Khuếch tán là gì?

Khuếch tán là quá trình các nguyên tử hoặc phân tử di chuyển từ vùng có nồng độ cao sang khu vực có nồng độ thấp. Trong hầu hết các trường hợp, khuếch tán xảy ra trong chất khí và chất lỏng. Trong quá trình khuếch tán, sự chuyển động của vật chất tiếp tục cho đến khi có sự phân bố đồng đều. Mô hình chuyển động phụ thuộc vào độ dốc nồng độ của chất lỏng hoặc khí liên quan. Thuật ngữ khuếch tán xuất phát từ một từ Latin "diffundere" có nghĩa là "lan ra". Ngoài khuếch tán, các cách khác trong đó các chất di chuyển từ vùng này sang vùng khác bao gồm vận chuyển và thẩm thấu tích cực. Khái niệm khuếch tán ảnh hưởng đến nhiều ngành như sinh học, vật lý, tài chính, kinh tế, xã hội học và hóa học.

Khuếch tán sai

Khuếch tán sai đề cập đến lỗi xảy ra khi người ta sử dụng công thức phân biệt gió ngược để tính toán các trường hợp đa chiều của khuếch tán đối lưu. Lỗi không có khi dòng tài sản song song với mỗi trục chính.

Quá trình khuếch tán

Có hai cách trong đó khuếch tán xảy ra: cách tiếp cận hiện tượng học và quan điểm nguyên tử. Theo cách tiếp cận hiện tượng học, sự khuếch tán xảy ra khi một chất chuyển từ vùng tập trung cao sang vùng tập trung thấp, dựa trên định luật khuếch tán của Fick. Trái lại, quan điểm nguyên tử hiểu sự khuếch tán là kết quả của sự đi lại ngẫu nhiên của các hạt trong một chất. Hai học giả, Robert Brown và Albert Einstein, đã nghĩ ra quan điểm này. Brown chịu trách nhiệm về Lý thuyết đi bộ ngẫu nhiên, do ông thiết kế vào năm 1827, trong khiEinstein đã nghĩ ra các tính chất nguyên tử của khuếch tán và lý thuyết chuyển động Brown.

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự khuếch tán

Bốn yếu tố chính ảnh hưởng đến sự khuếch tán của chất lỏng. Một là gradient nồng độ. Độ dốc nồng độ cao hơn sẽ dẫn đến tốc độ khuếch tán cao hơn và ngược lại. Thứ hai, nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến sự khuếch tán, vì nó ảnh hưởng đến tính chất động học của vật chất. Khi nhiệt độ tăng cao, tốc độ của các hạt trong chuyển động tăng lên, dẫn đến sự khuếch tán nhanh hơn. Thứ ba, khuếch tán phụ thuộc vào mật độ của chất khí hoặc chất lỏng. Bất cứ khi nào chất khuếch tán có mật độ thấp hơn, nó sẽ trở nên nhẹ hơn và có thể khuếch tán nhanh hơn. Mật độ cũng bị ảnh hưởng một chút bởi kích thước của các hạt.

Ví dụ về khuếch tán

Một ví dụ về khuếch tán được quan sát trong các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm. Bất cứ khi nào hợp chất hydro sunfua được sử dụng, nó sẽ tạo ra mùi hăng. Với thời gian, mọi người trong phòng thí nghiệm đều có thể ngửi thấy mùi gas. Mùi này là bằng chứng của sự khuếch tán của khí trong phòng. Khí sẽ khuếch tán chậm trong phòng thí nghiệm cho đến khi đạt được trạng thái cân bằng. Một ví dụ phổ biến khác là màu thực phẩm được sử dụng trong nhà bếp. Khi màu thực phẩm được trộn trong nước và sau đó thêm vào thực phẩm, nó lan truyền đồng nhất trong thực phẩm. Cuối cùng, khi một người xịt nước hoa trong phòng, nó lan tỏa khắp phòng, khiến người ta có thể ngửi thấy mùi hương từ bất cứ nơi nào trong phòng. Sự lan truyền của mùi hương là một ví dụ về sự khuếch tán khí trong khí quyển. Trong xã hội học, một ví dụ về khuếch tán là khái niệm khuếch tán văn hóa, tuyên bố rằng văn hóa của một nhóm dân tộc hoặc chủng tộc có thể nhanh chóng lan sang một nhóm khác.