Дифузија - шта је то?

У школском плану и програму физике (приближно седмом разреду) ученици уче да је дифузија процес који представља међусобну пенетрацију честица једне супстанце између честица друге супстанце, због чега су концентрације у цијелом волумену изједначене. Ово је прилично тешка дефиниција за разумевање. Да би се разумело шта је једноставна дифузија, закон дифузије, њена једначина, потребно је детаљно проучити материјале о овим питањима. Међутим, ако особа има општу идеју, онда доле наведени подаци ће вам помоћи да стекнете основно знање.

Физички феномен - шта је то

Због чињенице да многи људи збуњују или уопште не знају шта је то физички феномен и како се разликује од хемијске, а такође и каква је појава дифузија, потребно је схватити шта је то физички феномен. Дакле, као што сви знају, физика је независна наука везана за област природних наука, која проучава опште природне законе о структури и кретању материје, као и проучавању саме материје. Сходно томе, физички феномен је такав феномен, због којег се не стварају нове супстанце, већ се дешава само промјена у структури супстанце. Разлика између физичког и хемијског феномена лежи управо у томе што се не добијају нове супстанце. Дакле, дифузија је физички феномен.

Дефиниција термина дифузија

Као што знате, формулација концепта може бити много, али опште значење не би требало да се мења. А феномен дифузије није изузетак. Општа дефиниција има следећи облик: дифузија је физички феномен, а то је међусобна пенетрација честица (молекула, атома) две или више супстанци до равномерне расподеле по запремини коју заузимају ове супстанце. Као резултат дифузије, не стварају се нове супстанце, дакле, то је управо физички феномен. Једноставно се назива дифузија, због чега долази до кретања честица из подручја највеће концентрације у подручје мање концентрације, што је узроковано топлинским (каотичним, Бровновим) кретањем честица. Другим ријечима, дифузија је процес мијешања честица различитих супстанци, а честице су равномјерно распоређене по волумену. Ово је врло поједностављена дефиниција, али најразумљивија.

Врсте дифузије

Дифузија се може утврдити као код посматрања гасовитих и течних материја, као и код чврстих. Према томе, он укључује неколико типова:

• Квантна дифузија је процес дифузије честица или точкастих дефеката (локално нарушавање кристалне решетке супстанце), који се изводи у чврстим материјама. Локални поремећај је поремећај у одређеној тачки кристалне решетке.

• Колоидна - дифузија која се одвија кроз волумен колоидни систем. Колоидни систем То је медиј у којем су честице, мјехурићи и капи различити, разликују се по агрегатном стању и саставу од првог, медија. Такви системи, као и процеси који се у њима одвијају, детаљно су проучавани током колоидне хемије.
• Конвективни - пренос микрочестица једне супстанце на макрочестице медијума. Специјално одсек физике, Хидродинамика се бави проучавањем кретања континуираног медија. Одатле можете научити о стању протока.
• Турбулентна дифузија је процес преноса једне супстанце у другу, због турбулентног кретања друге супстанце (типичне за гасове и течности).

Потврђено је да се дифузија може одвијати како у гасовима, тако иу течностима и чврстим материјама.

Шта је закон Фике?

Немачки научник, физичар Фицк, увео је закон који показује зависност густине тока честица кроз једну локацију на промену концентрације супстанце по јединици дужине. Овај закон је закон дифузије. Закон се може формулисати на следећи начин: проток честица, који је усмерен дуж осе, пропорционалан је деривату броја честица у варијабли постављеној дуж осе, у односу на коју се одређује смер протока честица. Другим ријечима, проток честица који се креће у смјеру оси је пропорционалан деривату броја честица у варијабли која се таложи дуж исте оси као и ток. Закон Фика вам омогућава да опишете процес преноса материје у времену и простору.

Једначина дифузије

Када су токови присутни у супстанци, долази до редистрибуције саме супстанце у простору. У том смислу, постоји неколико једначина које описују овај процес редистрибуције са макроскопске тачке гледишта. Једнаџба дифузије је диференцијална. То произилази из опште једнаџбе транспорта материје, која се назива и једнаџбом континуитета. У присуству дифузије, користи се Фицков закон, који је горе описан. Једначина има следећи облик:

дн / дт = (д / дк) * (Д * (дн / дк) + к.

Методе дифузије

Метода дифузије, точније метода њене примене у чврстим материјалима, у последње време се нашироко користи. То је због предности методе, од којих је једна једноставност коришћене опреме и самог процеса. Суштина дифузионог метода из чврстих извора је таложење филмова допираних са једним или више елемената на полупроводницима. Постоји још неколико метода дифузије, поред методе чврстих извора:

• у затвореној запремини (ампула). Минимална токсичност је предност методе, али њен високи трошак, због расположивости ампуле, је значајан недостатак;
• у отвореном волумену (термичка дифузија). Искључена је могућност употребе многих елемената због високих температура, као и латерална дифузија су главни недостаци ове методе;
• у делимично затвореној запремини (кутија). Ово је интермедијарни метод између два горе описана.

Да би сазнали више о методама и карактеристикама дифузије, потребно је проучити додатну литературу која је посебно посвећена овим питањима.