ההבדל העיקרי בין קנודסן לדיפוזיה מולקולרית הוא שדיפוזיה של קנודסן כרוכה בהתנגשות של מולקולות גז עם קירות נקבוביות, בעוד שדיפוזיה מולקולרית כרוכה בתנועה של מולקולות ממערכת אחת לאחרת בהתאם לדרגת הריכוז.
דיפוזיה מתייחסת לתנועה של מולקולות (במיוחד מולקולות גז) דרך מערכת. ניתן למצוא תהליך זה בשני סוגים: דיפוזיה קנודסן ודיפוזיה מולקולרית.
מה זה קנודסן דיפוזיה?
דיפוזיה של קנודסן היא הדיפוזיה המתרחשת כאשר אורך קנה המידה של מערכת דומה או קטן מהנתיב החופשי הממוצע של החלקיק המעורב. מונח זה משמש בעיקר בפיזיקה ובכימיה, והוא נקרא על שמו של המדען מרטין קנודסן.
כאשר בוחנים את התנועה (ליתר דיוק, דיפוזיה) של מולקולות הגז דרך נקבוביות נימיות זעירות מאוד, אם הנתיב החופשי הממוצע של מולקולות הגז המתפזר גדול מקוטר הנקבוביות, פירוש הדבר הוא הצפיפות של אותו גז. הוא נמוך מאוד, ומולקולות גז נוטות להתנגש בדפנות הנקבוביות בהשוואה להתנגשויות בין המולקולות. תהליך זה נקרא דיפוזיה של קנודסן או זרימת קנודסן.
איור 01: מולקולה בנקבובית צילינדר במהלך דיפוזיה של קנודסן
בנוסף, אנו יכולים להגדיר את מספר Knudsen, שהוא מדד טוב למשמעות היחסית של דיפוזיה של Knudsen. אם המספר הזה גדול מ-1, זה אומר שדיפוזיית קנודסן חשובה למערכת זו. למעשה, מספר זה חל רק על גזים.הסיבה לכך היא שהנתיב החופשי הממוצע של מולקולות במצב נוזלי או מוצק קטן מאוד.
מהו דיפוזיה מולקולרית?
דיפוזיה היא תנועה של מולקולות מאזור של ריכוז גבוה לריכוז נמוך דרך שיפוע ריכוז. תנועות אלו מתרחשות באותו פתרון. הגורמים המשפיעים על שיפוע הריכוז משפיעים גם על הדיפוזיה.
תנועה זו מסתיימת כאשר הריכוזים של שני האזורים משתווים בכל נקודה. המשמעות היא שתנועה זו מתרחשת עד ששיפוע הריכוז נעלם. ואז המולקולות התפשטו לכל מקום בתוך התמיסה.
איור 02: פיזור של יונים בין שתי מערכות
קצב התנועה של המולקולות דרך דיפוזיה הוא פונקציה של טמפרטורה, צמיגות הגז (או הנוזל) וגודל החלקיקים.בדרך כלל, דיפוזיה מולקולרית מתארת את השטף הנקי של מולקולות מאזור בריכוז גבוה לריכוז נמוך. כאשר בוחנים את שתי המערכות, A1 ו-A2, שנמצאות באותה טמפרטורה ומסוגלות להחליף מולקולות ביניהן, שינוי באנרגיה הפוטנציאלית בכל אחת מהמערכות הללו יכול ליצור זרימת אנרגיה ממערכת אחת לשנייה (מ-A1 ל-A2 או להיפך) מכיוון שכל מערכת מעדיפה באופן טבעי אנרגיה נמוכה ומצבי אנטרופיה גבוהים. זה יוצר מצב של דיפוזיה מולקולרית.
מה ההבדל בין קנודסן לדיפוזיה מולקולרית?
ישנם שני סוגים של דיפוזיה כמו דיפוזיה קנודסן ודיפוזיה מולקולרית. ההבדל העיקרי בין קנודסן לדיפוזיה מולקולרית הוא שדיפוזיה של קנודסן כרוכה בהתנגשות של מולקולות גז עם קירות נקבוביות, ואילו דיפוזיה מולקולרית כרוכה בתנועה של מולקולות ממערכת אחת לאחרת בהתאם לדרגת הריכוז.
סיכום – קנודסן נגד דיפוזיה מולקולרית
ישנם שני סוגים של דיפוזיה כמו דיפוזיה קנודסן ודיפוזיה מולקולרית. ההבדל העיקרי בין קנודסן לדיפוזיה מולקולרית הוא שדיפוזיה של קנודסן כרוכה בהתנגשות של מולקולות גז עם קירות נקבוביות, ואילו דיפוזיה מולקולרית כרוכה בתנועה של מולקולות ממערכת אחת לאחרת בהתאם לדרגת הריכוז.
