Was ist Diffusion?

Diffusion ist der Prozess, bei dem sich Atome oder Moleküle aus einem Bereich hoher Konzentration in einen Bereich niedriger Konzentration bewegen. In den meisten Fällen erfolgt die Diffusion in Gasen und Flüssigkeiten. Während der Diffusion setzt sich die Bewegung der Materie fort, bis eine gleichmäßige Verteilung erreicht ist. Das Bewegungsmuster hängt vom Konzentrationsgradienten der beteiligten Flüssigkeiten oder Gase ab. Der Begriff Diffusion stammt von einem lateinischen Wort "diffundere", was "sich ausbreiten" bedeutet. Abgesehen von der Diffusion umfassen andere Wege, auf denen sich Substanzen von einer Region in eine andere bewegen, aktiven Transport und Osmose. Das Konzept der Diffusion betrifft viele Disziplinen wie Biologie, Physik, Finanzen, Wirtschaft, Soziologie und Chemie.

Falsche Diffusion

Falsche Diffusion bezieht sich auf den Fehler, der auftritt, wenn die Gegenwind-Differenzierungsformel zum Berechnen mehrdimensionaler Fälle von Konvektionsdiffusion verwendet wird. Der Fehler ist nicht vorhanden, wenn der Eigenschaftsfluss parallel zu jeder Hauptachse verläuft.

Der Diffusionsprozess

Es gibt zwei Arten der Diffusion: den phänomenologischen Ansatz und den atomistischen Standpunkt. Nach dem phänomenologischen Ansatz erfolgt die Diffusion, wenn sich eine Substanz von einem hochkonzentrierten Bereich in einen niedrigkonzentrierten Bereich bewegt, was auf dem Diffusionsgesetz von Fick beruht. Im Gegensatz dazu versteht die atomistische Sichtweise die Diffusion als Ergebnis einer zufälligen Wanderung von Partikeln in einer Substanz. Zwei Wissenschaftler, Robert Brown und Albert Einstein, entwickelten diese Ansicht. Brown ist verantwortlich für die 1827 von ihm entwickelte Random Walk-Theorie, während Einstein die atomistischen Eigenschaften der Diffusion und die Brownsche Bewegungstheorie entwickelte.

Faktoren, die die Diffusion beeinflussen

Vier Hauptfaktoren beeinflussen die Diffusion von Flüssigkeiten. Eines ist der Konzentrationsgradient. Höhere Konzentrationsgradienten führen zu höheren Diffusionsraten und umgekehrt. Zweitens beeinflusst die Temperatur auch die Diffusion, da sie die kinetischen Eigenschaften der Materie beeinflusst. Wenn die Temperaturen erhöht werden, erhöht sich die Geschwindigkeit der Partikel in Bewegung, was zu einer schnelleren Diffusion führt. Drittens hängt die Diffusion von der Dichte eines Gases oder einer Flüssigkeit ab. Wenn die diffundierende Substanz eine geringere Dichte aufweist, wird sie leichter und kann schneller diffundieren. Die Dichte wird auch geringfügig von der Partikelgröße beeinflusst.

Diffusionsbeispiele

Ein Beispiel für Diffusion wird in Laborexperimenten beobachtet. Wann immer die Schwefelwasserstoffverbindung verwendet wird, erzeugt sie einen stechenden Geruch. Mit der Zeit kann jeder im Labor das Gas riechen. Dieser Geruch ist ein Hinweis auf die Verbreitung des Gases im Raum. Das Gas diffundiert langsam im Labor, bis ein Gleichgewichtszustand erreicht ist. Ein weiteres bekanntes Beispiel ist die in der Küche verwendete Lebensmittelfarbe. Wenn Lebensmittelfarbe in Wasser gemischt und dann zu Lebensmitteln gegeben wird, verteilt sie sich homogen in den Lebensmitteln. Wenn man schließlich Parfüm in einen Raum sprüht, breitet es sich im ganzen Raum aus und macht es möglich, den Duft von überall im Raum zu riechen. Die Ausbreitung des Duftes ist ein Beispiel für die Diffusion von Gas in die Atmosphäre. In der Soziologie ist ein Beispiel für die Verbreitung das Konzept der kulturellen Verbreitung, das besagt, dass sich die Kultur einer ethnischen Gruppe oder Rasse schnell auf eine andere ausbreiten kann.