रसायन विज्ञान

एनिमेशन "प्रसार का सिद्धांत"

एनिमेशन


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चित्र एक

झुका हुआ विमान HTML5

एक साधारण मशीन वह है जो बिना मोटर के काम करती है और जिसका यांत्रिक लाभ होता है। झुका हुआ तल एक सपाट सतह है जो क्षैतिज की ओर झुकी होती है। यह एक साधारण मशीन है क्योंकि यह किसी वस्तु को स्थानांतरित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले बल की ऊंचाई और दिशा को बदल देती है।

झुकाव वाले विमान का झुकाव जितना कम होगा, वस्तु को स्थानांतरित करने के लिए जितना कम बल का उपयोग करना होगा। बदले में, हालांकि, दूर की जाने वाली दूरी लंबी है।

चुनना प्रयोग के मापदंडों (बल, भार, विमान का झुकाव) का चयन करने के लिए बटनों का उपयोग करें।


विषयसूची

प्रसार उनकी तापीय ऊर्जा ("थर्मल गति", नीचे देखें) के कारण कणों के यादृच्छिक यादृच्छिक आंदोलन पर आधारित है। असमान वितरण के मामले में, सांख्यिकीय रूप से अधिक कण उच्च क्षेत्रों से कम सांद्रता या कण घनत्व वाले क्षेत्रों में इसके विपरीत स्थानांतरित होते हैं। यह पदार्थों का शुद्ध स्थूल परिवहन लाता है। प्रसार का अर्थ आमतौर पर इस शुद्ध परिवहन से समझा जाता है। इस शब्द का प्रयोग अंतर्निहित सूक्ष्म प्रक्रिया के लिए भी किया जाता है।

प्रसार किसी सामग्री की वायु पारगम्यता पर निर्भर नहीं करता है। ऑस्मोसिस में, छोटे अणु एक बंद झिल्ली के माध्यम से फैलते हैं जो बड़े अणुओं के लिए अभेद्य है। निर्णायक कारक विसरित पदार्थ के संबंध में सामग्री की विसरणशीलता है।

प्रसार विभिन्न घटनाओं पर आधारित हो सकता है:

  • उदाहरण के लिए, फिक के नियमों सहित, एक एकाग्रता ढाल के साथ कई कणों का प्रसार सामूहिक प्रसार है।
  • स्व-प्रसार के मामले में, दूसरी ओर, व्यक्तिगत कणों, अन्य चीजों के बीच उनके व्यवहार पर विचार किया जाता है। आइंस्टीन संबंध द्वारा वर्णित है। स्व-प्रसार गुणांक डी एस (टी) < डिस्प्लेस्टाइल डी_(t)> (सबस्क्रिप्ट S का मतलब सेल्फ डिफ्यूज़न है) समय का एक फलन है।
    • ब्राउनियन विश्राम समय से बहुत कम समय के लिए, कोई बैलिस्टिक शासन की बात करता है।
    • ब्राउनियन विश्राम समय के निकट समय के लिए 0 < डिस्प्लेस्टाइल ताऊ _ <0>> अल्पकालिक प्रसार स्थिरांक डी एस के = लिम टी → τ 0 डी एस (टी) < डिस्प्लेस्टाइल डी_^= लिम _> डी_(टी)> पहले।
    • इसके विपरीत, लंबी अवधि के प्रसार स्थिरांक डी एस एल = लिम टी → ∞ डी एस (टी) < डिस्प्लेस्टाइल डी_^= लिम _डी_(टी)>।

    बड़े पैमाने पर प्रसार प्रयोगों को व्यवस्थित रूप से करने वाले पहले लोगों में से एक थॉमस ग्राहम थे। गैसों के प्रसार पर अपने प्रयोगों से, उन्होंने ग्राहम का नियम प्राप्त किया, जिसका नाम उनके नाम पर रखा गया:

    "यह स्पष्ट है कि गैसों का प्रसार उनके घनत्व के कुछ कार्य के विपरीत है - जाहिर तौर पर उनके घनत्व का वर्गमूल।"

    "यह स्पष्ट है कि गैसों की प्रसार दर उनके घनत्व का एक कार्य है - जाहिर तौर पर उनके घनत्व का वर्गमूल।" [3]

    "संपर्क में दो गैसों का प्रसार या सहज अंतःक्रिया, गैसों के अनिश्चित काल के मिनट की मात्रा की स्थिति में एक इंटरचेंज द्वारा प्रभावित होता है, जो कि आवश्यक रूप से समान परिमाण के नहीं होते हैं, प्रत्येक गैस के मामले में, वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होने के कारण उस गैस के घनत्व की जड़।"

