Koeficient difuzije je kje in koliko

Poletje! Sonce, toplota, vonj sveže rezane trave v zraku. Trava je tako daleč od tukaj, vonj se čuti. To je fizika, podoben pojav se imenuje difuzija. In to je opredeljeno kot prodiranje delcev sosednjih snovi med seboj. Na primer, kot sedaj, travo dotakne zrak, vonj iz pokošene trave se razprostira daleč stran od košnja. Značilen podoben postopek je ponavadi tako velik kot difuzijski koeficient.

Lahko rečemo, da je vse, kar se dogaja okoli nas, v veliki meri povezano s procesi prepletanja. Zahvaljujoč temu pojavu živimo celo. In kaj je tako presenetljivo? Penetracija kisika ali hranilnih snovi v krvi - to je najbolj prava difuzija, ena snov prodira v drugo. Razširjanje v naravi je veliko širše, kot se nam zdi. Takšen pojav ni nekaj eksotičnega, ampak, nasprotno, je široko zastopan v okoliškem svetu. Tudi dejstvo, da se izdihani zrak ne kopiči, ampak se razprši v vesolju, je tudi posledica difuzije.

V različnih telesih je lahko prepletanje - tekoče, plinasto, trdno. Njen vzrok je kaotično gibanje molekul snovi. Mimogrede, takšen pojav kot difuzija velja za enega od dejavnikov, ki ga podpirajo v molekularno-kinetični teoriji. Torej, vrnitev v agregatno stanje telesa: stopnja penetracije snovi je odvisna od njegove agregatno stanje in iz take vrednosti kot difuzijski koeficient.

Kakšen je ta skrivnostni koncept? To je ime kvantitativne značilnosti hitrosti prenosa molekul ene snovi v drugo snov. Koeficient difuzije, katerega formulacija je dovolj specifična, omogoča oceno količine snovi, ki je prešla skozi enoto (kvadratni meter) na enoto časa (sekundo).

V praksi je bilo ugotovljeno, da v vzajemnih plinih pride do vzajemnega penetracije na najvišji stopnji, medtem ko je v trdnih delih stopnja penetracije minimalna. Na difuzijski koeficient vpliva telesna temperatura in medsebojna koncentracija snovi v bližini. Z naraščajočo temperaturo se poveča tudi interpenetracija, s povečano koncentracijo snovi.

Tako je pojav prepletanja posledica tako imenovanega koncentracijskega gradienta ali temperaturnega gradienta. Po vrsti je difuzija razdeljena na prosto in prisilno. Prisiljen nastane pod vplivom zunanjih sil. Odvisno od vrste, prisilna difuzija je definirana kot termo-, elektro-, baro- in naraščajoče.

Diffusion se pogosto uporablja v tehniki. Eden od najbolj tipičnih primerov je difuzijski varjenje. Bistvo te tehnologije je preprosto: povežite dve različni telesi (naj bodo dve kovini), nato pa jih podvržite tlaku in temperaturi. Slednje je manjše v razponu od tališča snovi.

Rezultat je mešanica dveh različnih materialov. Takšna tehnologija se pogosto uporablja pri izdelavi instrumentov in elektronska industrija, pri proizvodnji velikih detajlov težke oblike, pri eksperimentalnih in malih izdelkih. Tak varjenje lahko poteka pod različnimi pogoji, do pogojev vakuuma, ki jih vse določajo posebne zahteve, določene za končni izdelek.

Druga, nič manj pogosta uporaba fenomena difuzije je njena uporaba pri proizvodnji polprevodniških struktur. Ena od tehnologij za ustvarjanje pn križišč temelji na pojavi interpenetracije. Pod vplivom visokih temperatur se približuje tališče, v kristalni strukturi dobimo regije z želeno koncentracijo nečistoč.

Obravnava koncepta "koeficienta difuzije" je omogočila preverjanje izjemno širokega razpona pojava prepletanja snovi v naravi, kot tudi v različnih različicah njegove uporabe v inženirstvu.