Диффузия

Описание	Диффу́зия (лат. diffusio «распространение, растекание, рассеивание; взаимодействие») — неравновесный процесс перемещения (молекул и атомов в газах, ионов в плазме, электронов в полупроводниках и тому подобное) вещества из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией, приводящий к самопроизвольному выравниванию концентраций по всему занимаемому объёму. Обычно рассматривают диффузию одного вещества в среде, но возможна и диффузия двух веществ, тогда говорят о взаимной диффузии газов. Все виды диффузии подчиняются одним законам. Скорость диффузии пропорциональна площади поперечного сечения образца, а также разности концентраций, температур или зарядов (в случае относительно небольших величин этих параметров). Так, тепло будет в четыре раза быстрее распространяться через стержень диаметром в два сантиметра, чем через стержень диаметром в один сантиметр.
Область знаний	Физика, Биология, Информатика
Авторы
Поясняющее видео
Близкие понятия
Среды и средства для освоения понятия	Solid Diffusion (model)

С точки зрения термодинамики движущим потенциалом любого выравнивающего процесса является рост энтропии. При постоянных давлении и температуре в роли такого потенциала выступает химический потенциал [math]\displaystyle{ \mu }[/math], обусловливающий поддержание потока вещества. При этом поток частиц вещества [math]\displaystyle{ J }[/math] пропорционален концентрации [math]\displaystyle{ C }[/math] и градиенту химического потенциала:

[math]\displaystyle{ J }[/math] ~ [math]\displaystyle{ -C \left(\frac{\partial \mu}{\partial x}\right)_{p,T}. }[/math]

Используя разложение химического потенциала по степеням концентрации, справедливое для газов и слабых растворов,

[math]\displaystyle{ \mu }[/math] = [math]\displaystyle{ k_B T \ln C + \phi_0(T) + {\phi_1(T)}{C} + \ldots }[/math],

можно показать, что ведущий член в выражении для потока частиц

[math]\displaystyle{ J = - D \frac{\partial C}{\partial x} }[/math],