    "संपर्क में दो गैसों का प्रसार या सहज मिश्रण गैसों की अनिश्चितकालीन छोटी मात्रा की स्थिति के आदान-प्रदान से प्रभावित होता है, जो जरूरी नहीं कि परिमाण के समान क्रम का हो और, किसी भी गैस के मामले में, विपरीत रूप से हो। गैस के घनत्व के वर्गमूल के समानुपाती होते हैं। "[4]

    समाधानों में प्रसार के संबंध में, ग्राहम यह दिखाने में सक्षम थे कि प्रसार दर एकाग्रता अंतर के समानुपाती है और तापमान पर निर्भर है (उच्च तापमान पर तेजी से प्रसार)। [5] ग्राहम ने विसरण के माध्यम से विलयन या गैसों के मिश्रण को अलग करने की संभावना भी दिखाई। [3] [5]

    थॉमस ग्राहम अभी तक विसरण के मूलभूत नियमों को निर्धारित नहीं कर पाए थे। एडॉल्फ फिक कुछ साल बाद ही ऐसा करने में सफल रहे। उन्होंने कहा कि वह जिस कानून की तलाश कर रहे थे, वह जीन बैप्टिस्ट जोसेफ फूरियर द्वारा निर्धारित ऊष्मा चालन के नियमों के अनुरूप होना चाहिए:

    "विलायक में एक भंग शरीर का प्रसार, जब तक यह आणविक बलों के अनन्य प्रभाव के तहत अबाधित होता है, उसी कानून के अनुसार आगे बढ़ता है जो फूरियर ने एक कंडक्टर में गर्मी के प्रसार के लिए स्थापित किया था, और जो ओम है पहले से ही इतनी शानदार ढंग से सफल रही है कि बिजली का विस्तार (जहाँ इसे सख्ती से सही नहीं माना जाता है) प्रसारित किया गया है। "[6]

    फिक ने प्रयोग किए, जिसके परिणाम फिक के पहले कानून की वैधता साबित हुए, जिसे बाद में उनके नाम पर रखा गया। वह केवल पहले की वैधता से फिक के दूसरे कानून की वैधता का अनुमान लगा सकता था। इसकी सीमित विश्लेषणात्मक और गणितीय संभावनाओं के कारण प्रत्यक्ष प्रमाण विफल हो गया।

    20वीं शताब्दी की शुरुआत में, अल्बर्ट आइंस्टीन ने फिक के नियमों को थर्मोडायनामिक्स के नियमों से प्राप्त करने में सफलता प्राप्त की और इस प्रकार प्रसार को एक सुरक्षित सैद्धांतिक आधार दिया। [7] उन्होंने प्रसार गुणांक की गणना के लिए स्टोक्स-आइंस्टीन संबंध भी निकाला:

    "निलंबित पदार्थ का विसरण गुणांक सार्वत्रिक स्थिरांक और निरपेक्ष तापमान पर केवल तरल के घर्षण गुणांक और निलंबित कणों के आकार पर निर्भर करता है।"

    प्रसार द्वारा प्रसार को चित्रित करने के लिए अक्सर उद्धृत प्रयोग में स्याही की एक बूंद के साथ गुनगुने पानी का क्रमिक रंग होता है, लेकिन पानी को न तो हिलाया जाता है और न ही हिलाया जाता है। थोड़ी देर बाद, स्याही का रंग पूरे पानी में समान रूप से वितरित हो जाएगा। हालाँकि, पानी में स्याही का प्रसार घनत्व और तापमान में अंतर के कारण भी अनुकूल हो सकता है। इन प्रभावों को कम घनत्व वाले तरल के साथ उच्च घनत्व वाले रंगीन तरल को ओवरले करके और बहुत चिपचिपा तरल पदार्थ का उपयोग करके कम किया जा सकता है, उदा। बी रंगीन सिरप और शहद। तब देखे गए शहद के क्रमिक रंग को लगभग विशेष रूप से प्रसार द्वारा समझाया जा सकता है, दोनों सिरप शहद में फैलते हैं और शहद सिरप में फैलते हैं।

