Diferența dintre starea de echilibru și difuzia de stat nestabilizată

Diferența principală - starea de echilibru vs. difuzia de stat nestabilizată

La orice temperatură diferită de zero absolută, toți atomii unei substanțe (într-un gaz, lichid sau solid) sunt în mod constant în mișcare. Aceste mișcări provoacă coliziuni unele cu altele. Datorită acestor coliziuni, mișcarea particulelor pare zig-zag. Cu toate acestea, se observă că particulele cu o concentrație ridicată tind să se deplaseze către o concentrație mai mică pe un gradient de concentrație cunoscut sub numele de difuzie. Difuzia poate fi împărțită în două tipuri ca difuzia la starea de echilibru și difuzia de stare instabilă. Principala diferență între difuzia la starea de echilibru și difuzia de stare instabilă este aceea difuzia la starea de echilibru are loc într-o rată constantă, în timp ce rata difuziei de stare instabilă este o funcție a timpului. Ambele tipuri pot fi descrise cantitativ prin legile lui Fick.

Domenii cheie acoperite

1. Ce este Diffusion Staady
     - Definiție, relație cu prima lege a lui Fick
2. Ce este difuzia de stat nesigură?
     - Definiție, relație cu prima și a doua lege a lui Fick
3. Care este diferența dintre starea de echilibru și difuzia de stare instabilă
     - Compararea diferențelor cheie

Termeni cheie: coliziuni, difuzie, legea ficului, difuzie la starea de echilibru, difuzie de stat nesigură

Ce este Diffusion Staady

Difuzia la starea de echilibru este o formă de difuzie care are loc cu o rată constantă. Aici, numărul de molecule de particule care traversează o interfață dată este constantă în timp. Prin urmare, în întregul sistem, rata de schimbare a concentrației cu distanța (dc / dx) este o valoare constantă, iar modificarea concentrației cu timpul este zero (dc / dt).

Pentru starea de echilibru,

dc / dx = constantă

dc / dt = 0

În cazul în care DC este o schimbare a concentrației, dx este o mică distanță și dt este o perioadă mică de timp.

Figura 1: Difuzie

Prima lege a lui Fick determină atât difuzia la starea de echilibru, cât și difuzarea stării instabile cantitativ. Prima lege a lui Fick spune că fluxul difuziv este direct proporțional cu gradientul de concentrație existent și poate fi dat matematic ca,

J = -D (dφ / dx)

In care,

• J este fluxul de difuzie; dimensiunea sa este cantitatea de substanță pe unitatea de suprafață pe unitate de timp, iar unitatea este mol m^-2s^-1.
• D este coeficientul de difuzie. Este, de asemenea, cunoscut sub numele de difuzivitate. Dimensiunea acestei componente este suprafața pe unitate de timp, de unde unitatea este m²/ s.
• φ este concentrația. Este dată de unitatea mol / m³.
• x este poziția unei substanțe dizolvate. Dimensiunea pentru această componentă este lungimea. Este dată de unitatea m.

Ce este difuzia de stat nesigură?

Difuzia de difuzie de stat difuză sau non-stabilă este o formă de difuzie în care rata de difuzie este o funcție a timpului. Aceasta înseamnă că rata de difuzie este dependentă de timp. Prin urmare, rata de concentrație cu distanța (dc / dx) nu este o constantă și modificarea concentrației cu timpul nu este zero.

Pentru starea instabilă,

dc / dx = variază în funcție de timp

dc / dt ≠ 0

În cazul în care DC este o schimbare a concentrației, dx este o mică distanță și dt este o perioadă mică de timp.

Legea a doua a lui Fick determină cantitativ difuzarea stării instabile. Al doilea lege de difuzie al lui Fick este folosit pentru a prezice modul în care concentrația se schimbă odată cu difuzarea. Acesta este dat de o ecuație de diferențiere parțială, după cum urmează.

δφ / δt = D δ²φ / Ax²

In care,

• φ este concentrația (o dimensiune care depinde de timp și de locația (x)).
• t este timpul (dat de s)
• D este coeficientul de difuzie.
• X este poziția (dată de dimensiunile lungimii).

Prin urmare, starea instabilă este formulată ca o ecuație parțială de difuzie.

Diferența dintre starea de echilibru și difuzia de stat nestabilizată

Definiție

Difuzie la starea de echilibru: Difuzia la starea de echilibru este o formă de difuzie care are loc cu o rată constantă.

Starea instabilă Diffusion: Difuzia de difuzie de stat difuză sau non-stabilă este o formă de difuzie în care rata de difuzie este o funcție a timpului.

Rata difuziei

Difuzie la starea de echilibru: Rata de difuzie este constantă pentru difuzia la starea de echilibru.

Starea instabilă Diffusion: Rata de difuzie nu este constantă pentru difuzia de stare instabilă. Acesta variază în timp.

Dependență de timp

Difuzie la starea de echilibru: Difuzarea la starea de echilibru nu variază în funcție de timp.

Starea instabilă Diffusion: Difuzarea în stare nesigură este o funcție a timpului (se schimbă odată cu timpul).

Relația cu legile lui Fick

Difuzie la starea de echilibru: Starea staționară poate fi determinată cantitativ prin prima lege a lui Fick.

Starea instabilă Diffusion: Difuzarea în stare nesigură poate fi determinată cantitativ prin prima și a doua lege a lui Fick.

Concluzie

Difuzia la starea de echilibru și difuzia de stare instabilă sunt două tipuri de difuzie. Ambele tipuri pot fi descrise cantitativ prin legile lui Fick. Diferența principală dintre difuzia la starea de echilibru și difuzia de stare instabilă este aceea că difuzia la starea de echilibru are loc într-o rată constantă, în timp ce rata difuziei de stare instabilă este o funcție a timpului.

Referinţă:

1. "Mecanismele de difuzie". Capitolul 5. Difuzia, disponibilă aici.
2. "Difuzia viscoelastică (non-ficțională)". Jurnalul Canadian al Ingineriei Chimice, voi. 83, decembrie 2005, pp. 913-915., Disponibil aici.
3. "Ciclopedia multifizică" COMSOL, disponibil aici.