Galvenā atšķirība starp Knudsenu un molekulāro difūziju ir tāda, ka Knudsena difūzija ietver gāzes molekulu sadursmi ar poru sieniņām, turpretim molekulārā difūzija ietver molekulu pārvietošanos no vienas sistēmas uz otru atbilstoši koncentrācijas gradientam.
Difūzija attiecas uz molekulu (īpaši gāzes molekulu) kustību caur sistēmu. Šo procesu var atrast divos veidos: Knudsena difūzija un molekulārā difūzija.
Kas ir Knudsena difūzija?
Knudsena difūzija ir difūzija, kas rodas, ja sistēmas mēroga garums ir salīdzināms ar iesaistītās daļiņas vidējo brīvo ceļu vai mazāks par to. Šo terminu galvenokārt lieto fizikā un ķīmijā, un tas tika nosaukts zinātnieka Martina Knudsena vārdā.
Aplūkojot gāzes molekulu kustību (precīzāk, difūziju) caur ļoti sīkām kapilāru porām, ja izkliedējošo gāzes molekulu vidējais brīvais ceļš ir lielāks par poru diametru, tas nozīmē šīs gāzes blīvumu. ir ļoti zems, un gāzes molekulām ir tendence sadurties ar poru sienām, salīdzinot ar sadursmēm starp molekulām. Šo procesu sauc par Knudsena difūziju vai Knudsena plūsmu.
Attēls 01: Molekula cilindra porā Knudsena difūzijas laikā
Papildus mēs varam definēt Knudsena skaitli, kas ir labs Knudsena difūzijas relatīvās nozīmes mērs. Ja šis skaitlis ir lielāks par 1, tas nozīmē, ka Knudsena difūzija ir svarīga šai sistēmai. Praktiski šis skaitlis attiecas tikai uz gāzēm. Tas ir tāpēc, ka molekulu vidējais brīvais ceļš šķidrā vai cietā stāvoklī ir ļoti mazs.
Kas ir molekulārā difūzija?
Difūzija ir molekulu pārvietošanās no augstas koncentrācijas apgabala uz zemu koncentrāciju, izmantojot koncentrācijas gradientu. Šīs kustības notiek vienā un tajā pašā risinājumā. Faktori, kas ietekmē koncentrācijas gradientu, ietekmē arī difūziju.
Šī kustība tiek pārtraukta, kad abu reģionu koncentrācijas kļūst vienādas katrā punktā. Tas nozīmē, ka šī kustība notiek, līdz pazūd koncentrācijas gradients. Tad molekulas izplatās visur šķīduma iekšpusē.
Attēls 02: Jonu difūzija starp divām sistēmām
Molekulu kustības ātrums difūzijas ceļā ir atkarīgs no temperatūras, gāzes (vai šķidruma) viskozitātes un daļiņu izmēra. Parasti molekulārā difūzija apraksta molekulu neto plūsmu no augstas koncentrācijas reģiona uz zemu koncentrāciju. Apsverot abas sistēmas A1 un A2, kas atrodas vienā temperatūrā un spēj apmainīties ar molekulām starp tām, potenciālās enerģijas izmaiņas jebkurā no šīm sistēmām var radīt enerģijas plūsmu no vienas sistēmas uz otru (no A1 uz A2 vai otrādi), jo jebkura sistēma dabiski dod priekšroku zemas enerģijas un augstas entropijas stāvokļiem. Tas rada molekulārās difūzijas stāvokli.
Kāda ir atšķirība starp Knudsenu un molekulāro difūziju?
Ir divu veidu difūzija - Knudsena difūzija un molekulārā difūzija. Galvenā atšķirība starp Knudsenu un molekulāro difūziju ir tāda, ka Knudsena difūzija ietver gāzes molekulu sadursmi ar poru sieniņām, turpretim molekulārā difūzija ietver molekulu pārvietošanos no vienas sistēmas uz otru atbilstoši koncentrācijas gradientam.
Kopsavilkums - Knudsens pret molekulāro difūziju
Ir divu veidu difūzija - Knudsena difūzija un molekulārā difūzija. Galvenā atšķirība starp Knudsenu un molekulāro difūziju ir tāda, ka Knudsena difūzija ietver gāzes molekulu sadursmi ar poru sieniņām, turpretim molekulārā difūzija ietver molekulu pārvietošanos no vienas sistēmas uz otru atbilstoši koncentrācijas gradientam.
