2.2.7.1 Diffusion

Unter Diffusion versteht man den Nettotransport von Teilchen aus einem Gebiet hoher Konzentration in ein Gebiet niedriger Konzentration.

Diffusion aus einem Gebiet hoher Konzentration in eines mit niedriger Konzentration.

Betrachtet man ein Volumen, in dem ein Dichtegefälle besteht, so wandern (diffundieren) Teilchen aus dem Gebiet hoher Konzentration in das Gebiet niedriger Konzentration. Für die Teilchenstromdichte gilt¹¹

Fick’sches Gesetz

Dabei bezeichnet d die mittlere freie Weglänge und die mittlere Geschwindigkeit der Moleküle.
Die Teilchenstromdichte ist also proportional zum Gradienten der Teilchendichte.
Der Vorfaktor D wird Diffusionskoeffizient genannt. Mit den vorher gefundenen Ergebnissen lässt er sich folgendermaßen schreiben:

Diffusionskoeffizient

Beispiele für Diffusionskoeffizienten

Wasser:
Luft:

Experiment: Diffusion von Tinte

Experiment: Diffusion von CO₂

Experiment: Diffusion von Helium

¹¹ Eine Herleitung des Fick’schen Gesetzes ist in Demtröder, Kap. 7.5.1 (S.211 f) zu finden.