Avainero Knudsenin ja molekyylidiffuusion välillä on se, että Knudsenin diffuusioon liittyy kaasumolekyylien törmäys huokosten seinämiin, kun taas molekyylidiffuusioon liittyy molekyylien liikkuminen järjestelmästä toiseen pitoisuusgradientin mukaan.
Diffuusio viittaa molekyylien (erityisesti kaasumolekyylien) liikkumiseen järjestelmän läpi. Tämä prosessi löytyy kahdesta tyypistä: Knudsenin diffuusio ja molekyylidiffuusio.
Mikä on Knudsen Diffusion?
Knudsen-diffuusio on diffuusio, joka tapahtuu, kun järjestelmän mittakaavapituus on verrattavissa tai pienempi kuin mukana olevan hiukkasen keskimääräinen vapaa reitti. Tätä termiä käytetään pääasiassa fysiikassa ja kemiassa, ja se on nimetty tiedemies Martin Knudsenin mukaan.
Kun otetaan huomioon kaasumolekyylien liike (tarkemmin diffuusio) hyvin pienten kapillaarihuokosten läpi, jos diffuusoituvien kaasumolekyylien keskimääräinen vapaa reitti on suurempi kuin huokosten halkaisija, se tarkoittaa kaasun tiheyttä on hyvin alhainen, ja kaasumolekyylit pyrkivät törmäämään huokosten seinämiin verrattuna molekyylien välisiin törmäyksiin. Tätä prosessia kutsutaan Knudsenin diffuusioksi tai Knudsen-virtaukseksi.
Kuva 01: Molekyyli sylinterin huokosessa Knudsenin diffuusion aikana
Lisäksi voimme määritellä Knudsenin luvun, joka on hyvä mitta Knudsenin diffuusion suhteellisesta merkityksestä. Jos tämä luku on suurempi kuin 1, se tarkoittaa, että Knudsenin diffuusio on tärkeä tälle järjestelmälle. Käytännössä tämä luku koskee vain kaasuja. Tämä johtuu siitä, että molekyylien keskimääräinen vapaa reitti nestemäisessä tai kiinteässä tilassa on hyvin pieni.
Mikä on molekyylidiffuusio?
Diffuusio on molekyylien liikkumista korkean pitoisuuden alueelta alhaiselle pitoisuudelle pitoisuusgradientin kautta. Nämä liikkeet tapahtuvat samassa ratkaisussa. Pitoisuusgradienttiin vaikuttavat tekijät vaikuttavat myös diffuusioon.
Tämä liike päättyy, kun kahden alueen pitoisuudet ovat yhtä suuret joka pisteessä. Tämä tarkoittaa, että tämä liike tapahtuu, kunnes pitoisuusgradientti katoaa. Sitten molekyylit leviävät kaikkialle liuoksen sisällä.
Kuva 02: Ionien diffuusio kahden järjestelmän välillä
Molekyylien liikkeen nopeus diffuusion kautta on lämpötilan, kaasun (tai nesteen) viskositeetin ja hiukkaskoon funktio. Yleensä molekyylidiffuusio kuvaa molekyylien nettovirtaa korkean pitoisuuden alueelta alhaiseen pitoisuuteen. Kun tarkastellaan kahta järjestelmää, A1 ja A2, jotka ovat samassa lämpötilassa ja pystyvät vaihtamaan molekyylejä keskenään, potentiaalienergian muutos jommassakummassa näistä systeemeistä voi aiheuttaa energiavirran systeemistä toiseen (A1:stä). A2:een tai päinvastoin), koska mikä tahansa järjestelmä luonnollisesti suosii alhaisen energian ja korkean entropian tiloja. Tämä luo molekyylidiffuusiotilan.
Mitä eroa on Knudsenilla ja molekyylidiffuusiolla?
Diffuusiota on kahta tyyppiä, Knudsenin diffuusio ja molekyylidiffuusio. Keskeinen ero Knudsenin ja molekyylidiffuusion välillä on se, että Knudsenin diffuusioon liittyy kaasumolekyylien törmäys huokosseiniin, kun taas molekyylidiffuusioon liittyy molekyylien liikkuminen järjestelmästä toiseen pitoisuusgradientin mukaan.
Yhteenveto – Knudsen vs molekyylidiffuusio
Diffuusiota on kahta tyyppiä, Knudsenin diffuusio ja molekyylidiffuusio. Keskeinen ero Knudsenin ja molekyylidiffuusion välillä on se, että Knudsenin diffuusioon liittyy kaasumolekyylien törmäys huokosseiniin, kun taas molekyylidiffuusioon liittyy molekyylien liikkuminen järjestelmästä toiseen pitoisuusgradientin mukaan.
