Η βασική διαφορά μεταξύ του Knudsen και της μοριακής διάχυσης είναι ότι η διάχυση Knudsen περιλαμβάνει τη σύγκρουση μορίων αερίου με τοιχώματα πόρων, ενώ η μοριακή διάχυση περιλαμβάνει τη μετακίνηση μορίων από το ένα σύστημα στο άλλο σύμφωνα με τη βαθμίδα συγκέντρωσης..
Η διάχυση αναφέρεται στην κίνηση μορίων (συγκεκριμένα μορίων αερίου) μέσω ενός συστήματος. Αυτή η διαδικασία μπορεί να βρεθεί σε δύο τύπους: διάχυση Knudsen και μοριακή διάχυση.
Τι είναι η διάχυση Knudsen;
Η διάχυση Knudsen είναι η διάχυση που συμβαίνει όταν το μήκος κλίμακας ενός συστήματος είναι συγκρίσιμο ή μικρότερο από τη μέση ελεύθερη διαδρομή του εμπλεκόμενου σωματιδίου. Αυτός ο όρος χρησιμοποιείται κυρίως στη φυσική και τη χημεία και πήρε το όνομά του από τον επιστήμονα Martin Knudsen.
Όταν εξετάζουμε την κίνηση (πιο συγκεκριμένα, τη διάχυση) των μορίων του αερίου μέσω πολύ μικροσκοπικών τριχοειδών πόρων, εάν η μέση ελεύθερη διαδρομή των μορίων του αερίου διάχυσης είναι μεγαλύτερη από τη διάμετρο των πόρων, τότε αυτό σημαίνει την πυκνότητα αυτού του αερίου είναι πολύ χαμηλό και τα μόρια αερίου τείνουν να συγκρούονται με τα τοιχώματα των πόρων σε σύγκριση με τις συγκρούσεις μεταξύ των μορίων. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται διάχυση Knudsen ή ροή Knudsen.
Εικόνα 01: Ένα μόριο σε έναν πόρο κυλίνδρου κατά τη διάχυση Knudsen
Επιπλέον, μπορούμε να ορίσουμε τον αριθμό Knudsen, που είναι ένα καλό μέτρο της σχετικής σημασίας της διάχυσης Knudsen. Εάν αυτός ο αριθμός είναι μεγαλύτερος από 1, σημαίνει ότι η διάχυση Knudsen είναι σημαντική για αυτό το σύστημα. Πρακτικά, αυτός ο αριθμός ισχύει μόνο για αέρια. Αυτό συμβαίνει επειδή η μέση ελεύθερη διαδρομή των μορίων σε υγρή ή στερεή κατάσταση είναι πολύ μικρή.
Τι είναι η Μοριακή Διάχυση;
Διάχυση είναι η μετακίνηση μορίων από μια περιοχή υψηλής συγκέντρωσης σε μια χαμηλή συγκέντρωση μέσω μιας βαθμίδας συγκέντρωσης. Αυτές οι κινήσεις συμβαίνουν στην ίδια λύση. Οι παράγοντες που επηρεάζουν την κλίση συγκέντρωσης επηρεάζουν επίσης τη διάχυση.
Αυτή η κίνηση τερματίζεται όταν οι συγκεντρώσεις των δύο περιοχών γίνουν ίσες σε κάθε σημείο. Αυτό σημαίνει ότι αυτή η κίνηση συμβαίνει μέχρι να εξαφανιστεί η κλίση συγκέντρωσης. Στη συνέχεια τα μόρια απλώνονται παντού μέσα στο διάλυμα.
Εικόνα 02: Διάχυση ιόντων μεταξύ δύο συστημάτων
Ο ρυθμός της κίνησης των μορίων μέσω της διάχυσης είναι συνάρτηση της θερμοκρασίας, του ιξώδους του αερίου (ή του ρευστού) και του μεγέθους των σωματιδίων. Συνήθως, η μοριακή διάχυση περιγράφει την καθαρή ροή μορίων από μια περιοχή υψηλής συγκέντρωσης σε μια χαμηλή συγκέντρωση. Όταν εξετάζουμε τα δύο συστήματα, Α1 και Α2, τα οποία βρίσκονται στην ίδια θερμοκρασία και είναι ικανά να ανταλλάσσουν μόρια μεταξύ τους, μια αλλαγή στη δυναμική ενέργεια σε οποιοδήποτε από αυτά τα συστήματα μπορεί να δημιουργήσει μια ροή ενέργειας από το ένα σύστημα στο άλλο (από το Α1 σε Α2 ή αντίστροφα) αφού οποιοδήποτε σύστημα προτιμά φυσικά καταστάσεις χαμηλής ενέργειας και υψηλής εντροπίας. Αυτό δημιουργεί μια κατάσταση μοριακής διάχυσης.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του Knudsen και της μοριακής διάχυσης;
Υπάρχουν δύο τύποι διάχυσης, όπως η διάχυση Knudsen και η μοριακή διάχυση. Η βασική διαφορά μεταξύ του Knudsen και της μοριακής διάχυσης είναι ότι η διάχυση Knudsen περιλαμβάνει τη σύγκρουση μορίων αερίου με τοιχώματα πόρων, ενώ η μοριακή διάχυση περιλαμβάνει τη μετακίνηση μορίων από το ένα σύστημα στο άλλο σύμφωνα με την κλίση συγκέντρωσης.
Σύνοψη – Knudsen vs Molecular Diffusion
Υπάρχουν δύο τύποι διάχυσης, όπως η διάχυση Knudsen και η μοριακή διάχυση. Η βασική διαφορά μεταξύ του Knudsen και της μοριακής διάχυσης είναι ότι η διάχυση Knudsen περιλαμβάνει τη σύγκρουση μορίων αερίου με τοιχώματα πόρων, ενώ η μοριακή διάχυση περιλαμβάνει τη μετακίνηση μορίων από το ένα σύστημα στο άλλο σύμφωνα με την κλίση συγκέντρωσης.
