Термодинамикалық тепе-теңсіз жүйелердегі тасымалдау құбылыстары. Диффузия (Фик заңы).

Газдың қандай-да бір көлемінде біртектілік бұзылған жағдайда (газ тығыздығы, температурасы немесе оның жеке қабаттарының реттелген қозғалысының жылдамдығы) сол физикалық шаманың кеңістіктегі таралуын теңестірге бағытталған заттың, энергияның немесе бөлшектердің реттелген қозғалысының импульсінің ағындары пайда болады. Бұл құбылыстарды тасымалдау құбылыстары деп атайды. Тасымалдау құбылыстарына диффузия, жылуөткізгіштік және ішкі кедергі жатады.

Диффузия деп газ, сұйықтық, қатты дене күйіндегі екі дене өзара жанасқанда олардың бөлшектерінің араласу және бір-бірінің ішіне өту құбылыстарын айтады. Температурасы тұрақты газдағы диффузия – заттың концентрациясы көп аймақтан концентрациясы аз аймаққа масса тасымалдану құбылысы байқалады.

Егер концентрациясы n химиялық біртекті газ (немесе тығыздығы ) х осі бойынша өзгерсе, онда зат тасымалдау құбылысы Фик заңымен сипатталады:

мұндағы: – уақытта аудан арқылы тасымалдану бағытында өтетін газ массасы; – х өсі бойынша тығыздық градиенті (өзгерісі); – диффузия коэффициенті. Минус таңбасы массаның тасымалдануы тығыздықтың кему бағытына қарай жүретінін көрсетеді.

Масса ағынының тығыздығы , (бірлік аудан арқылы бірлік уақытта өтетін зат массасы) тең болады:

= немесе .

Газдардың молекула-кинетикалық теориясынан диффузия коэффициентін анықтауға болады:

,

мұндағы - бөлшектердің орташа арифметикалық жылдамдығы, - молекулалардың еркін жүру жолының орташа ұзындығы.