Kluczowa różnica między dyfuzją a wysiękiem polega na tym, że dyfuzja występuje, gdy otwory w barierze są większe niż średnia swobodna droga gazu, ale wysięk występuje, gdy otwory w barierze są mniejsze niż średnia swobodna droga gaz.
Dyfuzja i wysięk to właściwości gazów i uczniowie często mylą te właściwości z powodu podobnych brzmiących nazw. Chociaż zarówno dyfuzja, jak i wysięk obejmują gazy, sposób ich przepływu oraz czynniki, od których zależy ta prędkość przepływu, te dwa zjawiska różnią się od siebie. Sposób, w jaki się różnią, zostanie omówiony w tym artykule.
Co to jest dyfuzja?
Dyfuzja gazu to proces rozszerzania się gazu do nowej objętości przez barierę z otworami, które są większe niż średnia swobodna droga gazu. Średnia swobodna droga to średnia odległość, jaką pokonuje pojedyncza cząsteczka gazu, zanim zderzy się z inną cząsteczką gazu.
Rysunek 01: Proces dyfuzji
Jednakże, jeśli nie ma bariery, wówczas rozważamy dużą dziurę, która jest wystarczająco duża, aby pokryć granicę między gazem a nową objętością (do której gaz będzie się rozszerzał). Ponadto dyfuzja jest wolniejsza w porównaniu z wysiękiem. Dzieje się tak, ponieważ dyfuzja jest ograniczona wielkością i energią kinetyczną cząsteczek gazu.
Co to jest Efuzja?
Effusion to kolejna właściwość gazów, która umożliwia przechodzenie gazów z obszarów o wysokim ciśnieniu do obszarów o niskim ciśnieniu przez otwór. Innymi słowy, jest to proces rozprężania gazu przez barierę z jednym lub kilkoma małymi otworami; bariera zapobiega dystrybucji gazu, chyba że cząsteczki gazu przejdą przez otwory. W tym przypadku termin „małe otwory” oznacza otwory, których średnica jest mniejsza niż średnia swobodna droga gazu.
Rysunek 02: Wypływ gazu
Zazwyczaj wysięk jest szybszy niż dyfuzja, ponieważ cząsteczki gazu nie muszą poruszać się wokół innych cząsteczek gazu, aby znaleźć swoje miejsce docelowe. W szczególności podciśnienie na gazie przyspieszy proces efuzji.
Jaka jest różnica między dyfuzją a wysiękiem?
Dyfuzja występuje, gdy otwory w barierze są większe niż średnia swobodna droga gazu, natomiast efuzja występuje, gdy otwory w barierze są mniejsze niż średnia swobodna droga gazu. To jest kluczowa różnica między dyfuzją a wysiękiem. Co więcej, dyfuzja cząsteczek gazu przez barierę jest łatwiejsza niż ruch cząsteczek gazu na drodze efuzji. Wynika to głównie z wielkości otworów w barierze; bariera ma średnicę większą niż średnia swobodna droga cząsteczek gazu w dyfuzji, podczas gdy bariera ma średnicę mniejszą niż średnia swobodna droga cząsteczek gazu w efuzji. Dlatego jest to również znacząca różnica między dyfuzją a wysiękiem.
Jednak tempo dyfuzji jest wolniejsze w porównaniu z wysiękiem. Dzieje się tak, ponieważ dyfuzja jest ograniczona wielkością i energią kinetyczną cząsteczek gazu. Ponadto cząsteczki gazu muszą poruszać się wokół innych cząsteczek gazu, aby znaleźć swoje miejsce docelowe przez barierę, co nie zachodzi podczas wysięku.
Poniższa infografika przedstawia różnicę między dyfuzją a wysiękiem w formie tabelarycznej.
Podsumowanie – dyfuzja kontra efuzja
W tym artykule omówiliśmy terminy dyfuzja i wysięk w odniesieniu do gazów. Kluczowa różnica między dyfuzją a wysiękiem polega na tym, że dyfuzja występuje, gdy otwory w barierze są większe niż średnia swobodna droga gazu, podczas gdy wysięk występuje, gdy otwory w barierze są mniejsze niż średnia swobodna droga gazu.
