Ключевое различие между Кнудсеном и молекулярной диффузией заключается в том, что диффузия Кнудсена включает столкновение молекул газа со стенками пор, тогда как молекулярная диффузия включает движение молекул из одной системы в другую в соответствии с градиентом концентрации.
Диффузия относится к движению молекул (особенно молекул газа) через систему. Этот процесс может быть двух типов: диффузия Кнудсена и молекулярная диффузия.
Что такое диффузия Кнудсена?
Кнудсеновская диффузия - это диффузия, возникающая, когда масштаб системы сравним или меньше длины свободного пробега участвующей частицы. Этот термин используется в основном в физике и химии, и он был назван в честь ученого Мартина Кнудсена.
При рассмотрении движения (точнее, диффузии) молекул газа через очень маленькие капиллярные поры, если длина свободного пробега диффундирующих молекул газа больше диаметра пор, то это означает плотность этого газа очень мала, и молекулы газа имеют тенденцию сталкиваться со стенками пор по сравнению со столкновениями между молекулами. Этот процесс называется диффузией Кнудсена или потоком Кнудсена.
Рисунок 01: Молекула в поре цилиндра во время диффузии Кнудсена
Кроме того, мы можем определить число Кнудсена, которое является хорошей мерой относительной значимости диффузии Кнудсена. Если это число больше 1, это означает, что диффузия Кнудсена важна для этой системы. Практически это число применимо только к газам. Это связано с тем, что длина свободного пробега молекул в жидком или твердом состоянии очень мала.
Что такое молекулярная диффузия?
Диффузия – это движение молекул из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией по градиенту концентрации. Эти движения происходят в одном и том же растворе. Факторы, влияющие на градиент концентрации, влияют и на диффузию.
Это движение прекращается, когда концентрации двух областей становятся равными в каждой точке. Это означает, что это движение происходит до тех пор, пока градиент концентрации не исчезнет. Затем молекулы разлетаются по всему раствору.
Рисунок 02: Диффузия ионов между двумя системами
Скорость движения молекул посредством диффузии зависит от температуры, вязкости газа (или жидкости) и размера частиц. Обычно молекулярная диффузия описывает суммарный поток молекул из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией. При рассмотрении двух систем А1 и А2, имеющих одинаковую температуру и способных обмениваться молекулами между собой, изменение потенциальной энергии в любой из этих систем может создать поток энергии от одной системы к другой (от А1 к A2 или наоборот), так как любая система естественным образом предпочитает состояния с низкой энергией и высокой энтропией. Это создает состояние молекулярной диффузии.
В чем разница между Кнудсеном и молекулярной диффузией?
Есть два типа диффузии: диффузия Кнудсена и молекулярная диффузия. Ключевое различие между Кнудсеном и молекулярной диффузией состоит в том, что диффузия Кнудсена включает столкновение молекул газа со стенками пор, тогда как молекулярная диффузия включает движение молекул из одной системы в другую в соответствии с градиентом концентрации.
Резюме – Кнудсен против молекулярной диффузии
Есть два типа диффузии: диффузия Кнудсена и молекулярная диффузия. Ключевое различие между Кнудсеном и молекулярной диффузией состоит в том, что диффузия Кнудсена включает столкновение молекул газа со стенками пор, тогда как молекулярная диффузия включает движение молекул из одной системы в другую в соответствии с градиентом концентрации.
