penyebaran

english diffusion

ringkasan

  • perbuatan memperluaskan ruang lingkup atau ruang luas atau masa yang lebih luas
  • perbuatan penyebaran atau penyebaran sesuatu
    • penyebaran tentera
    • penyebaran pengetahuan
  • perbuatan berselerak
  • penutup hiasan untuk katil
  • ladang yang terdiri daripada tanah besar bersama dengan kemudahan yang diperlukan untuk meningkatkan ternakan (terutama lembu)
  • perbezaan atau perbezaan yang mencolok antara dua angka
    • jurang antara pendapatan dan perbelanjaan
    • penyebaran antara pinjaman dan kos pinjaman
  • harta spatial atau geografi yang bertaburan di atas pelbagai, kawasan, atau jumlah
    • di seluruh dunia dalam pengedaran
    • pengagihan gentian saraf
    • dalam pengagihan pelengkap
  • harta yang tersebar atau tersebar
  • pengedaran seragam dalam semua arah
  • pengembangan lilitan seseorang (terutamanya pada usia pertengahan)
    • dia berusaha untuk mengelakkan penyebaran pertengahan umur itu
  • pembukaan subjek untuk perbincangan dan perbahasan yang meluas
  • dua halaman muka buku atau penerbitan lain
  • penyebaran institusi sosial (dan mitos dan kemahiran) dari satu masyarakat ke masyarakat yang lain
  • menyebarkan secara meluas atau memandu
  • proses atau hasil pengedaran atau penyebaran di atas ruang luas yang luas
  • hidangan yang disediakan dengan baik dan sangat dinikmati
    • satu jamuan untuk warga tua yang menamatkan pengajian
    • pesta Thanksgiving
    • mereka mengeluarkan cukup penyebaran
  • campuran lazat yang disebarkan di atas roti atau keropok atau digunakan dalam menyediakan hidangan lain
  • pancuran ringan yang jatuh di beberapa lokasi dan tidak ada yang berdekatan
  • proses di mana terdapat pergerakan bahan dari kawasan kepekatan yang tinggi terhadap bahan tersebut ke kawasan kepekatan yang lebih rendah
  • proses fizikal di mana zarah-zarah dibelokkan secara sembarangan akibat perlanggaran
  • sebilangan kecil (sesuatu) tersebar secara sembarangan
    • penyebaran pertama hijau
    • percikan kelabu di kuil-kuilnya

Gambaran keseluruhan

Penyebaran adalah pergerakan bersih apa-apa (contohnya, atom, ion, molekul) dari rantau kepekatan yang lebih tinggi ke rantau kepekatan yang lebih rendah. Penyebaran didorong oleh kecerunan dalam tumpuan. Sebagai contoh, jika anda menyemburkan minyak wangi di satu hujung bilik akhirnya zarah gas akan berada di seluruh bilik.
Konsep penyebaran digunakan secara meluas dalam banyak bidang, termasuk fizik (penyebaran partikel), kimia, biologi, sosiologi, ekonomi, dan kewangan (penyebaran orang, idea, dan nilai harga). Idea utama penyebaran, bagaimanapun, adalah perkara biasa bagi semua ini: objek (contohnya atom, idea, dan sebagainya) yang mengalami penyebaran menyebar dari satu titik atau lokasi di mana terdapat kepekatan yang lebih tinggi dari objek tersebut.
Kecerunan ialah perubahan dalam nilai kuantiti, contohnya, kepekatan, tekanan, atau suhu dengan perubahan dalam pemboleh ubah yang lain, biasanya jarak. Perubahan kepekatan pada jarak dipanggil kecerunan tumpuan, perubahan tekanan ke atas jarak dipanggil kecerunan tekanan, dan perubahan suhu melebihi jarak dipanggil kecerunan suhu.
Penyebaran perkataan berasal dari perkataan Latin, diffundere , yang bermaksud "untuk menyebar."
Ciri yang membezakan penyebaran ialah ia bergantung kepada perjalanan rawak partikel, dan mengakibatkan pencampuran atau pengangkutan massa tanpa memerlukan pergerakan pukal yang diarahkan. Pergerakan pukal, atau aliran pukal, adalah ciri pembetulan. Istilah perolakan digunakan untuk menggambarkan gabungan kedua-dua fenomena pengangkutan.
Sekiranya proses penyebaran dapat digambarkan oleh undang-undang Fick, ia dipanggil penyebaran biasa (atau penyebaran Fickian); Jika tidak, ia dipanggil penyebaran anomali (atau penyebaran bukan Fickian).
Apabila bercakap mengenai tahap penyebaran, dua skala panjang digunakan dalam dua senario yang berbeza:

