Mikä on diffuusio?

Diffuusio on prosessi, jossa atomit tai molekyylit liikkuvat korkean konsentraation alueelta pienelle pitoisuudelle. Useimmissa tapauksissa diffuusio tapahtuu kaasuissa ja nesteissä. Diffuusion aikana aineen liike jatkuu, kunnes jakautuminen on tasainen. Liikkumiskuvio riippuu kyseisten nesteiden tai kaasujen pitoisuusgradientista. Termi diffuusio tulee latinankielisestä sanasta "diffundere", joka tarkoittaa "leviämistä". Diffuusion lisäksi muita tapoja, joilla aineet liikkuvat alueelta toiseen, ovat aktiivinen kuljetus ja osmoosi. Diffuusion käsite vaikuttaa moniin tieteenaloihin, kuten biologiaan, fysiikkaan, rahoitukseen, talouteen, sosiologiaan ja kemiaan.

Väärä diffuusio

Väärä diffuusio viittaa virheeseen, joka ilmenee, kun käytetään ylämäkeen erotuskaavaa laskettaessa moniulotteisia konvektio-diffuusiotapauksia. Virhe puuttuu, kun omaisuuden virtaus on yhdensuuntainen kunkin pääakselin kanssa.

Diffuusioprosessi

Diffuusio tapahtuu kahdella tavalla: fenomenologinen lähestymistapa ja atomistinen näkökulma. Fenomenologisen lähestymistavan mukaan diffuusio tapahtuu, kun aine siirtyy erittäin keskittyneeltä alueelta matalakonsentraatulle alueelle, joka perustuu Fickin diffuusioikeuteen. Päinvastoin, atomistinen näkemys ymmärtää diffuusion, joka johtuu hiukkasen satunnaisesta kävelemisestä aineessa. Kaksi tutkijaa, Robert Brown ja Albert Einstein, suunnittelivat tämän näkemyksen. Brown on vastuussa Random Walk Theorysta, jonka hän suunnitteli vuonna 1827, kun taas Einstein suunnitteli diffuusion ja Brownin liikkeen teorian atomistiset ominaisuudet.

Diffuusioon vaikuttavat tekijät

Nesteiden diffuusioon vaikuttavat neljä pääasiallista tekijää. Yksi on pitoisuusgradientti. Suuremmat pitoisuusgradientit johtavat suurempiin diffuusionopeuksiin ja päinvastoin. Toiseksi lämpötila vaikuttaa myös diffuusioon, koska se vaikuttaa aineen kineettiseen ominaisuuteen. Kun lämpötilat ovat koholla, liikkuvien hiukkasten nopeus kasvaa, mikä johtaa nopeampaan diffuusioon. Kolmanneksi diffuusio riippuu kaasun tai nesteen tiheydestä. Aina kun diffuusioaine on tiheämpi, se muuttuu kevyemmäksi ja voi levitä nopeammin. Myös hiukkasten koko vaikuttaa tiheyteen.

Esimerkkejä diffuusiosta

Eräs esimerkki diffuusiosta havaitaan laboratoriokokeissa. Aina kun käytetään rikkivetyyhdistettä, se tuottaa pistävän hajua. Ajan myötä jokainen laboratoriossa voi hajua kaasun. Tämä haju on todiste kaasun leviämisestä huoneeseen. Kaasu diffundoituu hitaasti laboratoriossa, kunnes se saavuttaa tasapainotilan. Toinen yleinen esimerkki on keittiö, jota käytetään keittiössä. Kun elintarvikkeiden väriaine sekoitetaan veteen ja lisätään sitten ruokaan, se leviää tasaisesti ruokaan. Lopuksi, kun yksi suihkuttaa hajuvettä huoneessa, se leviää koko huoneeseen, jolloin haju tuoksuu kaikkialta huoneesta. Tuoksun leviäminen on esimerkki kaasun leviämisestä ilmakehään. Sosiologiassa esimerkki diffuusiosta on kulttuurisen diffuusion käsite, joka väittää, että yhden etnisen ryhmän tai rodun kulttuuri voi nopeasti levitä toiseen.