Skillnad mellan steady state och ostabil state diffusion

Huvudskillnad - Steady State vs ostabil statlig diffusion

Vid en temperatur som skiljer sig från absolut noll, är alla atomer av ett ämne (i en gas, flytande eller fast) kontinuerligt i rörelse. Dessa rörelser orsakar kollisioner med varandra. På grund av dessa kollisioner verkar partikelrörelsen zigzag. Det är emellertid observerbart att partiklar i en hög koncentration tenderar att röra sig mot en lägre koncentration över en koncentrationsgradient känd som diffusion. Diffusion kan delas in i två typer som diffusionsstabilitet och ostadigt tillståndsdiffusion. Huvudskillnaden mellan steady state diffusion och ostadigt tillståndsdiffusion är det steady state diffusion sker vid en konstant hastighet medan frekvensen av ostadig tillståndsdiffusion är en funktion av tiden. Båda dessa typer kan beskrivas kvantitativt av Ficks lagar.

Viktiga områden som omfattas

1. Vad är steady state diffusion
     - Definition, Förhållande till Ficks första lag
2. Vad är ostatlig statlig diffusion
     - Definition, Förhållande till Ficks första och andra lagar
3. Vad är skillnaden mellan steady state och ostabilt tillståndsdiffusion
     - Jämförelse av viktiga skillnader

Viktiga termer: Kollisioner, diffusion, Fick's Law, Steady State Diffusion, ostabilt State Diffusion

Vad är steady state diffusion

Steady state diffusion är en form av diffusion som sker i en konstant takt. Här är antalet mol partiklar som korsar ett givet gränssnitt konstant med tiden. Därför är hela koncentrationshastigheten med avståndet (dc / dx) ett konstant värde och förändringen av koncentrationen med tiden är noll (dc / dt).

För stadigt tillstånd,

dc / dx = konstant

dc / dt = 0

Där DC är en förändring i koncentrationen är dx ett litet avstånd och dt är en liten tidsperiod.

Figur 1: Diffusion

Ficks första lag bestämmer både stabil diffusionsstabilitet och ostadigt tillståndsdiffusion kvantitativt. Ficks första lag säger att diffusionsflödet är direkt proportionellt mot den befintliga koncentrationsgradienten och det kan matematiskt ges som,

J = -D (dφ / dx)

I vilken,

• J är diffusionsflödet; dess dimension är mängden substans per enhet per enhet per enhet och enheten är mol m^-2s^-1.
• D är diffusionskoefficienten. Det är också känt som diffusiviteten. Dimensionen för denna komponent är område per tidsenhet, varför enheten är m²/ s.
• φ är koncentrationen. Den ges av enheten mol / m³.
• x är läget för ett lösningsmedel. Dimensionen för denna komponent är längd. Den ges av enheten m.

Vad är ostatlig statlig diffusion

Ojämn tillståndsdiffusion eller icke-steady state diffusion är en form av diffusion där diffusionshastigheten är en funktion av tiden. Detta innebär att diffusionshastigheten är tidsberoende. Koncentrationshastigheten med avståndet (dc / dx) är därför inte en konstant och förändringen av koncentrationen med tiden är inte noll.

För ostadigt tillstånd,

dc / dx = variera med tiden

dc / dt ≠ 0

Där DC är en förändring i koncentrationen är dx ett litet avstånd och dt är en liten tidsperiod.

Fick sin andra lag bestämmer osteady state diffusion kvantitativt. Ficks andra diffusionskrets används för att förutse hur koncentrationen förändras med tiden då diffusion uppträder. Den ges genom en partiell differentieringsekvation enligt nedan.

δφ / δt = D δ²φ / AX²

I vilken,

• φ är koncentrationen (en dimension som beror på tid och platsen (x)).
• t är tid (ges av s)
• D är diffusionskoefficienten.
• X är positionen (ges av längdens dimensioner).

Följaktligen formuleras det ostadiga tillståndet som en partiell diffusionsekvation.

Skillnad mellan steady state och ostabil state diffusion

Definition

Steady State Diffusion: Steady state diffusion är en form av diffusion som sker i en konstant takt.

Unsteady State Diffusion: Ostadig tillståndsdiffusion eller diffusionsstabilitet i diffust tillstånd är en form av diffusion där diffusionshastigheten är en funktion av tiden.

Diffusionshastighet

Steady State Diffusion: Diffusionshastigheten är konstant för diffusionsstabilitet.

Unsteady State Diffusion: Diffusionshastigheten är inte konstant för ostadig tillståndsdiffusion. Det varierar med tiden.

Beroende på tiden

Steady State Diffusion: Stabil diffusion varierar inte med tiden.

Unsteady State Diffusion: Ostadig tillståndsdiffusion är en funktion av tiden (det ändras med tiden).

Förhållande till Ficks lagar

Steady State Diffusion: Stabilitet kan bestämmas kvantitativt av Ficks första lag.

Unsteady State Diffusion: Osteady state diffusion kan bestämmas kvantitativt av Ficks första och andra lagar.

Slutsats

Diffusionsdiffusion och ostadigt tillståndsdiffusion är två typer av diffusion. Båda dessa typer kan beskrivas kvantitativt av Ficks lagar. Huvudskillnaden mellan steady state diffusion och ostadigt tillståndsdiffusion är att steady state diffusion sker vid en konstant hastighet medan frekvensen av ostadigt tillståndsdiffusion är en funktion av tiden.

Referens:

1. "Diffusionsmekanismer." Kapitel 5. Diffusion, Tillgänglig här.
2. "Viscoelastic (Non Fickian) Diffusion." Den kanadensiska tidskriften Chemical Engineering, vol. 83, dec. 2005, s. 913-915., Tillgänglig här.
3. "Multiphysics Cyclopedia." COMSOL, Tillgänglig här.