Difuzija

Difuzija – procesas, kai skystos arba dujinės medžiagos molekulės skverbiasi iš didesnės koncentracijos vietų link mažesnės koncentracijos, pagal koncentracijos gradientą, kol pasiskirsto vienodai. Lipiduose tirpios molekulės ir dujos difunduoja pro plazminę membraną.

Paprasčiau būtų: netvarkingas molekulių judėjimas iš ten kur jų yra daugiau, tenai kur jų yra mažiau, vadinamas difuzija arba, tai savaiminis molekulių maišymasis iš didesnės koncentracijos į mažesnę.

Procesas yra negrįžtamasis, jis vyksta, kol pasiekiama termodinaminė pusiausvyra. Proceso metu entropija didėja. Difuzija yra pernašos reiškinys.

Savoji difuzija vyksta toje pačioje medžiagoje, abipusė difuzija – susiliečiančiose medžiagose.

Difuzija organizme

Smulkiausiomis kraujagyslėmis į audinius atiteka kraujas, kuriame maisto medžiagų ir deguonies žymiai daugiau negu tų audinių ląstelėse. Vykstant difuzijai šios medžiagos praeina pro kraujagyslių sienelių bei ląstelių plazminės membranas ir patenka į kūno ląsteles. Anglies dioksido, kuris susidaro ląstelinio kvėpavimo reakcijų metu, audinių ląstelėse yra daugiau negu kraujyje, todėl šios dujos dėl koncentracijų skirtumo iš ląstelės pro plazminę membraną juda į kraują. Tuo pačiu metu vyksta skirtingų medžiagų difuzija į ląstelę ir iš ląstelės. Difuzija organizme kryptingai vyksta tol, kol medžiagų koncentracija susilygina ląstelės išorėje ir viduje.

Difuzijos dėsniai

Pirmasis Fiko dėsnis

Pirmasis Fiko dėsnis – pernešamos medžiagos kiekio srautas proporcingas koncentracijos gradientui:

J=-D\nabla n

,

J – medžiagos kiekio srauto tankis ( ${\frac {mol}{m^{2}\cdot s}}$ )
D – difuzijos koeficientas ( ${\frac {m^{2}}{s}}$ )
n – molinė koncentracija ( ${\frac {mol}{m^{3}}}$ )

o jei difuzija vyksta viena kryptimi x:

J=-D{\frac {dn}{dx}}

,

Savosios difuzijos koeficientas dujose priklauso nuo vidutinio molekulių greičio v ir laisvojo lėkio l ilgio: $D={\frac {1}{3}}\cdot {\overline {v}}\cdot {\overline {l}}$

Abipusės difuzijos atveju: $D_{12}={\frac {D_{1}n_{1}+D_{2}n_{2}}{n_{1}+n_{2}}}$

Antrasis Fiko dėsnis

Antrasis Fiko dėsnis – sklidimo lygtis:

{\frac {\partial n}{\partial t}}=D\nabla ^{2}n