هل معامل الانتشار ثابت؟ العوامل المؤثرة


يعبر معامل الانتشار أو الانتشار عن المعدل أو السرعة التي يمكن أن تنتشر بها مادة ما إلى مادة أخرى. في هذه المقالة سوف نناقش حول موضوع "هل معامل الانتشار ثابت؟".

في بداية هذه المقالة يجب أن نعرف بشكل صحيح عن معامل الانتشار والانتشار. لذلك سنناقش هنا أولاً حول تعريفاتها ثم نناقش العوامل ذات الصلة لمعرفة ما إذا كان معامل الانتشار يظل ثابتًا أم لا.

الانتشار الجزيئي حقوق الصورة:ويكيبيديا

ما هو الانتشار؟

التوزيع هي العملية التي تتحد فيها الذرات أو الجزيئات أو الجزيئات معًا نتيجة لحركتها العشوائية أو الطاقة الحركية المرتبطة بها.

الانتشار هو العملية التي يتم من خلالها نقل مادة من جزء من نظام إلى آخر بسبب الحركة الجزيئية العشوائية ، وبعبارة أخرى ، فإن الانتشار هو نتيجة انتشار الذرة أو الجزيئات في نظام من تركيز أعلى إلى منطقة تركيز أقل.

إن إذابة الملح في الماء ، وهروب الهواء من البالون ، وانتشار الحبر في كوب من الماء ، كلها أمثلة على الانتشار الذي نواجهه في حياتنا اليومية.

هو ثابت معامل الانتشار
انتشار الحبر الأزرق في الماء ؛ حقوق الصورة: flickr.com

في الشكل أعلاه يمكننا أن نرى مثالاً على الانتشار حيث ينتشر الحبر الأزرق في الماء مما يعطي اللون الأزرق للمزيج بأكمله.

إذا قمنا برش العطر في غرفة ، فإن العطر الذي ينتشر في جميع أنحاء الغرفة هو أيضًا مثال على الانتشار.

حالة تصلب العملية هي المثال الانتشار في المواد الصلبة حيث يحدث انتشار جزيئات الكربون عبر سطح الفولاذ لجعل السطح قويًا.

عندما تحدث ظاهرة الانتشار بين منطقتين بتركيز مختلف ، فإنها تحدث أيضًا عبر غشاءين ، بين خارج الخلايا وداخلها

هو ثابت معامل الانتشار
تعريف؛ حقوق الصورة: ويكيبيديا

ما هو معامل الانتشار؟

بما في ذلك قانون Fick الأول والثاني ، يعد ثابت الانتشار معلمة مهمة في الكثير من معادلات الفيزياء والكيمياء

معامل الإنتشار يصور حركة الانتشار ، فكلما زاد معامل الانتشار أو الانتشار لمادة ما مقارنة بالآخر في زوج من الأنواع ، زادت سرعة اختلاطهما ببعضهما البعض.

معامل الانتشار هو المعلمة التي تقيس مدى سرعة انتشار مادة إلى الأخرى. وحدة SI للانتشار م2/ S.

يمكننا الحصول على التعبير الرياضي لمعامل الانتشار من قوانين فيك.

قوانين فيك

ثابت الانتشار أو الانتشار (D) هو ثابت التناسب الموجود في قانون فيك. أسهل تفسير للانتشار مقدم من قوانين فيك.

وفقًا لقانون Fick الأول للانتشار ، يتناسب التدفق المولي الناتج عن الانتشار مع تدرج التركيز حيث يشير التدفق المولي إلى كمية تدفق المادة عبر منطقة الوحدة خلال فترة زمنية للوحدة وتدرج التركيز هو التغيير في قيمة الكمية .

يمكن استخدام قانون فيك الأول لاشتقاق قانونه الثاني والذي بدوره مطابق لمعادلة الانتشار.

تسمى عملية الانتشار التي تلتزم بقوانين Fick بالانتشار العادي أو Fickian. خلاف ذلك ، يطلق عليه شذوذ إذاعة أو انتشار غير فكي.

وفقًا لقانون Fick الثاني للانتشار ، فإن معدل تغيير تركيز المحلول عند نقطة في الفضاء يتناسب مع المشتق الثاني للتركيز مع الفضاء.

من قانون فيك الأول، نحن نعلم أن الجزيئات تنتقل من منطقة ذات تركيز أعلى إلى تركيز أقل مما يعني أنها ترتبط مباشرة بالتدفق المنتشر بتدرج التركيز.

