À toute température différente du zéro absolu, tous les atomes d'une substance (dans un gaz, un liquide ou un solide) sont constamment en mouvement. Ces mouvements provoquent des collisions les uns avec les autres. En raison de ces collisions, le mouvement des particules semble en zigzag. Cependant, il est observable que les particules à forte concentration tendent à évoluer vers une concentration plus faible à travers un gradient de concentration appelé diffusion. La diffusion peut être divisée en deux types: diffusion à l'état stable et diffusion à l'état instable. La principale différence entre la diffusion à l'état d'équilibre et la diffusion à l'état instable est que la diffusion à l'état d'équilibre a lieu à un taux constant alors que le taux de diffusion à l'état instable est fonction du temps. Les deux types peuvent être décrits quantitativement par les lois de Fick.
1. Qu'est-ce que la diffusion à l'état stable?
- Définition, relation avec la première loi de Fick
2. Qu'est-ce que la diffusion à l'état instable?
- Définition, relation avec les première et deuxième lois de Fick
3. Quelle est la différence entre la diffusion à l'état stable et à la diffusion en état instable
- Comparaison des différences clés
Termes clés: Collisions, diffusion, loi de Fick, diffusion en état stable, diffusion en état instable
La diffusion à l'état d'équilibre est une forme de diffusion qui se produit à un taux constant. Ici, le nombre de moles de particules qui traversent une interface donnée est constant dans le temps. Par conséquent, dans tout le système, le taux de variation de la concentration en fonction de la distance (dc / dx) est une valeur constante et le changement de la concentration en fonction du temps est nul (dc / dt).
Pour l'état d'équilibre,
dc / dx = constante
dc / dt = 0
Où dc est un changement de concentration, dx une petite distance et dt une petite période.
Figure 1: Diffusion
La première loi de Fick détermine quantitativement la diffusion à l'état d'équilibre et la diffusion à l'état instable. La première loi de Fick dit que le flux diffusif est directement proportionnel au gradient de concentration existant et peut être donné mathématiquement comme,
J = -D (dϕ / dx)
Dans lequel,
La diffusion à l'état instable ou la diffusion à l'état non stable est une forme de diffusion dans laquelle la vitesse de diffusion est fonction du temps. Cela signifie que le taux de diffusion dépend du temps. Par conséquent, le taux de concentration avec la distance (dc / dx) n’est pas constant et le changement de concentration avec le temps n’est pas nul.
Pour l'état instable,
dc / dx = varie avec le temps
dc / dt 0
Où dc est un changement de concentration, dx une petite distance et dt une petite période.
Deuxième loi de Fick détermine quantitativement la diffusion de l'état instable. La seconde loi de diffusion de Fick est utilisée pour prédire comment la concentration change avec le temps lorsque la diffusion se produit. Il est donné par une équation de différenciation partielle comme ci-dessous.
δϕ / δt = D δ2ϕ / δx2
Dans lequel,
Par conséquent, l'état instable est formulé comme une équation de diffusion partielle.
Diffusion à l'état d'équilibre: La diffusion à l'état d'équilibre est une forme de diffusion qui se produit à un taux constant.
État instable La diffusion: La diffusion à l'état instable ou la diffusion à l'état non stable est une forme de diffusion dans laquelle la vitesse de diffusion est fonction du temps..
Diffusion à l'état d'équilibre: Le taux de diffusion est constant pour la diffusion en régime permanent.
État instable La diffusion: Le taux de diffusion n'est pas constant pour la diffusion à l'état instable. Ça varie avec le temps.
Diffusion à l'état d'équilibre: La diffusion à l'état d'équilibre ne varie pas avec le temps.
État instable La diffusion: La diffusion en état instable est une fonction du temps (elle change avec le temps).
Diffusion à l'état d'équilibre: L'état d'équilibre peut être déterminé quantitativement par la première loi de Fick.
État instable La diffusion: La diffusion des états instables peut être déterminée quantitativement par les première et deuxième lois de Fick.
La diffusion à l'état stable et la diffusion à l'état instable sont deux types de diffusion. Les deux types peuvent être décrits quantitativement par les lois de Fick. La principale différence entre la diffusion à l'état stationnaire et la diffusion à l'état instable réside dans le fait que la diffusion en état stationnaire a lieu à une vitesse constante alors que la vitesse de diffusion à l'état instable est fonction du temps..
1. «Mécanismes de diffusion». Chapitre 5. Diffusion, disponible ici.
2. «Diffusion viscoélastique (non fickienne)», Revue canadienne de génie chimique, vol. 83, décembre 2005, p. 913-915., Disponible ici.
3. “Multiphysics Cyclopedia.” COMSOL, disponible ici.