Wat is diffusie?

Diffusie is het proces waarbij atomen of moleculen van een gebied met hoge concentratie naar een gebied met een lage concentratie gaan. In de meeste gevallen vindt diffusie plaats in gassen en vloeistoffen. Tijdens diffusie gaat de beweging van materie door totdat er een gelijkmatige verdeling is. Het bewegingspatroon is afhankelijk van de concentratiegradiënt van de betreffende vloeistoffen of gassen. De term diffusie komt van een Latijns woord "diffundere" wat betekent "uit te spreiden". Afgezien van diffusie omvatten andere manieren waarop stoffen van de ene regio naar de andere gaan, actief transport en osmose. Het concept van diffusie treft vele disciplines zoals biologie, natuurkunde, financiën, economie, sociologie en scheikunde.

Valse diffusie

Valse diffusie verwijst naar de fout die optreedt wanneer men de opwaartse differentiatieformule gebruikt voor het berekenen van multidimensionale gevallen van convectiediffusie. De fout is afwezig als de eigendomsstroom evenwijdig is aan elke hoofdas.

Het diffusieproces

Er zijn twee manieren waarop diffusie optreedt: de fenomenologische benadering en het atomistische gezichtspunt. Volgens de fenomenologische benadering vindt diffusie plaats wanneer een stof zich verplaatst van een sterk geconcentreerd gebied naar een laag geconcentreerd gebied, dat gebaseerd is op Fick's wet van diffusie. Integendeel, de atomistische visie begrijpt diffusie als een resultaat van een willekeurige wandeling van deeltjes in een substantie. Twee geleerden, Robert Brown en Albert Einstein, hebben deze visie bedacht. Brown is verantwoordelijk voor de Random Walk Theory, die hij in 1827 ontwierp, terwijl Einstein de atomistische eigenschappen van diffusie bedacht en de Brownse bewegingstheorie.

Factoren die de diffusie beïnvloeden

Vier belangrijke factoren beïnvloeden de diffusie van vloeistoffen. Een daarvan is de concentratiegradiënt. Hogere concentratiegradiënten zullen leiden tot hogere diffusiesnelheden en vice versa. Ten tweede beïnvloedt temperatuur ook diffusie, omdat het de kinetische eigenschap van materie beïnvloedt. Wanneer de temperaturen hoger zijn, neemt de snelheid van bewegende deeltjes toe, wat leidt tot snellere diffusie. Ten derde hangt diffusie af van de dichtheid van een gas of vloeistof. Wanneer de diffunderende substantie een lagere dichtheid heeft, wordt deze lichter en kan deze sneller diffunderen. De dichtheid wordt ook enigszins beïnvloed door de grootte van de deeltjes.

Voorbeelden van diffusie

Een voorbeeld van diffusie wordt waargenomen in laboratoriumexperimenten. Wanneer de waterstofsulfideverbinding wordt gebruikt, produceert deze een penetrante geur. Na verloop van tijd kan iedereen in het lab het gas ruiken. Deze geur is het bewijs van diffusie van het gas in de kamer. Het gas diffundeert langzaam in het laboratorium totdat het een toestand van evenwicht bereikt. Een ander bekend voorbeeld is de kleurstof die in de keuken wordt gebruikt. Wanneer voedselkleuring in water wordt gemengd en vervolgens aan voedsel wordt toegevoegd, verspreidt het zich homogeen in het voedsel. Eindelijk, wanneer men parfum in een kamer spuit, verspreidt het zich door de kamer, waardoor het mogelijk is om de geur overal in de kamer te ruiken. De verspreiding van de geur is een voorbeeld van diffusie van gas in de atmosfeer. In de sociologie is een voorbeeld van diffusie het concept van culturele diffusie, dat beweert dat de cultuur van een etnische groep of ras zich snel naar een andere kan verspreiden.