Що таке коефіцієнт дифузії?

Відео: Галілео. Експеримент. дифузія

Сонце, тепло, в повітрі запах свіжоскошеної трави. Трава он як далеко звідси, а запах відчувається. Це вже фізика, подібне явище називається дифузією. І визначається воно як проникнення частинок дотичних речовин один в одного. Наприклад, як зараз, трава стикається з повітрям, і запах від скошеної трави поширюється по повітрю далеко від місця косовиці. А характеризується подібний процес зазвичай такою величиною, як коефіцієнт дифузії.

Можна сказати, що все, що відбувається навколо нас багато в чому пов`язано з процесами взаємопроникнення. Завдяки такому явищу ми навіть живемо. А що тут дивного? Проникнення кисню або поживних речовин в кров - це і є сама справжня дифузія, одна речовина проникає в інше. Поширена дифузія в природі набагато ширше, ніж нам здається. Подібне явище не є чимось екзотичним, а навпаки, досить широко представлено в навколишньому світі. Навіть те, що видихається людиною повітря не скупчується навколо, а розсіюється в просторі, теж обумовлено дифузією.

Відбуватися взаємопроникнення може в самих різних тілах - рідких, газоподібних, твердих. Його причиною служить хаотичний рух молекул речовини. До речі, таке явище, як дифузія вважається в молекулярно-кінетичної теорії одним з факторів, що підтверджують її. Так ось, повертаючись до агрегатному стані тіла: швидкість проникнення речовини залежить від його агрегатного стану і від такої величини, як коефіцієнт дифузії.

Відео: Дифузія

Що ж це за таємниче поняття? Так називається кількісна характеристика швидкості перенесення молекул однієї речовини в будь-яке інше. коефіцієнт дифузії, формула якого досить специфічна, дозволяє провести оцінку кількості речовини, що пройшов через одиницю площі (квадратний метр) за одиницю часу (секунду).

На практиці встановлено, що в газах взаємне проникнення відбувається з найбільшою швидкістю, а в твердих тілах швидкість проникнення мінімальна. на коефіцієнт дифузії впливають температура тіла і взаємна концентрація знаходяться поруч речовин. З ростом температури швидкість взаємопроникнення збільшується, з ростом концентрації речовини - теж.

Відео: Дифузія і осмос

Таким чином, явище взаємопроникнення обумовлено так званим градієнтом концентрації або градієнтом температури. За типом дифузія розділяється на вільну і вимушену. Вимушена виникає під впливом зовнішніх сил. Залежно від їх виду вимушену дифузію визначають як термо-, електро-, баро і висхідну.

Дифузія широко використовується в техніці. Один з найбільш типових прикладів - дифузійна зварювання. Суть подібної технології проста: з`єднують два різних тіла (нехай це будуть два металу), а потім піддають їх впливу тиску і температури. Остання за своєю величиною менше, ніж температура плавлення речовин.

У підсумку виходить з`єднання двох різнорідних матеріалів. Така технологія широко застосовується в приладобудуванні і електронної промисловості, при виготовленні великогабаритних деталей складної форми, в дослідному і дрібносерійного виробництва. Подібна зварювання може проводитися в різних умовах, аж до умов вакууму, все визначається конкретними вимогами, що пред`являються до готового виробу.

Іншим, не менш поширеним, використанням явища дифузії є його застосування для отримання напівпровідникових структур. Одна з технологій створення р-n переходів заснована на явищі взаємопроникнення. Під впливом високих температур, що наближаються до температури плавлення, в кристалічній структурі отримують області з потрібною концентрацією домішок.

Розгляд поняття «коефіцієнт дифузії»Дозволило переконатися в надзвичайно широкому поширенні явища взаємопроникнення речовин в природі, а також в різноманітних варіантах його використання в техніці.