Diffusie

Die diffusie proses. Sommige deeltjies (voorgestel in rooi) word opgelos in ‘n glas water. Aanvanklik word die deeltjies in een hoek van die glas aangetref. Indien al die deeltjies willekeurig rondbeweeg (“diffundeer”) in die water, sal die deeltjies uiteindelik uniform en lukraak versprei. Diffusie sal steeds plaasvind, maar geen netto deeltjievloed sal waargeneem word nie.

Diffusie is ‘n tydafhanklike proses, wat die willekeurige beweging van gegewe entiteite uitmaak, en veroorsaak dat die statistiese verspreiding van hierdie entiteite in ‘n gegewe ruimte versprei. Die konsep van diffusie skakel aan die opvatting van massaoordrag, gedryf deur ‘n konsentrasiegradiënt; maar diffusie kan ook plaasvind wanneer daar geen konsentrasiegradiënt bestaan nie – dit beteken die afwesigheid van ‘n netto deeltjievloed.

Die begrip betreffende diffusie het ontstaan uit die fisiese wetenskappe. Paradigmatiese voorbeelde hiervan is hitte diffusie, molekulêre diffusie, en Brown se beweging. Die wiskundige beskrywing vir hierdie verskynsel is ontwikkel deur Josef Fourier in 1822, Adolf Fick in 1855 en Albert Einstein in 1905.

Louis Bachelier, wie in die 1900’s ‘n willekeurige stap model gebruik het om prysskommelinge in finansiële markte te beskryf, het baanbrekerswerk in toepassings buite die fisika veld gedoen. Op ‘n mindere kwantitatiewe mate is die konsep van diffusie in die sosiale wetenskappe aangespoor vir die beskrywing van idees, soos die diffusie van innovasie, leksikale diffusie, en trans-kulturele diffusie.

Diffusie in fisika

In molekulêre diffusie is die bewegende entiteite klein deeltjies, oftewel molekules. Dit beweeg willekeurig omdat die deeltjies dikwels bots. Diffusie is hierdie termiese beweging van alle molekules – vloeistof en gas – by temperature bo absolute nulpunt. Die diffusie tempo is net ‘n funksie van temperatuur, en word nie deur konsentrasie beïnvloed nie. Brown se beweging word waargeneem met molekules (selfs deeltjies) wat so groot is dat die molekules nie deur hul eie termiese energie gedryf word nie, maar deur botsings van die oplosmiddel se deeltjies.

Brown se beweging is waarneembaar onder ‘n mikroskoop, terwyl die klein-molekule diffusie net ondersoek kan word onder noukeurige, beheerde eksperimentele toestande. Onder normale omstandighede is molekulêre diffusie net van belang vanaf ‘n nanometer skaal tot ‘n millimeter. Met groter lengteskale word transport in vloeistowwe en gasse normaalweg deur ander transport verskynsels veroorsaak, naamlik konveksie.

Hierteenoor is warmtegeleiding (of konduksie) deur soliede mediums ‘n alledaagse verskynsel. Dit verduidelik waarom diffusie van hitte wiskundig verduidelik was voor die diffusie van massa.

Ander soorte diffusie

• Atomiese diffusie, soos in vastestowwe.
• Dwarrel diffusie, in growwe-grein beskrywings van turbulente vloei.
• Effusie van ‘n gas deur klein gaatjies.
• Elektroniese diffusie, wat ‘n elektriese stroom veroorsaak, genaamd diffusie stroom.
• Gefasiliteerde diffusie, teenwoordig in sommige organismes.
• Gasdiffusie, wat gebruik word vir isotoop skeiding.
• Die hittevergelyking, diffusie van termiese energie.
• Itō diffusie, wiskunde van Brown se beweging, ‘n volgehoue stogastiese proses.
• Knudsen diffusie van gas in lang porieë met herhalende walbotsings.
• Momentum diffusie, byvoorbeeld die diffusie van ‘n hidrodinamiese snelheidsveld.
• Osmose is die diffusie van water deur ‘n selmembraan.
• Foton diffusie
• Omkeerbare diffusie, teen die konsentrasiegradiënt, in faseskeidings.
• Rotasie diffusie, lukrake heroriëntering van molekules.
• Oppervlakdiffusie, diffusie van adpartikels op ‘n oppervlakte.

Sien ook

• Adveksie
• Konveksie