Diffusione - che cos'è?

Nel curriculum scolastico del corso di fisica (circa il settimo grado), gli scolari apprendono che la diffusione è un processo che rappresenta la reciproca penetrazione delle particelle di una sostanza tra particelle di un'altra sostanza, in conseguenza della quale le concentrazioni nell'intero volume sono equalizzate. Questa è una definizione piuttosto difficile da capire. Per capire quale sia la semplice diffusione, la legge di diffusione, la sua equazione, è necessario studiare in dettaglio i materiali su questi temi. Tuttavia, se una persona ha un'idea generale, i dati seguenti aiuteranno a ottenere le conoscenze di base.

Fenomeno fisico: cos'è?

A causa del fatto che molte persone confondono o non sanno affatto che cos'è un fenomeno fisico e in che modo si differenzia da quello chimico, e anche quale tipo di fenomeno è diffuso, è necessario capire quale sia il fenomeno fisico. Quindi, come tutti sanno, la fisica è una scienza indipendente legata al campo delle scienze naturali, che sta studiando le leggi naturali generali sulla struttura e il movimento della materia, oltre a studiare la materia stessa. Di conseguenza, un fenomeno fisico è un tale fenomeno, in conseguenza del quale non si formano nuove sostanze, ma si verifica solo un cambiamento nella struttura della sostanza. La differenza tra un fenomeno fisico e uno chimico sta proprio nel fatto che di conseguenza non si ottengono nuove sostanze. Quindi, la diffusione è un fenomeno fisico.

Definizione della diffusione del termine

Come sapete, la formulazione di un concetto può essere molte, ma il significato generale non dovrebbe cambiare. E il fenomeno della diffusione non fa eccezione. La definizione generalizzata ha la seguente forma: la diffusione è un fenomeno fisico, che è la reciproca penetrazione di particelle (molecole, atomi) di due o più sostanze a una distribuzione uniforme in tutto il volume occupato da queste sostanze. Come risultato della diffusione, non si formano nuove sostanze, quindi, è proprio un fenomeno fisico. Semplice è chiamato diffusione, che si traduce nel movimento di particelle dalla regione di maggiore concentrazione in una regione di minore concentrazione, che è causata dal moto termico (caotico, browniano) delle particelle. In altre parole, la diffusione è il processo di miscelazione di particelle di sostanze diverse e le particelle sono distribuite uniformemente in tutto il volume. Questa è una definizione molto semplificata, ma la più comprensibile.

Tipi di diffusione

La diffusione può essere fissata come quando si osservano sostanze gassose e liquide, nonché solide. Pertanto, include diversi tipi:

• La diffusione quantica è il processo di diffusione di particelle o difetti puntiformi (violazioni locali del reticolo cristallino di una sostanza), che viene effettuato nei solidi. La distruzione locale è una rottura in un punto particolare del reticolo cristallino.

• Colloide - diffusione che si verifica in tutto il volume sistema colloide. Sistema colloidale È un mezzo in cui particelle, bolle e gocce sono differenti, differendo nello stato di aggregazione e composizione dal primo, medio. Tali sistemi, così come i processi che si verificano in essi, sono studiati in dettaglio nel corso della chimica colloidale.
• Convettivo - il trasferimento di microparticelle di una singola sostanza da un mezzo particolato speciale sezione della fisica, chiamato idrodinamica, è impegnata nello studio del movimento dei media continui. Da lì puoi conoscere gli stati del flusso.
• La diffusione turbolenta è il processo di trasferimento di una sostanza a un'altra, a causa del movimento turbolento della seconda sostanza (tipico dei gas e dei liquidi).

L'affermazione è confermata dal fatto che la diffusione può procedere sia nei gas che nei liquidi, e nei solidi.

Qual è la legge di Fika?

Lo scienziato tedesco, fisico Fick, ha introdotto una legge che mostra la dipendenza della densità del flusso di particelle attraverso un singolo sito sulla variazione della concentrazione di una sostanza per unità di lunghezza. Questa legge è la legge della diffusione. La legge può essere formulata come segue: il flusso di particelle, che è diretto lungo l'asse, è proporzionale alla derivata del numero di particelle in una variabile posta lungo quell'asse, rispetto alla quale viene determinata la direzione del flusso di particelle. In altre parole, il flusso di particelle in movimento nella direzione dell'asse è proporzionale alla derivata del numero di particelle in una variabile che si deposita lungo lo stesso asse del flusso. La legge di Fick ti consente di descrivere il processo di trasferimento della materia nel tempo e nello spazio.

Equazione di diffusione

Quando i flussi sono presenti in una sostanza, si verifica una ridistribuzione della sostanza stessa nello spazio. A questo proposito, ci sono diverse equazioni che descrivono questo processo di ridistribuzione da un punto di vista macroscopico. L'equazione di diffusione è differenziale. Segue dall'equazione generale del trasporto di sostanze, che è anche chiamata equazione di continuità. In presenza di diffusione, viene utilizzata la legge di Fick, che è descritta sopra. L'equazione ha la seguente forma:

dn / dt = (d / dx) * (D * (dn / dx) + q.

Metodi di diffusione

Il metodo di diffusione, più precisamente il metodo della sua implementazione in materiali solidi, è stato ampiamente utilizzato di recente. Ciò è dovuto ai vantaggi del metodo, uno dei quali è la semplicità delle apparecchiature utilizzate e il processo stesso. L'essenza del metodo di diffusione da fonti solide è la deposizione di film drogati con uno o più elementi su semiconduttori. Esistono molti altri metodi di diffusione, oltre al metodo delle fonti solide:

• in un volume chiuso (metodo ampolla). La tossicità minima è un vantaggio del metodo, ma il suo alto costo, dovuto alla disponibilità della fiala, è un inconveniente significativo;
• in un volume aperto (diffusione termica). La possibilità di utilizzare molti elementi a causa delle alte temperature è esclusa, così come la diffusione laterale sono i maggiori svantaggi di questo metodo;
• in un volume parzialmente chiuso (metodo box). Questo è un metodo intermedio tra i due sopra descritti.

Per saperne di più sui metodi e le caratteristiche della diffusione, è necessario studiare ulteriore letteratura specificamente dedicata a questi problemi.