Apabila setitik dakwat perlahan-lahan dimasukkan ke dalam air, ia tenggelam ketika melukis pelbagai corak, tetapi pada masa itu, bahagian berwarna perlahan-lahan menyebar dan dapat dilihat penipisan. Corak yang dicipta oleh bahagian gelap dicipta oleh aliran dakwat dan air kerana sedikit perbezaan graviti tertentu, tetapi fenomena yang perlahan-lahan merebak adalah penyebaran. Asap rokok dan asap api boleh naik atau berkecamuk walaupun pada hari tanpa angin disebabkan oleh perolakan, dan lain-lain. Sekiranya asap suhu yang sama boleh diletakkan dengan lembut di udara, asap sangat perlahan. Ini adalah fenomena penyebaran. Sebagai contoh, asap kadang-kadang berdiri seperti sebuah bandar pada petang petang lewat apabila tiada angin, tetapi akhirnya hilang kerana masa berlalu. Apabila silinder oksigen dibuka, walaupun tekanan silinder adalah sama dengan tekanan udara luar, oksigen di dalamnya akhirnya akan bercampur dengan udara luar, dan nisbah kepekatan nitrogen ke oksigen di dalam dan di luar silinder akan meningkat. Akan seragam di mana-mana. Ini juga penyebaran, tetapi fenomena di mana bahan-bahan yang berlainan (dalam kes ini, oksigen dan nitrogen) bercampur bersama-sama supaya mereka mempunyai nisbah konsentrasi yang sama dipanggil penyebaran bersama. Sebaliknya, apabila dua silinder oksigen dengan tekanan yang berlainan (satu mungkin vakum) disambungkan, gas oksigen mengalir dari tekanan yang lebih tinggi kepada tekanan yang lebih rendah supaya ketumpatan keduanya sama. Ini juga merupakan fenomena penyebaran, dan penyebaran dalam jenis bahan yang sama dipanggil penyebaran diri. Apabila teh panas ditambah ke dalam mangkuk teh, secara beransur-ansur menjadi panas di luar. Ini adalah fenomena penyebaran tenaga haba dalam pepejal, yang dipanggil penyebaran terma. Bagaimanapun, bilik itu hangat di dalam dapur disebabkan oleh perolakan, dan penyebaran haba di udara sangat perlahan.

Persamaan penyebaran

Makna penyebaran sangat meluas, tetapi penyebaran dari segi fizik sering merujuk kepada fenomena di mana pergerakan makroskopik digambarkan oleh persamaan resapan. Persamaan penyebaran ini, yang juga dipanggil Persamaan Fick, adalah gabungan dari dua undang-undang berikut. Yang pertama dipanggil undang-undang pertama Fick. Mengambil resapan ketumpatan ρ sebagai contoh, aliran zarah yang membentuk ketumpatan ini J (melepasi kawasan unit berserenjang dengan arah aliran per unit masa) Bilangan zarah) berkadaran dengan kecerunan ρ, dan bertentangan dengan kecerunan ini , dan dinyatakan sebagai J = -D gradρ. Ini berkadar pekali D dipanggil pekali resapan. Ini adalah undang-undang anggaran, dan tidak akan berlaku jika kecerunan ρ menjadi terlalu ketat. Yang lain adalah undang-undang pemuliharaan bilangan zarah, yang dinyatakan dengan persamaan yang disebut persamaan kesinambungan yang menghubungkan laju perubahan waktu ρ dan kecerunan J pada setiap posisi, ∂ρ / ∂ t = -div J. ( T adalah masa). Ini benar. Kedua-dua peraturan di atas digabungkan menjadi satu persamaan pembezaan separa linear untuk ρ, dan ∂ρ / ∂ t = D (∂ 2 / ∂ x 2 + ∂ 2 / ∂ y 2 + ∂ 2 / ∂ z 2 ) ρ≡ D2 Ia boleh dinyatakan sebagai ρ. Inilah persamaan Fick. Jika ρ dan J digantikan oleh kepadatan tenaga dan aliran tenaga, persamaan Fick menjadi persamaan penyebaran tenaga terma. Oleh kerana kadar temporal dan spatial perubahan dalam ketumpatan tenaga sama dengan didarab dengan haba spesifik dalam temporal dan spatial perubahan setiap suhu T, persamaan pembezaan separa linear ∂ untuk persamaan Fick T T / ∂ t = D e2 T. Inilah yang biasa dipanggil persamaan pengaliran haba. Oleh kerana kekonduksian terma adalah pekali berkadar di antara kecerunan aliran tenaga dan T, dikalikan dengan pekali resapan haba spesifik D e tenaga terma.
Pengaliran haba

