Sự khác biệt chính giữa Knudsen và khuếch tán phân tử là khuếch tán Knudsen liên quan đến sự va chạm của các phân tử khí với thành lỗ, trong khi khuếch tán phân tử liên quan đến sự chuyển động của các phân tử từ hệ này sang hệ khác theo gradient nồng độ.
Sự khuếch tán đề cập đến sự chuyển động của các phân tử (cụ thể là các phân tử khí) thông qua một hệ thống. Quá trình này có thể được tìm thấy trong hai loại: khuếch tán Knudsen và khuếch tán phân tử.
Knudsen Diffusion là gì?
Sự khuếch tánKnudsen là sự khuếch tán xảy ra khi chiều dài quy mô của một hệ thống có thể so sánh bằng hoặc nhỏ hơn đường đi tự do trung bình của hạt tham gia. Thuật ngữ này được sử dụng chủ yếu trong vật lý và hóa học, và nó được đặt theo tên của nhà khoa học Martin Knudsen.
Khi xem xét chuyển động (cụ thể hơn là sự khuếch tán) của các phân tử khí qua các lỗ mao quản rất nhỏ, nếu đường đi tự do trung bình của các phân tử khí khuếch tán lớn hơn đường kính lỗ, thì điều đó có nghĩa là mật độ của khí đó là rất thấp, và các phân tử khí có xu hướng va chạm vào thành lỗ so với va chạm giữa các phân tử. Quá trình này được đặt tên là khuếch tán Knudsen hoặc luồng Knudsen.
Hình 01: Phân tử trong lỗ rỗng hình trụ trong quá trình Khuếch tán Knudsen
Ngoài ra, chúng ta có thể xác định số Knudsen, đây là một thước đo tốt về tầm quan trọng tương đối của sự khuếch tán Knudsen. Nếu con số này lớn hơn 1, điều đó có nghĩa là sự khuếch tán Knudsen rất quan trọng đối với hệ thống đó. Trên thực tế, con số này chỉ áp dụng cho khí. Điều này là do đường đi tự do trung bình của các phân tử ở trạng thái lỏng hoặc rắn là rất nhỏ.
Khuếch tán phân tử là gì?
Khuếch tán là sự di chuyển của các phân tử từ vùng có nồng độ cao đến vùng có nồng độ thấp thông qua gradient nồng độ. Các chuyển động này xảy ra trong cùng một dung dịch. Các yếu tố ảnh hưởng đến gradient nồng độ cũng ảnh hưởng đến sự khuếch tán.
Chuyển động này kết thúc khi nồng độ của hai vùng trở nên bằng nhau tại mọi điểm. Điều này có nghĩa là chuyển động này xảy ra cho đến khi gradient nồng độ biến mất. Sau đó, các phân tử lan truyền khắp nơi bên trong dung dịch.
Hình 02: Sự khuếch tán các ion giữa hai hệ thống
Tốc độ chuyển động của các phân tử thông qua sự khuếch tán là một hàm của nhiệt độ, độ nhớt của khí (hoặc chất lỏng) và kích thước hạt. Thông thường, sự khuếch tán phân tử mô tả dòng chảy ròng của các phân tử từ vùng có nồng độ cao đến vùng có nồng độ thấp. Khi xem xét hai hệ A1 và A2, ở cùng nhiệt độ và có khả năng trao đổi phân tử giữa chúng, thì sự thay đổi thế năng trong một trong hai hệ này có thể tạo ra một dòng năng lượng từ hệ này sang hệ kia (từ A1 sang A2 hoặc ngược lại) vì bất kỳ hệ thống nào tự nhiên thích trạng thái năng lượng thấp và entropy cao. Điều này tạo ra một trạng thái khuếch tán phân tử.
Sự khác biệt giữa Knudsen và Sự khuếch tán phân tử là gì?
Có hai loại khuếch tán là khuếch tán Knudsen và khuếch tán phân tử. Sự khác biệt chính giữa Knudsen và khuếch tán phân tử là khuếch tán Knudsen liên quan đến sự va chạm của các phân tử khí với thành lỗ, trong khi khuếch tán phân tử liên quan đến sự chuyển động của các phân tử từ hệ này sang hệ khác theo gradient nồng độ.
Tóm tắt - Knudsen vs Sự khuếch tán phân tử
Có hai loại khuếch tán là khuếch tán Knudsen và khuếch tán phân tử. Sự khác biệt chính giữa Knudsen và khuếch tán phân tử là khuếch tán Knudsen liên quan đến sự va chạm của các phân tử khí với thành lỗ, trong khi khuếch tán phân tử liên quan đến sự chuyển động của các phân tử từ hệ này sang hệ khác theo gradient nồng độ.
