拡散率

拡散とは、質量単位の物質の分子が、濃度（化合物混合物中の物質の比率）の違いによる活性力と結びついて、高濃度ゾーンから低濃度ゾーンへ移動することです。

分子の移動は、2 つの異なる濃度ゾーン間で平衡状態 (物体の性質が静止しているか、均一に動いているとき、すべての力の合計がゼロ) に達するまで続きます。拡散速度に影響を与える要因は、物質の温度、粘度、および質量 (粒子サイズ) です。

拡散の応用

• 体内で放出された薬物の吸収（錠剤、粉末、軟膏、注射）
• 腎臓からの排泄プロセス
• 肺胞のガスの変化

拡散率に影響する要因

• 気温
• 濃度差
• 電位
• 浸透圧

フィックの拡散の法則

アドルフ・フィックによって説明された拡散のプロセスは、拡散とは高濃度領域から低濃度領域への分子の移動であると述べています。フィックの拡散の法則は 1855 年に提案されました。彼はこのプロセスを次の 2 つの条件に分類しました。

Adolf Frick は、相互に関連する 2 つの法則を説明しました。第 1 法則を使用すると、拡散方程式に匹敵する第 2 法則の展開が可能になります。拡散係数「D」は、フィックの拡散法則を使用して解くことができます。

「拡散によるモルフラックスは濃度勾配に比例する」という法則があります。ここで、フラックスとは、あるゾーンから別のゾーンへの分子輸送を指し、勾配とは、濃度、圧力、温度などの変数のいずれかの変化を意味します。

フィックの第一法則

濃度勾配を横切ると、溶質の移動は高濃度から低濃度へと説明されます。

J =−D(dφ/dx),

どこ

J:拡散フラックス

D:拡散率

Φ：濃度

X:位置。

フィックの第二法則

フィックの第 2 法則は、拡散の過程で、経過時間と拡散が発生する期間の 2 乗が基本的な関係にあることを説明しています。拡散を正確に数値モデリングするには、この関係を理解することが重要です。

係数が等しく、温度、圧力、およびその他の変数から独立している場合。このプロセスにより、モデル化されたドメイン内の質量移行方程式が線形になるだけでなく、既知の診断境界との相関が容易になります。すべて同じ拡散係数で動作が確立されると、仮定は破棄できます。

この法則は、「拡散による時間に伴う濃度変化の予測」と述べています。つまり、時間の経過に伴う領域内の濃度変化は、測定時の濃度勾配の差に比例すると主張できます。

∂φ/∂t=D(∂2φ/∂x2),

どこで

D:拡散率

t:時間

ϕ :濃度

X:位置

フィックの法則の適用

• 医療/薬物の使用
• 食品産業
• 集積回路パネル製造のための半導体製造
• 生物学的使用、フラックス =-P(C1 – C2) ここで、P:透過性、C1 – C2:濃度差

透過性

• 厚さ「h」、断面積「a」の分裂細胞の 2 つのコンパートメントを考えてみましょう
• C1 と C2 をそれぞれドナーと受容体の濃度と考えてください
• C1 と C2 を分配係数に置き換えます。つまり、K=C1/C2
• したがって、P=DK/h
• ここで、P:透過性、K:分配係数、h:隔壁バリアの厚さ

拡散モデリング

拡散の測定には、拡散セル モデリングが使用されます。

• 平衡に達するまでのドナー細胞から受容体への粒子の移動
• ドナー細胞の溶質濃度は高く、受容体細胞の濃度レベルは低くなります。

拡散セルは次のとおりです。

• ほとんどが透明なプラスチックまたはガラスでできている
• メンテナンスが容易で使いやすい
• 外部の温度上昇に備えています
• 受容体細胞でのサンプル収集技術を提供します
• クロマトロジーは分析に使用されます

フィックの法則の概念

拡散プロセスによる分子の質量移動を制御する原理は、アドルフ・フィックによって最初に考案されました。フィックの研究は、基本法則を提示できなかったトーマス グラハムに触発され、フィックはその結果で有名になりました。水管を介して 2 つの貯水池間を拡散する塩分濃度とフラックスの監視は、彼の主な焦点でした。

結論

拡散は、材料の漸進的なブレンドをもたらします。拡散のプロセスは、最終的に温度が一定で、分子に作用する外部の正味の力がない相での完全な混合につながります。拡散の応用は、生物学や化学のさまざまな分野で観察でき、酸素、二酸化炭素、肺胞やさまざまな食品組織などでの窒素の変化への薬の吸収など、必要な生命プロセスのための物質の交換を説明しています。フィックの法則は液体中の拡散の原理を説明していますが、彼の時代には不可能であったため、固体拡散に関しては制限があります.