Klíčový rozdíl mezi Knudsenovou a molekulární difúzí je ten, že Knudsenova difúze zahrnuje kolizi molekul plynu se stěnami pórů, zatímco molekulární difúze zahrnuje pohyb molekul z jednoho systému do druhého podle koncentračního gradientu.
Difúze označuje pohyb molekul (konkrétně molekul plynu) systémem. Tento proces lze nalézt ve dvou typech: Knudsenova difúze a molekulární difúze.
Co je Knudsenova difúze?
Knudsenova difúze je difúze, ke které dochází, když je délka měřítka systému srovnatelná nebo menší než střední volná dráha příslušné částice. Tento termín se používá hlavně ve fyzice a chemii a byl pojmenován po vědci Martinu Knudsenovi.
Když vezmeme v úvahu pohyb (konkrétněji difúzi) molekul plynu přes velmi malé kapilární póry, pokud je střední volná dráha difundujících molekul plynu větší než průměr pórů, pak to znamená hustotu tohoto plynu je velmi nízká a molekuly plynu mají tendenci se srážet se stěnami pórů ve srovnání se srážkami mezi molekulami. Tento proces se nazývá Knudsenova difúze nebo Knudsenův tok.
Obrázek 01: Molekula v póru válce během Knudsenovy difúze
Dodatečně můžeme definovat Knudsenovo číslo, které je dobrým měřítkem relativního významu Knudsenovy difúze. Pokud je toto číslo větší než 1, znamená to, že Knudsenova difúze je pro tento systém důležitá. Prakticky toto číslo platí pouze pro plyny. Je to proto, že střední volná dráha molekul v kapalném nebo pevném stavu je velmi malá.
Co je molekulární difúze?
Difúze je pohyb molekul z oblasti s vysokou koncentrací do oblasti s nízkou koncentrací prostřednictvím koncentračního gradientu. Tyto pohyby se vyskytují ve stejném řešení. Faktory, které ovlivňují koncentrační gradient, ovlivňují také difúzi.
Tento pohyb je ukončen, když se koncentrace obou oblastí v každém bodě vyrovnají. To znamená, že k tomuto pohybu dochází, dokud koncentrační gradient nezmizí. Pak se molekuly rozšíří všude uvnitř roztoku.
Obrázek 02: Difúze iontů mezi dvěma systémy
Rychlost pohybu molekul difúzí je funkcí teploty, viskozity plynu (nebo tekutiny) a velikosti částic. Molekulární difúze obvykle popisuje čistý tok molekul z oblasti vysoké koncentrace do oblasti nízké koncentrace. Když vezmeme v úvahu dva systémy, A1 a A2, které mají stejnou teplotu a jsou schopny mezi sebou vyměňovat molekuly, může změna potenciální energie v kterémkoli z těchto systémů vytvořit tok energie z jednoho systému do druhého (z A1 na A2 nebo naopak), protože jakýkoli systém přirozeně preferuje stavy s nízkou energií a vysokou entropií. To vytváří stav molekulární difúze.
Jaký je rozdíl mezi Knudsenem a molekulární difúzí?
Existují dva typy difúze jako Knudsenova difúze a molekulární difúze. Klíčový rozdíl mezi Knudsenovou a molekulární difúzí je ten, že Knudsenova difúze zahrnuje kolizi molekul plynu se stěnami pórů, zatímco molekulární difúze zahrnuje pohyb molekul z jednoho systému do druhého podle koncentračního gradientu.
Shrnutí – Knudsen vs Molecular Diffusion
Existují dva typy difúze jako Knudsenova difúze a molekulární difúze. Klíčový rozdíl mezi Knudsenovou a molekulární difúzí je ten, že Knudsenova difúze zahrnuje kolizi molekul plynu se stěnami pórů, zatímco molekulární difúze zahrnuje pohyb molekul z jednoho systému do druhého podle koncentračního gradientu.
