Nøgleforskellen mellem Knudsen og molekylær diffusion er, at Knudsen-diffusion involverer kollision af gasmolekyler med porevægge, hvorimod molekylær diffusion involverer bevægelse af molekyler fra et system til et andet i henhold til koncentrationsgradienten.
Diffusion refererer til bevægelsen af molekyler (specifikt gasmolekyler) gennem et system. Denne proces kan findes i to typer: Knudsen diffusion og molekylær diffusion.
Hvad er Knudsen Diffusion?
Knudsen diffusion er den diffusion, der opstår, når skalalængden af et system er sammenlignelig med eller mindre end den gennemsnitlige frie vej for den involverede partikel. Dette udtryk bruges hovedsageligt i fysik og kemi, og det er opkaldt efter videnskabsmanden Martin Knudsen.
Når man overvejer bevægelsen (mere specifikt diffusion) af gasmolekylerne gennem meget små kapillære porer, hvis den gennemsnitlige frie vej for de diffuserende gasmolekyler er større end porediameteren, betyder det densiteten af den gas. er meget lav, og gasmolekyler har en tendens til at kollidere med porevæggene sammenlignet med kollisionerne mellem molekylerne. Denne proces kaldes Knudsen diffusion eller Knudsen flow.
Figur 01: Et molekyle i en cylinderpore under Knudsen-diffusion
Derudover kan vi definere Knudsen-tallet, som er et godt mål for den relative betydning af Knudsen-diffusion. Hvis dette tal er større end 1, betyder det, at Knudsen-diffusionen er vigtig for det system. Praktisk taget gælder dette tal kun for gasser. Dette skyldes, at den gennemsnitlige frie vej for molekyler i flydende eller fast tilstand er meget lille.
Hvad er molekylær diffusion?
Diffusion er bevægelsen af molekyler fra et område med høj koncentration til en lav koncentration via en koncentrationsgradient. Disse bevægelser sker i samme løsning. De faktorer, der påvirker koncentrationsgradienten, påvirker også diffusionen.
Denne bevægelse afsluttes, når koncentrationerne af de to områder bliver ens på hvert punkt. Det betyder, at denne bevægelse sker, indtil koncentrationsgradienten forsvinder. Så spredte molekylerne sig over alt inde i opløsningen.
Figur 02: Spredning af ioner mellem to systemer
Hastigheden af molekylernes bevægelse gennem diffusion er en funktion af temperatur, viskositeten af gassen (eller væsken) og partikelstørrelsen. Norm alt beskriver molekylær diffusion nettostrømmen af molekyler fra et område med høj koncentration til en lav koncentration. Når man betragter de to systemer, A1 og A2, som har samme temperatur og er i stand til at udveksle molekyler mellem dem, kan en ændring i den potentielle energi i et af disse systemer skabe en energistrøm fra det ene system til det andet (fra A1 til A2 eller omvendt), da ethvert system naturligt foretrækker lavenergi- og højentropitilstande. Dette skaber en tilstand af molekylær diffusion.
Hvad er forskellen mellem Knudsen og molekylær diffusion?
Der er to typer diffusion som Knudsen diffusion og molekylær diffusion. Den vigtigste forskel mellem Knudsen og molekylær diffusion er, at Knudsen-diffusion involverer kollision af gasmolekyler med porevægge, hvorimod molekylær diffusion involverer bevægelse af molekyler fra et system til et andet i henhold til koncentrationsgradienten.
Opsummering – Knudsen vs Molecular Diffusion
Der er to typer diffusion som Knudsen diffusion og molekylær diffusion. Den vigtigste forskel mellem Knudsen og molekylær diffusion er, at Knudsen-diffusion involverer kollision af gasmolekyler med porevægge, hvorimod molekylær diffusion involverer bevægelse af molekyler fra et system til et andet i henhold til koncentrationsgradienten.
