to samo, co napędza dyfuzję swobodną w mieszaninach. Różnica polega na tym, że błona przepuszcza tylko wybrane składniki mieszaniny, podczas gdy inne nie.

    Odwrócona osmoza – wymuszona dyfuzja rozpuszczalnika przez błonę półprzepuszczalną rozdzielającą dwa roztwory o różnym stężeniu. W przeciwieństwie do osmozy spontanicznej, odwrócona osmoza zachodzi od roztworu o wyższym stężeniu substancji rozpuszczonej do roztworu o stężeniu niższym, czyli prowadzi do zwiększenia różnicy stężeń obu roztworów.Ruchy Browna − chaotyczne ruchy cząstek w płynie (cieczy lub gazie), wywołane zderzeniami zawiesiny z cząsteczkami płynu.

    Odwrócona osmoza - to przenikanie przez błonę cząsteczek rozpuszczalnika w kierunku odwrotnym niż w osmozie, to znaczy od roztworu o większym stężeniu substancji rozpuszczonej do roztworu o mniejszym stężeniu. Ze względu na to, że osmoza odwrócona zmniejsza entropię układu, musi być ona napędzana np. napięciem elektrycznym lub ciśnieniem.

    Ciśnienie – wielkość skalarna określona jako wartość siły działającej prostopadle do powierzchni podzielona przez powierzchnię na jaką ona działa, co przedstawia zależność:Osmoza – dyfuzja rozpuszczalnika przez błonę półprzepuszczalną rozdzielającą dwa roztwory o różnym stężeniu. Osmoza spontanicznie zachodzi od roztworu o niższym stężeniu substancji rozpuszczonej do roztworu o wyższym, czyli prowadzi do wyrównania stężeń obu roztworów.

    W fizyce ciała stałego (a więc i w elektronice) dyfuzja jest podstawową przyczyną jakiejkolwiek względnej zmiany rozmieszczenia atomów w sieci krystalicznej zachodzącej pod wpływem energii termicznej.

    Przykładowe współczynniki dyfuzji:

  • bromobenzenbenzen 1,86·10 m/s
  • nitrobenzen–benzen 2,11·10 m/s
  • kwas solny 2,09 m/s
  • siarczan miedzi 0,39 m/s
  • Zobacz też[ | edytuj kod]

    WiktionaryPl nodesc.svg
    Zobacz hasło dyfuzja w Wikisłowniku
    Wikimedia Commons
  • efuzja
  • dyfuzja Knudsena
  • przewodzenie ciepła
  • fizyka płynów
  • zjawiska transportowe
  • efekt Kirkendalla
  • Nitrobenzen – organiczny związek chemiczny, najprostszy aromatyczny związek nitrowy, pochodna benzenu. Stosowany do produkcji aniliny.Elektronika – dziedzina techniki i nauki zajmująca się obwodami elektrycznymi zawierającymi, obok elementów elektronicznych biernych, elementy aktywne takie jak lampy próżniowe, tranzystory i diody. W obwodach takich można wzmacniać słabe sygnały dzięki nieliniowym charakterystykom elementów czynnych (i ich możliwościom sterowania przepływem elektronów). Podobnie możliwość pracy urządzeń jako przełączniki pozwala na przetwarzanie sygnałów cyfrowych.



    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Czy wiesz że...? beta

    Bromobenzen (bromek fenylu) – organiczny związek chemiczny, bromowa pochodna benzenu. Ciecz o dużej gęstości, prawie nierozpuszczalna w wodzie, rozpuszczalna w etanolu, eterze i większości rozpuszczalników organicznych. Bromobenzen stosowany jest jako rozpuszczalnik oraz w syntezach organicznych. Otrzymywany przez bromowanie benzenu w obecności żelaza. Posiada przyjemny charakterystyczny zapach.
    Ciecz – stan skupienia materii – pośredni między ciałem stałym a gazem, w którym ciało fizyczne trudno zmienia objętość, a łatwo zmienia kształt. Wskutek tego ciecz przyjmuje kształt naczynia, w którym się znajduje, ale w przeciwieństwie do gazu nie rozszerza się, aby wypełnić je całe. Powierzchnia styku cieczy z gazem lub próżnią nazywa się powierzchnią swobodną cieczy.
    Fizyka ciała stałego - dział fizyki zajmujący się ciałami stałymi, tj. takimi które w danych warunkach zachowują swój kształt makroskopowy. Fizyka ciała stałego jest częścią fizyki materii skondensowanej.
    Równanie Arrheniusa – równanie podane przez szwedzkiego chemika, Svantego Arrheniusa, wiążące ze sobą częstość relaksacji z energią aktywacji i temperaturą, w której reakcja zachodzi:
    Sieć krystaliczna - w mineralogi i krystalografi jest to szczególne ułożenie atomów lub cząsteczek w ciele stałym. Sieć krystaliczna charakteryzuje się uporządkowaniem dalekiego zasięgu oraz symetrią. Najmniejszą, powtarzalną składową sieci krystalicznej jest komórka elementarna. Długości krawędzi komórki i kąty między nimi zawarte są określane mianem stałych sieci krystalicznej. Własności symetrii sieci krystalicznej zawierają się w grupach przestrzennych. Typ sieci krystalicznej w głównej mierze determinuje występowanie różnych własności (np. łupliwość, przeźroczystość).
    Równowaga termodynamiczna – pojęcie stosowane w termodynamice. Oznacza stan, w którym makroskopowe parametry układu, takie jak ciśnienie, objętość i wszystkie funkcje stanu, są stałe w czasie. Na równowagę termodynamiczną składają się: równowaga chemiczna (brak makroskopowego przepływu cząstek i reakcji chemicznych), mechaniczna (nie występują niezrównoważone siły) i termiczna (nie występuje przepływ energii).
    Benzen – organiczny związek chemiczny z grupy arenów. Jest to najprostszy karbocykliczny, obojętny węglowodór aromatyczny. Jego nieorganicznym analogiem jest borazyna.

    Reklama

    tt