Põhierinevus Knudseni ja molekulaarse difusiooni vahel seisneb selles, et Knudseni difusioon hõlmab gaasimolekulide kokkupõrget pooride seintega, samas kui molekulaarne difusioon hõlmab molekulide liikumist ühest süsteemist teise vastav alt kontsentratsioonigradiendile.
Difusioon viitab molekulide (täpsem alt gaasimolekulide) liikumisele läbi süsteemi. Seda protsessi võib leida kahte tüüpi: Knudseni difusioon ja molekulaarne difusioon.
Mis on Knudseni difusioon?
Knudseni difusioon on difusioon, mis tekib siis, kui süsteemi skaala pikkus on võrreldav või väiksem osaleva osakese keskmise vaba teekonnaga. Seda terminit kasutatakse peamiselt füüsikas ja keemias ning see sai nime teadlase Martin Knudseni järgi.
Kui arvestada gaasimolekulide liikumist (täpsem alt difusiooni) läbi väga pisikeste kapillaarpooride, siis kui difundeerivate gaasimolekulide keskmine vaba tee on suurem kui pooride läbimõõt, siis tähendab see selle gaasi tihedust on väga madal ja gaasimolekulid kipuvad võrreldes molekulide vaheliste kokkupõrgetega põrkuma pooride seintega. Seda protsessi nimetatakse Knudseni difusiooniks või Knudseni vooluks.
Joonis 01: Molekul silindri pooris Knudseni difusiooni ajal
Lisaks saame määratleda Knudseni arvu, mis on hea Knudseni difusiooni suhtelise olulisuse mõõt. Kui see arv on suurem kui 1, tähendab see, et Knudseni difusioon on selle süsteemi jaoks oluline. Praktiliselt kehtib see arv ainult gaaside kohta. Seda seetõttu, et vedelas või tahkes olekus molekulide keskmine vaba tee on väga väike.
Mis on molekulaarne difusioon?
Difusioon on molekulide liikumine kõrge kontsentratsiooniga piirkonnast madala kontsentratsiooniga piirkonda kontsentratsioonigradiendi kaudu. Need liigutused toimuvad samas lahenduses. Kontsentratsioonigradienti mõjutavad tegurid mõjutavad ka difusiooni.
See liikumine lõpetatakse, kui kahe piirkonna kontsentratsioonid muutuvad igas punktis võrdseks. See tähendab, et see liikumine toimub seni, kuni kontsentratsioonigradient kaob. Seejärel levivad molekulid lahuse sees kõikjale.
Joonis 02: Ioonide difusioon kahe süsteemi vahel
Molekulide difusiooni teel liikumise kiirus sõltub temperatuurist, gaasi (või vedeliku) viskoossusest ja osakeste suurusest. Tavaliselt kirjeldab molekulaarne difusioon molekulide netovoogu kõrge kontsentratsiooniga piirkonnast madala kontsentratsiooniga piirkonda. Arvestades kahte süsteemi, A1 ja A2, mis on samal temperatuuril ja on võimelised molekule nende vahel vahetama, võib potentsiaalse energia muutus mõlemas süsteemis tekitada energiavoo ühest süsteemist teise (alates A1 A2-le või vastupidi), kuna iga süsteem eelistab loomulikult madala energia ja kõrge entroopia olekuid. See loob molekulaarse difusiooni oleku.
Mis vahe on Knudsenil ja molekulaarsel difusioonil?
Difusiooni on kahte tüüpi: Knudseni difusioon ja molekulaarne difusioon. Peamine erinevus Knudseni ja molekulaarse difusiooni vahel on see, et Knudseni difusioon hõlmab gaasimolekulide kokkupõrget pooride seintega, samas kui molekulaarne difusioon hõlmab molekulide liikumist ühest süsteemist teise vastav alt kontsentratsioonigradiendile.
Kokkuvõte – Knudsen vs molekulaarne difusioon
Difusiooni on kahte tüüpi: Knudseni difusioon ja molekulaarne difusioon. Peamine erinevus Knudseni ja molekulaarse difusiooni vahel on see, et Knudseni difusioon hõlmab gaasimolekulide kokkupõrget pooride seintega, samas kui molekulaarne difusioon hõlmab molekulide liikumist ühest süsteemist teise vastav alt kontsentratsioonigradiendile.