    • सिंटरिंग के दौरान, पाउडर घटकों के सहसंयोजन में प्रसार बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। कार्बन और / या नाइट्रोजन के प्रसार से कठोर हो सकता है या धातु की धूल हो सकती है।
    • प्रसार भट्टियों में, माइक्रोसिस्टम प्रौद्योगिकी में घटकों की विद्युत चालकता या यांत्रिक गुणों को विशेष रूप से प्रभावित करने के लिए डोपेंट को 1000 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर अर्धचालक सामग्री में पेश किया जाता है।
    • तकनीकी रसायन विज्ञान में प्रसार एक केंद्रीय भूमिका निभाता है। यह अक्सर संवहन और रासायनिक प्रतिक्रियाओं के साथ यहां होता है। विशिष्ट अनुप्रयोग रिएक्टर और उत्प्रेरक डिजाइन हैं। रासायनिक प्रक्रिया इंजीनियरिंग में, पदार्थों के मिश्रण का चयनात्मक पृथक्करण अक्सर आणविक चलनी और / या झिल्ली प्रौद्योगिकी का उपयोग करके किया जाता है। दोनों प्रक्रियाएं "गतिज पृथक्करण" पर आधारित हैं, जिससे नैनोपोर्स में अलग-अलग पदार्थों के प्रसार में अंतर एक आवश्यक भूमिका निभाते हैं और यह नियंत्रण विकल्प खोलता है।
    • अर्धचालकों में, इलेक्ट्रॉन एक प्रसार धारा के कारण वोल्टेज स्रोत द्वारा उत्पन्न क्षेत्र धारा के विरुद्ध गति करते हैं।
    • द्विध्रुवीय विसरण के साथ, प्लाज्मा में इलेक्ट्रॉन और आयन एक ही दिशा में गति करते हैं।
    • भवन निर्माण में, नमी से बचाने के लिए जल वाष्प के प्रसार को ध्यान में रखा जाना चाहिए ताकि बड़ी मात्रा में संक्षेपण से बचा जा सके। इस प्रयोजन के लिए, परिभाषित जल वाष्प प्रसार प्रतिरोध के साथ वाष्प अवरोधों और वाष्प अवरोधों का उपयोग किया जाता है।
    • सूक्ष्म जीव विज्ञान में, अगर प्रसार परीक्षण में प्रसार का उपयोग किया जाता है।
    • फेफड़ों की श्वास में, वायुकोशिकाओं और रक्त के बीच गैस विनिमय प्रसार के माध्यम से होता है।
    • तथाकथित के साथ प्रसार-आदेशित-स्पेक्ट्रोस्कोपी (DOSY), अलग-अलग अणुओं की अनुवादकीय गतिशीलता को मिश्रण में मापा जा सकता है और आणविक भार को प्रसार गुणांक का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है। [8वां]

    एक निश्चित स्थिर तापमान पर विसरण बिना किसी अतिरिक्त ऊर्जा आपूर्ति के होता है और इस अर्थ में निष्क्रिय है, विशेष रूप से जीव विज्ञान में, प्रसार और सक्रिय परिवहन के बीच अंतर किया जाता है।

    सिद्धांत रूप में, प्रसार एक असीम रूप से लंबी प्रक्रिया है। मापनीयता के संदर्भ में, हालांकि, इसे अक्सर एक सीमित समय में पूर्ण के रूप में देखा जा सकता है।

    थर्मल गति संपादित करें

    थर्मल आंदोलन जिस पर प्रसार आधारित है, विचाराधीन प्रणाली के आधार पर एक बहुत अलग चरित्र हो सकता है। गैसों में यह सीधा होता है। कभी-कभी धक्कों से बाधित। लगातार प्रभावों के माध्यम से तरल कणों की तीव्र थर्मल गति मेसोस्कोपिक वस्तुओं के ब्राउनियन आंदोलन को काफी धीमी गति से करती है, जिसे माइक्रोस्कोप के तहत देखा जा सकता है। स्थान का कभी-कभी परिवर्तन ठोस पदार्थों में होता है, उदा। बी दो पड़ोसी कणों के स्थान का आदान-प्रदान करके, या रिक्त स्थान के "भटकने" से। आवेश वाहकों (जैसे आयन, इलेक्ट्रॉन, छिद्र) के मामले में, हालांकि, इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों के कारण एक बहाव गर्मी की गति पर आरोपित होता है।

    प्रायिकता और एन्ट्रापी संपादित करें

    एक कण की गति की दिशा पूरी तरह से यादृच्छिक होती है। अन्य कणों के साथ परस्पर क्रिया के कारण दिशा में निरंतर परिवर्तन होते रहते हैं। हालांकि, लंबे समय तक या बड़ी संख्या में कणों के औसत से, एक निश्चित दिशा में परिवहन का परिणाम हो सकता है, उदा। B. यदि किसी निश्चित दिशा में छलांग लगाने की संभावना केवल थोड़ी ही अधिक है। यह तब होता है जब एक सांद्रता अंतर होता है (एकाग्रता प्रवणता भी)। कणों का एक शुद्ध प्रवाह तब तक उत्पन्न होता है जब तक कि एक स्थिर अवस्था, थर्मोडायनामिक संतुलन स्थापित नहीं हो जाता। आमतौर पर संतुलन की स्थिति एक समान वितरण है जिसमें अंतरिक्ष में प्रत्येक बिंदु पर सभी कणों की सांद्रता समान रूप से अधिक होती है।