Ketidakseimbangan semula penyinaran

Undang-undang pertama Fick tidak dapat dipulihkan. Iaitu, apabila terdapat proses penyebaran tertentu, ia menegaskan bahawa tidak boleh ada proses yang membalik arah arah masa itu. Malah, dakwat dakwat muncul di tasik yang bersih dengan sendirinya, tenaga secara spontan mengumpul di laut dan udara, sebahagian dari air laut utara mula mendidih, dan bandar itu penuh dengan nitrogen sahaja. Fenomena penyebaran terbalik, seperti penampilan udara kekurangan oksigen, tidak mungkin. Penyebaran adalah sebanyak mungkin di bawah syarat yang diberikan oleh alam semula jadi Entropy Ini adalah manifestasi tokoh yang cuba untuk memperoleh, dan sentiasa diiringi oleh generasi entropi. Walaupun dalam sistem bukan keseimbangan ini, undang-undang Fick ditubuhkan atas andaian bahawa keseimbangan terma ditubuhkan berhampiran setiap titik di ruang angkasa. Premis ini disebut keseimbangan setempat. Anggapan ini digunakan secara tersirat apabila suhu berbeza dari satu tempat ke tempat.

Dari sudut pandangan di atas, penyebaran boleh dimasukkan ke dalam rangka kerja termodinamik proses tidak dapat dipulihkan. Kecerunan ketumpatan adalah gaya termodinamik yang cenderung menyebabkan aliran tak dapat dipulihkan, dan undang-undang pertama Fick adalah undang-undang linear kerana aliran berkadar dengan daya ini. Oleh itu persamaan difusi adalah salah satu persamaan proses tidak boleh diubah linear. Oleh kerana kita berada dalam rangka proses tak boleh balik linear, Potensi kimia Dalam hal aliran resapan sesuatu sistem yang diapit di antara dua zarah yang mempunyai suhu yang berbeza atau aliran haba suatu sistem diapit di antara dua sumber haba yang mempunyai suhu yang berbeza, titik di mana titik permulaan dicapai adalah keadaan mantap. ada di sana.

Boleh dikatakan bahawa persamaan difusi telah menarik perhatian ramai selepas JBJ Fourier membincangkan penyelesaian yang tidak stabil persamaan pengaliran haba. Ini juga Siri Fourier Ia juga penampilan pertama. Walau bagaimanapun, kedalaman termodinamik proses tidak dapat dipulihkan masih belum dirasai di sana.

Teori molekul penyebaran

Dasar molekul persamaan resapan diberikan oleh dua pendekatan yang sama sekali berbeda. Satu adalah penyebaran zarah koloid (zarah halus) yang digantung dalam cecair dalam keseimbangan terma. Pada masa ini, banyak molekul sentiasa bertabrakan dengan zarah koloid dari semua arah. Akibatnya, daya yang diterima oleh zarah koloid adalah purata pada hampir setiap saat dan hampir sifar, tetapi tidak dapat dipertimbangkan sepenuhnya sifar kerana zarah kecil. Kuasa yang selebihnya sentiasa berubah-ubah. Hasilnya, gerakan Brownian zarah koloid boleh dilihat, tetapi gerakan ini tidak ditentukan oleh determinisme tetapi ditadbir oleh undang-undang kebarangkalian. Di sini, persamaan Smolkovsky menerangkan kebarangkalian pengedaran zarah-zarah koloid bermula dari kedudukan tertentu akan mengambil ruang dari waktu ke waktu. Bermula dari persamaan ini, jika perubahan dalam taburan kebarangkalian perlahan dalam masa dan ruang dan tidak ada lompatan yang luar biasa, ia menunjukkan bahawa taburan kebarangkalian mengikuti persamaan penyebaran. Oleh itu, ketumpatan sebilangan besar zarah koloid yang terapung dalam cecair dalam keadaan keseimbangan juga mengikuti persamaan difusi. Sekiranya zarah koloid mempunyai caj elektrik dan medan elektrik luaran digunakan untuk zarah koloid untuk memberi kuasa luaran F , zarah akan mempunyai velocity rata-rata v . Sebaliknya, daya yang diperoleh oleh zarah dari molekul cecair Walaupun ia purata, ia tidak sifar, dan ia menjadi daya rintangan bertentangan dengan v . Kerana rintangan ini, v menyelesaikan kepada nilai malar berkadaran dengan daya luaran F ( v = bF ). Pekali berkadar ini b Mobiliti Itu sahaja. Einstein mendapati bahawa hubungan D = kTb wujud antara pergerakan b dan pekali resapan D. Di mana k ialah pemalar Boltzmann dan T ialah suhu mutlak. ini adalah Ekspresi relasi Einstein Ini adalah penemuan penting bersama dengan penemuan relativiti dan kesan fotoelektrik. Ini adalah kerana pernyataan Boltzmann bahawa terdapat gerakan molekul yang sengit dalam keadaan keseimbangan terma di mana semua pergerakan seolah-olah berhenti, tetapi secara tidak langsung, dengan kuantiti yang dapat dilihat seperti D dan b. Ini kerana.

