Дифу́зія — процес взаємного проникнення молекул або атомів однієї речовини поміж молекул або атомів іншої, що зазвичай приводить до вирівнювання їх концентрацій у всьому займаному об'ємі.
У деяких ситуаціях одна з речовин уже має вирівняну концентрацію, і говорять про дифузію одної речовини в іншій. При цьому зазвичай перенесення речовини відбувається з області з високою концентрацією в область з низькою концентрацією (вздовж вектора градієнта концентрації).
Прикладом дифузії може служити перемішування газів (наприклад, поширення запахів) або рідин (якщо у воду капнути чорнила, то рідина через деякий час стане рівномірно пофарбованою). Інший приклад пов'язаний з твердим тілом: атоми дотичних металів перемішуються на кордоні дотику. Важливу роль дифузія частинок грає у фізиці плазми.
Зазвичай під дифузією розуміють процеси, що супроводжуються переносом речовини, однак іноді дифузійними називають також інші процеси перенесення: теплопровідність, в'язке тертя тощо.
Швидкість протікання дифузії залежить від багатьох факторів. Так, у разі металевого стрижня дифузія тепла проходить дуже швидко. Якщо ж стрижень виготовлений з синтетичного матеріалу, дифузія тепла протікає повільно. Дифузія молекул в загальному випадку протікає ще повільніше. Наприклад, якщо шматочок цукру опустити на дно склянки з водою, і воду не перемішувати, то пройде кілька тижнів, перш ніж розчин стане однорідним. Ще повільніше відбувається дифузія однієї твердої речовини в іншу. Наприклад, якщо мідь покрити золотом, то буде відбуватися дифузія золота в мідь, але при нормальних умовах (кімнатна температура і атмосферний тиск) золотовмісний шар досягне товщини в кілька мікронів тільки через кілька тисяч років. Інший приклад: на золотий злиток був покладений злиток свинцю, і під вантажем за п'ять років свинцевий злиток проник в золотий злиток на сантиметр.
Кількісно опис процесів дифузії було дано німецьким фізіологом Адольфом Фіком в 1855 р.
Найдем площадь витка: S = π*R² (1) Сделаем из вика квадрат такой же площади со стороной (2*r₀) Площадь получившегося квадрата: S = (2*r₀)² (2)
Приравняем (1) и (2) r₀ = √π* R/2 (3)
Далее: Напряженность поля в центре кругового витка: H₁ = I / (2*R) (4)
Каждая сторона квадрата с током создает свое магнитное поле, потому для одной сторона h = I*cos 45⁰/ /2π*r₀) А значит, для четырех сторон: H₂ = 2*I*cos 45⁰ / (π*r₀) (5)
Найдем отношение напряженностей, разделив (5) на (4) H₂/H₁ = 4*R*cos 45⁰/(π*r₀) Учтем (3) H₂/H₁ = 8*cos 45⁰/(π*√π) ≈ 1,02
H₂ = 1,02*10 = 10, 2 А/м - практически не изменилась.
Дифу́зія — процес взаємного проникнення молекул або атомів однієї речовини поміж молекул або атомів іншої, що зазвичай приводить до вирівнювання їх концентрацій у всьому займаному об'ємі.
У деяких ситуаціях одна з речовин уже має вирівняну концентрацію, і говорять про дифузію одної речовини в іншій. При цьому зазвичай перенесення речовини відбувається з області з високою концентрацією в область з низькою концентрацією (вздовж вектора градієнта концентрації).
Прикладом дифузії може служити перемішування газів (наприклад, поширення запахів) або рідин (якщо у воду капнути чорнила, то рідина через деякий час стане рівномірно пофарбованою). Інший приклад пов'язаний з твердим тілом: атоми дотичних металів перемішуються на кордоні дотику. Важливу роль дифузія частинок грає у фізиці плазми.
Зазвичай під дифузією розуміють процеси, що супроводжуються переносом речовини, однак іноді дифузійними називають також інші процеси перенесення: теплопровідність, в'язке тертя тощо.
Швидкість протікання дифузії залежить від багатьох факторів. Так, у разі металевого стрижня дифузія тепла проходить дуже швидко. Якщо ж стрижень виготовлений з синтетичного матеріалу, дифузія тепла протікає повільно. Дифузія молекул в загальному випадку протікає ще повільніше. Наприклад, якщо шматочок цукру опустити на дно склянки з водою, і воду не перемішувати, то пройде кілька тижнів, перш ніж розчин стане однорідним. Ще повільніше відбувається дифузія однієї твердої речовини в іншу. Наприклад, якщо мідь покрити золотом, то буде відбуватися дифузія золота в мідь, але при нормальних умовах (кімнатна температура і атмосферний тиск) золотовмісний шар досягне товщини в кілька мікронів тільки через кілька тисяч років. Інший приклад: на золотий злиток був покладений злиток свинцю, і під вантажем за п'ять років свинцевий злиток проник в золотий злиток на сантиметр.
Кількісно опис процесів дифузії було дано німецьким фізіологом Адольфом Фіком в 1855 р.
S = π*R² (1)
Сделаем из вика квадрат такой же площади со стороной (2*r₀)
Площадь получившегося квадрата:
S = (2*r₀)² (2)
Приравняем (1) и (2)
r₀ = √π* R/2 (3)
Далее:
Напряженность поля в центре кругового витка:
H₁ = I / (2*R) (4)
Каждая сторона квадрата с током создает свое магнитное поле, потому
для одной сторона
h = I*cos 45⁰/ /2π*r₀)
А значит, для четырех сторон:
H₂ = 2*I*cos 45⁰ / (π*r₀) (5)
Найдем отношение напряженностей, разделив (5) на (4)
H₂/H₁ = 4*R*cos 45⁰/(π*r₀)
Учтем (3)
H₂/H₁ = 8*cos 45⁰/(π*√π) ≈ 1,02
H₂ = 1,02*10 = 10, 2 А/м - практически не изменилась.