Koeficijent difuzije je gdje i koliko

Ljeto! Sunce, vrućina, miris svježe rezane trave u zraku. Trava je daleko odavde i osjeća se miris. Ovo je fizika, sličan fenomen se naziva difuzijom. To je definirano kao prodiranje čestica susjednih tvari u međusobno. Na primjer, kao i sada, trava dotakne zrak, a miris iz rascijepljene trave se prostire daleko od mjesta košnje. A koji je karakteriziran sličnim postupkom obično je velik kao koeficijent difuzije.

Možemo reći da se sve što se događa oko nas uglavnom odnosi na procese interpenetracije. Zahvaljujući ovom fenomenu, mi čak živimo. A što je tako iznenađujuće? Penetracija kisika ili hranjivih tvari u krv - to je najrealniji difuziju, jedna tvar penetrira u drugu. Difuzija u prirodi mnogo je raširena nego što nam se čini. Taj fenomen nije nešto egzotično, već je, naprotiv, široko zastupljena u okolnom svijetu. Čak i činjenica da se izdisani zrak ne akumulira oko, ali se raspršuje u prostoru, također je uzrokovan difuzijom.

Može postojati interpenetracija u različitim tijelima - tekućina, plinovita, čvrsta. Njegov uzrok je kaotično gibanje molekula materije. Usput, takav fenomen kao difuzija smatra se jednim od čimbenika koji ga podupiru u molekularno-kinetičkoj teoriji. Dakle, vraćajući se u agregatno stanje tijela: stopa penetracije tvari ovisi o njegovom agregatnom stanju i na takvoj vrijednosti kao koeficijent difuzije.

Kakav je taj tajanstveni koncept? Ovo je naziv kvantitativne karakteristike brzine prijenosa molekula jedne tvari u drugu. Koeficijent difuzije, čija je formula sasvim specifična, omogućuje procjenu količine materije koja je prošla kroz jedinicu površine (četvorni metar) po jedinici vremena (drugi).

U praksi je utvrđeno da se u međusobnim plinovima pojavljuje međusobni prodor u najvišoj stopi, dok je u krutinama brzina penetracije minimalna. Na koeficijent difuzije utječe temperatura tijela i međusobna koncentracija tvari u blizini. Uz povećanje temperature, stopa interpenetracije povećava se, uz povećanu koncentraciju materije.

Dakle, fenomen interpenetracije nastaje zbog tzv. Gradijenta koncentracije ili gradijenta temperature. Prema vrsti, difuzija se dijeli na slobodno i prisilno. Prisilno nastaje pod utjecajem vanjskih sila. Ovisno o njihovoj vrsti, prisilna difuzija se određuje kao termo, elektro, bar i uspon.

Difuzija se naširoko koristi u inženjerstvu. Jedan od najvažnijih primjera je difuzijsko zavarivanje. Bit ove tehnologije je jednostavna: spojite dva različita tijela (neka budu dva metala), a zatim ih podvrgnu pritisku i temperaturi. Potonji je manji od tališta tvari.

Rezultat je mješavina dva različita materijala. Takva se tehnologija naširoko koristi u izradi instrumenta i elektroničke industrije, u proizvodnji velikih dijelova složenog oblika, u eksperimentalnoj i maloj proizvodnji. Takvo zavarivanje se može provesti pod različitim uvjetima, do uvjeta vakuuma, a sve se određuje posebnim zahtjevima koji su nametnuti gotovom proizvodu.

Druga, ne manje uobičajena upotreba fenomena difuzije je njegova upotreba za proizvodnju poluvodičkih struktura. Jedna od tehnologija za stvaranje PN spojeva temelji se na fenomenu interpenetracije. Pod utjecajem visokih temperatura koje se približavaju temperaturi taljenja, u strukturi kristala dobivaju se područja s potrebnom koncentracijom nečistoća.

Razmatranje koncepta "difuzijskog koeficijenta" omogućilo je provjeru ekstremno širokog rasprostiranja fenomena interpenetracije tvari u prirodi, kao iu raznim varijantama njegove primjene u inženjerstvu.