Satu lagi pendekatan untuk teori molekular penyebaran adalah untuk mendapatkan persamaan penyebaran ketumpatan molekul dan kepadatan tenaga dari kinetik molekul gas dan cecair. Anggapkan bahawa perlanggaran mengikut undang-undang kebarangkalian, dengan mengandaikan bahawa pengangka mempunyai gerakan linear malar untuk sebahagian besar masa, dan ia hanya menyerang apabila bertabrakan antara satu sama lain. Ini dinyatakan dalam persamaan bahawa pengagihan kebarangkalian kedudukan dan momentum molekul berikut. Persamaan Boltzmann Ia adalah. Dengan menganggap bahawa perubahan temporal dan spatial dari taburan kebarangkalian adalah lembut dan mengandaikan bahawa pengedaran adalah dekat dengan keseimbangan setempat, kepadatan partikel dan ketumpatan tenaga dibuktikan untuk mengikuti persamaan difusi, dan pekali resapan dinyatakan sebagai jisim zarah , Ia boleh diperolehi sebagai fungsi ketumpatan, kekuatan perlanggaran, dan sebagainya. Teori mikro penyebaran dengan pendekatan ini telah dibangunkan lebih lambat daripada teori Einstein tentang gerakan Brownian (1905), bersama-sama dengan teori mikro pekali pengangkutan seperti sebagai kelikatan.

Sekiranya zarah ditolak lurus tanpa perlanggaran, fenomena berikut persamaan penyebaran tidak boleh dijangka. Zarah akibat perlanggaran Purata laluan percuma Ia hanya dapat berjalan lurus sejauh kata jarak. Akibatnya, jarak dari titik permulaan sesuatu zarah yang bermula dari kedudukan tertentu tidak boleh dipisahkan mengikut kadar masa t , tetapi paling banyak pada jarak yang berkadaran dengan \ (\ sqrt {t} \). ada di sana. Ini adalah sama dengan gerakan Brownian, dan ini adalah akar fenomena penyebaran.

Pengaliran haba pepejal adalah Phonon Berasal dari persamaan Boltzmann untuk, seperti di atas, tetapi dengan pelbagai cabaran. Di samping itu, penyebaran putaran dalam fasa tak beraturan bahan magnet dan penyebaran putaran dalam elektron konduksi juga digambarkan oleh persamaan penyebaran Fick dalam makro. Atom dan ion dalam pepejal Kecacatan kisi Adapun pergerakan itu, setiap langkahnya adalah proses stokastik, yang mirip dengan gerakan Brown, sehingga mereka memperlihatkan fenomena penyebaran. Hidrogen yang disimpan dalam logam dan pergerakan hidrogen dalam ais adalah contoh fenomena resapan tersebut. Kesan terowong Ini kadang-kadang dirujuk sebagai fenomena penyebaran kuantum. Pada 0 darjah mutlak, fenomena penyebaran jenis Fick tidak boleh wujud dalam sistem yang bersih. Ini kerana jalan percuma bermakna menjadi panjang dan pergerakan perjalanan bergerak membeku.
Pergerakan Brown
Takeo Izuyama

Apabila kepekatan bahan berbeza dari satu tempat ke tempat, apabila bahan itu ditinggalkan berdiri, bahan bergerak dan kepekatan menjadi seragam ke seluruh rantau. Apabila menjatuhkan beberapa titik dakwat ke dalam air pegun, dakwat secara beransur-ansur menyebar, dan akhirnya ini adalah satu contoh di mana seluruh air menjadi biru seragam. Ini adalah fenomena yang disebabkan oleh pergerakan haba zarah-zarah penyusun. Penembusan dipanggil apabila penyebaran dilakukan melalui dinding partition. Kadar penyebaran adalah yang terbesar dalam kes gas, berkurang dengan cecair dan pepejal, dan ia bertambah seiring peningkatan kepekatan. → Undang-undang Graham
→ Perkara berkaitan Fenomena pengangkutan