حيث J: تدفق الانتشار

            D: الانتشار

             س: الموقف

من قانون فيك الثاني ، يمكننا توقع التغير في التركيز مع مرور الوقت.

حيث د: الانتشار

                ر: الوقت

                س: الموقف

وقت الانتشار WRT حقوق الصورة: ويكيبيديا

العوامل المؤثرة في معامل الانتشار

تتأثر عملية الانتشار بعوامل مختلفة. التغييرات في هذه العوامل تحدث تغييرات في معدل الانتشار.

العوامل التي تؤثر على معامل الانتشار مذكورة أدناه:

  • الحجم الجزيئي للمادة المنتشرة: تتحرك الجسيمات الأثقل ببطء مقارنة بالجزيئات الأخف. نظرًا لأن عملية الانتشار مرتبطة تمامًا بحركة الجزيئات ، فإن الحجم الجزيئي يؤثر على معدل الانتشار. لذلك ، تنتشر الجزيئات الثقيلة بشكل أبطأ من الجزيئات الأخف.
  • درجة الحرارة: يمتلك الجزيء الذي يتحرك بشكل أسرع طاقة حركية أعلى ، بمجرد إضافة درجة الحرارة إلى نظام ما ، تتحرك الجزيئات داخل الخليط بشكل أسرع بسبب الطاقة الحركية الأعلى التي يختبرها كل جزيء. يمكن للجزيئات ذات الطاقة الحركية الأعلى أن تنتشر بمعدل أسرع.
  • الضغط: بشكل عام ، يعتبر الضغط كمعامل مؤثر في حالة الانتشار في الغازات ، تؤدي الزيادة في الضغط إلى معدل انتشار أعلى. لأنه عندما يزداد الضغط ، تقترب جزيئات الغاز من بعضها البعض وعليها أن تتحرك مسافة أقصر لتنتشر.
  • ولكن نظرًا لأن السوائل غير قابلة للضغط بطبيعتها ، فإن تأثير الضغط في حالة السائل لا يكاد يذكر
  • مساحة السطح: للحصول على مساحة سطحية كبيرة من التفاعل ينتج معدل انتشار أسرع.
  • لزوجة من المذيب: إذا كانت لزوجة الوسط الذي يجب أن تتحرك الجسيمات من خلاله أو تنتشر سميكة جدًا أو شديدة اللزوجة ، فإن معدل الانتشار يتباطأ تلقائيًا. في حالة وجود وسط أقل لزوجة ، تتحرك الجسيمات بسهولة أكبر.
  • خصائص المحلول (التركيز ، الأس الهيدروجيني ، إلخ.): الانتشار هو العملية التي يتم من خلالها نقل مادة من جزء من نظام إلى آخر بسبب الحركة الجزيئية العشوائية. للحصول على فرق أكبر بين تركيز منطقتين ، ستكون حركة الجزيئات أسرع. بمجرد أن يصل توزيع الجزيئات إلى حالة التوازن ، يصبح معدل الانتشار أبطأ.  

جميع العوامل تؤثر مجتمعة على معامل الانتشار.

هل معامل الانتشار ثابت؟

لا ، معامل الانتشار ليس ثابتًا.

يحدث الانتشار بسبب الحركة العشوائية للجزيئات في الخليط ويتأثر المعدل الإجمالي للانتشار بعدة عوامل. معامل الإنتشار أو يعتمد الانتشار على عوامل مختلفة مثل حجم الجزيئات ، والضغط ، ودرجة الحرارة ، واللزوجة ، ومساحة السطح وما إلى ذلك. لذلك ، لا يظل معامل الانتشار ثابتًا.

بشكل عام ، كل هذه العوامل لها تأثير مشترك على الإنتشار.

لمعرفة المزيد عن الانتشار(انقر هنا)

سانجيتا داس

أنا سانجيتا داس. لقد أكملت درجة الماجستير في الهندسة الميكانيكية مع التخصص في محرك IC والسيارات. لدي حوالي عشر سنوات من الخبرة في الصناعة والأوساط الأكاديمية. يشمل مجال اهتمامي محركات IC والديناميكا الهوائية وميكانيكا السوائل. يمكنك التواصل معي على https://www.linkedin.com/in/sangeeta-das-57233a203/

آخر المقالات