Ključna razlika med Knudsenovo in molekularno difuzijo je v tem, da Knudsenova difuzija vključuje trčenje molekul plina s stenami por, medtem ko molekularna difuzija vključuje gibanje molekul iz enega sistema v drugega glede na koncentracijski gradient.
Difuzija se nanaša na gibanje molekul (zlasti molekul plina) skozi sistem. Ta proces je mogoče najti v dveh vrstah: Knudsenova difuzija in molekularna difuzija.
Kaj je Knudsenova difuzija?
Knudsenova difuzija je difuzija, do katere pride, ko je merilna dolžina sistema primerljiva ali manjša od srednje proste poti vključenega delca. Ta izraz se uporablja predvsem v fiziki in kemiji, poimenovan pa je po znanstveniku Martinu Knudsenu.
Če upoštevamo gibanje (natančneje, difuzijo) molekul plina skozi zelo majhne kapilarne pore, če je povprečna prosta pot molekul plina, ki difuzira, večja od premera por, potem to pomeni gostoto tega plina je zelo nizka in molekule plina se nagibajo k trčenju s stenami por v primerjavi s trki med molekulami. Ta proces se imenuje Knudsenova difuzija ali Knudsenov tok.
Slika 01: Molekula v pori cilindra med Knudsenovo difuzijo
Poleg tega lahko definiramo Knudsenovo število, ki je dobro merilo relativnega pomena Knudsenove difuzije. Če je to število večje od 1, pomeni, da je Knudsenova difuzija pomembna za ta sistem. Praktično se ta številka uporablja samo za pline. To je zato, ker je povprečna prosta pot molekul v tekočem ali trdnem stanju zelo majhna.
Kaj je molekularna difuzija?
Difuzija je gibanje molekul iz območja visoke koncentracije v območje nizke koncentracije preko koncentracijskega gradienta. Ta gibanja se pojavljajo v isti raztopini. Dejavniki, ki vplivajo na koncentracijski gradient, vplivajo tudi na difuzijo.
To gibanje se konča, ko postaneta koncentraciji obeh območij enaki na vsaki točki. To pomeni, da se to gibanje dogaja, dokler koncentracijski gradient ne izgine. Nato se molekule razširijo povsod po raztopini.
Slika 02: Difuzija ionov med dvema sistemoma
Hitrost gibanja molekul skozi difuzijo je funkcija temperature, viskoznosti plina (ali tekočine) in velikosti delcev. Običajno molekularna difuzija opisuje neto tok molekul iz območja visoke koncentracije v območje nizke koncentracije. Če upoštevamo dva sistema, A1 in A2, ki imata isto temperaturo in sta sposobna izmenjavati molekule med njima, lahko sprememba potencialne energije v katerem koli od teh sistemov povzroči pretok energije iz enega sistema v drugega (iz A1 na A2 ali obratno), saj ima vsak sistem naravno raje stanja z nizko energijo in visoko entropijo. To ustvari stanje molekularne difuzije.
Kakšna je razlika med Knudsenovo in molekularno difuzijo?
Obstajata dve vrsti difuzije, kot sta Knudsenova difuzija in molekularna difuzija. Ključna razlika med Knudsenovo in molekularno difuzijo je, da Knudsenova difuzija vključuje trčenje molekul plina s stenami por, medtem ko molekularna difuzija vključuje gibanje molekul iz enega sistema v drugega glede na koncentracijski gradient.
Povzetek – Knudsen proti molekularni difuziji
Obstajata dve vrsti difuzije, kot sta Knudsenova difuzija in molekularna difuzija. Ključna razlika med Knudsenovo in molekularno difuzijo je, da Knudsenova difuzija vključuje trčenje molekul plina s stenami por, medtem ko molekularna difuzija vključuje gibanje molekul iz enega sistema v drugega glede na koncentracijski gradient.
