Nyckelskillnaden mellan Knudsen och molekylär diffusion är att Knudsen-diffusion involverar kollision mellan gasmolekyler och porväggar, medan molekylär diffusion innebär att molekyler förflyttas från ett system till ett annat enligt koncentrationsgradienten.
Diffusion avser förflyttning av molekyler (speciellt gasmolekyler) genom ett system. Denna process kan hittas i två typer: Knudsen diffusion och molekylär diffusion.
Vad är Knudsen Diffusion?
Knudsen-diffusion är den diffusion som uppstår när skallängden för ett system är jämförbar med eller mindre än medelvägen för den inblandade partikeln. Denna term används främst inom fysik och kemi, och den har fått sitt namn efter vetenskapsmannen Martin Knudsen.
När man överväger rörelsen (mer specifikt diffusion) av gasmolekylerna genom mycket små kapillärporer, om den genomsnittliga fria banan för de diffuserande gasmolekylerna är större än pordiametern, betyder det att gasens densitet är mycket låg, och gasmolekyler tenderar att kollidera med porväggarna jämfört med kollisionerna mellan molekylerna. Denna process kallas Knudsen-diffusion eller Knudsen-flöde.
Figur 01: A Molecule in a Cylinder Pore under Knudsen Diffusion
Dessutom kan vi definiera Knudsen-talet, vilket är ett bra mått på den relativa betydelsen av Knudsen-diffusion. Om detta tal är större än 1 betyder det att Knudsen-diffusionen är viktig för det systemet. Praktiskt taget är detta nummer endast tillämpligt på gaser. Detta beror på att den genomsnittliga fria vägen för molekyler i flytande eller fast tillstånd är mycket liten.
Vad är molekylär diffusion?
Diffusion är förflyttning av molekyler från ett område med hög koncentration till en låg koncentration via en koncentrationsgradient. Dessa rörelser sker i samma lösning. Faktorerna som påverkar koncentrationsgradienten påverkar även diffusionen.
Denna rörelse avslutas när koncentrationerna av de två regionerna blir lika vid varje punkt. Detta innebär att denna rörelse sker tills koncentrationsgradienten försvinner. Sedan spred sig molekylerna överallt inuti lösningen.
Figur 02: Spridning av joner mellan två system
Hastigheten för molekylernas rörelse genom diffusion är en funktion av temperatur, gasens (eller vätskans) viskositet och partikelstorlek. Vanligtvis beskriver molekylär diffusion nettoflödet av molekyler från en region med hög koncentration till en låg koncentration. När man betraktar de två systemen, A1 och A2, som har samma temperatur och kan utbyta molekyler mellan dem, kan en förändring i den potentiella energin i något av dessa system skapa ett energiflöde från ett system till det andra (från A1 till A2 eller vice versa) eftersom vilket system som helst naturligt föredrar lågenergi- och högentropitillstånd. Detta skapar ett tillstånd av molekylär diffusion.
Vad är skillnaden mellan Knudsen och molekylär diffusion?
Det finns två typer av diffusion som Knudsen-diffusion och molekylär diffusion. Den viktigaste skillnaden mellan Knudsen och molekylär diffusion är att Knudsen-diffusion involverar kollision av gasmolekyler med porväggar, medan molekylär diffusion involverar förflyttning av molekyler från ett system till ett annat enligt koncentrationsgradienten.
Sammanfattning – Knudsen vs Molecular Diffusion
Det finns två typer av diffusion som Knudsen-diffusion och molekylär diffusion. Den viktigaste skillnaden mellan Knudsen och molekylär diffusion är att Knudsen-diffusion involverar kollision av gasmolekyler med porväggar, medan molekylär diffusion involverar förflyttning av molekyler från ett system till ett annat enligt koncentrationsgradienten.
