В каких средах происходит диффузия?
Ответы на вопрос
Коротко: диффузия идёт практически во всех средах, где частицы способны перемещаться и смешиваться. А если подробнее, то вот основные случаи и механизмы.
Газы.
Самая быстрая молекулярная диффузия: молекулы свободно летают и часто сталкиваются. Примеры — распространение запахов, выравнивание состава воздуха в помещении. В очень разреженных газах возможна кнудсеновская диффузия (частицы чаще сталкиваются со стенками пор, чем друг с другом).
Жидкости.
Молекулы и ионы блуждают за счёт броуновского движения. Примеры — соль в воде, краситель в стакане. В реальных потоках к молекулярной диффузии добавляется конвективная/турбулентная (вихревая) диффузия, которая существенно ускоряет перемешивание.
Твёрдые тела.
Идёт медленнее, но идёт: атомы мигрируют через дефекты кристалла. Основные пути — вакансионная и интерстициальная диффузия в объёме, а также ускоренная диффузия по границам зёрен и по дислокациям. Отсюда — спекание, старение сплавов, цементация сталей.
Пористые и гранулярные среды.
Газ или жидкость диффундирует в сети пор (грунты, катализаторы, бетон). В узких порах снова важна кнудсеновская диффузия; в насыщенных водой — ионная диффузия электролита.
Поверхности и адсорбционные слои.
Есть поверхностная диффузия адсорбированных молекул по твёрдому субстрату — ключевая для катализа и роста плёнок.
Мембраны и биологические среды.
Через клеточные мембраны — простая диффузия малых неполярных молекул и облегчённая диффузия через каналы/переносчики. В тканях вещества диффундируют через межклеточное пространство, гель-подобные матриксы и жидкости организма.
Плазма.
Заряды (ионы, электроны) диффундируют под действием градиентов концентрации и электрических полей; важна амбулипная диффузия (согласованная диффузия зарядов для сохранения квазинейтральности).
Коллоиды, гели и полимеры.
Частицы коллоида и макромолекулы диффундируют в вязкой среде; скорость зависит от размера частиц и вязкости (связь Стокса—Эйнштейна). В полимерных матрицах — медленная, часто аномальная диффузия.
Газ–жидкость и жидкость–жидкость (межфазные системы).
Диффузия идёт в каждой фазе и через границу раздела (растворение газов в жидкости, экстракция).
Общие факторы: движущая сила — градиент концентрации; коэффициент диффузии растёт с температурой, уменьшается с ростом вязкости/плотности и с увеличением размера частиц; в твёрдых телах сильно зависят от дефектной структуры.
Похожие вопросы
Топ вопросов за вчера в категории Физика
Последние заданные вопросы в категории Физика
-
Математика
-
Литература
-
Алгебра
-
Русский язык
-
Геометрия
-
Английский язык
-
Химия
-
Физика
-
Биология
-
Другие предметы
-
История
-
Обществознание
-
Окружающий мир
-
География
-
Українська мова
-
Информатика
-
Українська література
-
Қазақ тiлi
-
Экономика
-
Музыка
-
Право
-
Беларуская мова
-
Французский язык
-
Немецкий язык
-
МХК
-
ОБЖ
-
Психология
-
Физкультура и спорт
-
Астрономия
-
Кыргыз тили
-
Оʻzbek tili

