Nøkkelforskjellen mellom Knudsen og molekylær diffusjon er at Knudsen-diffusjon involverer kollisjon av gassmolekyler med porevegger, mens molekylær diffusjon innebærer bevegelse av molekyler fra ett system til et annet i henhold til konsentrasjonsgradienten.
Diffusjon refererer til bevegelsen av molekyler (spesielt gassmolekyler) gjennom et system. Denne prosessen kan finnes i to typer: Knudsen-diffusjon og molekylær diffusjon.
Hva er Knudsen Diffusion?
Knudsen-diffusjon er diffusjonen som oppstår når skalalengden til et system er sammenlignbar med eller mindre enn den gjennomsnittlige frie banen til den involverte partikkelen. Dette begrepet brukes hovedsakelig i fysikk og kjemi, og det ble oppk alt etter vitenskapsmannen Martin Knudsen.
Når man vurderer bevegelsen (mer spesifikt, diffusjon) av gassmolekylene gjennom svært små kapillære porer, hvis den gjennomsnittlige frie banen til de diffuserende gassmolekylene er større enn porediameteren, betyr det tettheten til den gassen er svært lav, og gassmolekyler har en tendens til å kollidere med poreveggene sammenlignet med kollisjonene mellom molekylene. Denne prosessen kalles Knudsen-diffusjonen eller Knudsen-strømmen.
Figur 01: Et molekyl i en sylinderpore under Knudsen-diffusjon
I tillegg kan vi definere Knudsen-tallet, som er et godt mål på den relative betydningen av Knudsen-diffusjonen. Hvis dette tallet er større enn 1, betyr det at Knudsen-diffusjonen er viktig for det systemet. Praktisk t alt gjelder dette tallet bare for gasser. Dette er fordi den gjennomsnittlige frie banen til molekyler i flytende eller fast tilstand er svært liten.
Hva er molekylær diffusjon?
Diffusjon er bevegelsen av molekyler fra et område med høy konsentrasjon til en lav konsentrasjon via en konsentrasjonsgradient. Disse bevegelsene skjer i samme løsning. Faktorene som påvirker konsentrasjonsgradienten påvirker også diffusjonen.
Denne bevegelsen avsluttes når konsentrasjonene til de to regionene blir like ved hvert punkt. Dette betyr at denne bevegelsen skjer til konsentrasjonsgradienten forsvinner. Deretter spredte molekylene seg over alt inne i løsningen.
Figur 02: Diffusjon av ioner mellom to systemer
Hastigheten av molekylenes bevegelse gjennom diffusjon er en funksjon av temperatur, viskositeten til gassen (eller væsken) og partikkelstørrelsen. Vanligvis beskriver molekylær diffusjon nettostrømmen av molekyler fra et område med høy konsentrasjon til en lav konsentrasjon. Når man vurderer de to systemene, A1 og A2, som har samme temperatur og er i stand til å utveksle molekyler mellom dem, kan en endring i den potensielle energien i et av disse systemene skape en energistrøm fra det ene systemet til det andre (fra A1 til A2 eller omvendt) siden ethvert system naturlig foretrekker lavenergi- og høyentropitilstander. Dette skaper en tilstand av molekylær diffusjon.
Hva er forskjellen mellom Knudsen og molekylær diffusjon?
Det finnes to typer diffusjon som Knudsen-diffusjon og molekylær diffusjon. Hovedforskjellen mellom Knudsen og molekylær diffusjon er at Knudsen-diffusjon involverer kollisjon av gassmolekyler med porevegger, mens molekylær diffusjon involverer bevegelse av molekyler fra ett system til et annet i henhold til konsentrasjonsgradienten.
Sammendrag – Knudsen vs Molecular Diffusion
Det finnes to typer diffusjon som Knudsen-diffusjon og molekylær diffusjon. Hovedforskjellen mellom Knudsen og molekylær diffusjon er at Knudsen-diffusjon involverer kollisjon av gassmolekyler med porevegger, mens molekylær diffusjon involverer bevegelse av molekyler fra ett system til et annet i henhold til konsentrasjonsgradienten.