    प्रायिकता और प्रसार - समझाने का प्रयास: मान लें कि किसी पदार्थ के 1000 कण केवल बर्तन के दाहिने आधे हिस्से में हैं, और 10 कण बाएं आधे हिस्से में हैं, इसके अलावा, प्रत्येक कण ब्राउनियन आणविक गति के कारण पूरी तरह से यादृच्छिक दिशा में एक निश्चित दूरी तय करता है। फिर यह निम्नानुसार है: संभावना है कि 1000 कणों में से एक गलती से दाएं से बाएं आधे भाग में चला जाता है, इस संभावना से 100 गुना अधिक है कि केवल 10 कणों में से एक बाएं से दाएं चलता है। इसलिए एक निश्चित समय के बाद इस बात की बहुत अधिक संभावना है कि शुद्ध कण दाएं से बाएं चले गए होंगे। जैसे ही दोनों तरफ प्रवास की संभावना समान होती है, यानी दाएं और बाएं 505 कण होते हैं, कोई अधिक शुद्ध द्रव्यमान प्रवाह नहीं होगा और एकाग्रता हर जगह समान रहेगी (सांख्यिकीय उतार-चढ़ाव के ढांचे के भीतर)। बेशक, कण अभी भी बाएं से दाएं और इसके विपरीत स्थानांतरित होते हैं, लेकिन चूंकि अब समान संख्या में हिस्से हैं, इसलिए एकाग्रता में कोई अंतर निर्धारित नहीं किया जा सकता है। यदि आप अब "दाएं" और "बाएं" को विशेष रूप से छोटे उप-स्थान z के रूप में सोचते हैं। बी स्याही परीक्षण प्रस्तुत करता है और इन सभी उप-स्थानों में किसी भी समय स्याही एकाग्रता समान होती है, स्याही समान रूप से वितरित की जाती है।

    जिन प्रणालियों में कणों को पूरे आयतन में बेतरतीब ढंग से वितरित किया जाता है, उनमें अधिक आदेशित प्रणालियों की तुलना में अधिक एन्ट्रापी होती है जिसमें कण कुछ क्षेत्रों में रहना पसंद करते हैं। इस प्रकार प्रसार से एन्ट्रापी में वृद्धि होती है। ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे नियम के अनुसार, यह एक स्वैच्छिक प्रक्रिया है जिसे बाहरी प्रभाव के बिना उलटा नहीं किया जा सकता है।

    संपूर्ण आयतन पर वितरण में अधिक से अधिक एन्ट्रापी भी अधिक से अधिक वितरण पैटर्न (या माइक्रोस्टेट्स) के परिणामस्वरूप होती है जो कि अधिक स्थान उपलब्ध होने पर कण बना सकते हैं। [9] [10] एक ही मैक्रोस्टेट बनाने वाले माइक्रोस्टेट्स की संख्या को इसका सांख्यिकीय भार Ω < डिस्प्लेस्टाइल ओमेगा> कहा जाता है। इसलिए बड़े पैमाने पर वितरण में स्थानिक रूप से केंद्रित व्यवस्था की तुलना में एक उच्च सांख्यिकीय भार होता है और इसलिए इसकी संभावना भी अधिक होती है। इसलिए मैक्रोस्टेट की एन्ट्रापी (S = k ⋅ ln ⁡ < displaystyle S = k cdot ln Omega>) इसकी प्रायिकता का माप है।

    ऊष्मा चालन और विद्युत धारा के प्रवाहकत्त्व की सादृश्यता

    विसरण उन नियमों का पालन करता है जो ऊष्मा चालन के समतुल्य हैं [11]। इसलिए, एक प्रक्रिया का वर्णन करने वाले समीकरणों को दूसरे के लिए अपनाया जा सकता है।

    भंग कण प्रसार संपादित करें

    यहाँ, μ < displaystyle mu ^ < circ >> एक संदर्भ राज्य की रासायनिक क्षमता है जिसे समझदारी से चुना जा सकता है, लेकिन जो मानक स्थितियों के अस्तित्व की विशेषता वाली मानक या आदर्श स्थिति नहीं है। [12] एक गैर-आदर्श पदार्थ के लिए, अतिरिक्त अतिरिक्त शर्तों को ध्यान में रखा जाना चाहिए, क्योंकि कण परस्पर क्रिया मौजूद हैं (रासायनिक क्षमता देखें)। यदि तापमान स्पष्ट रूप से स्थान पर निर्भर नहीं करता है, तो निम्नलिखित लागू होता है:

    इसे उपरोक्त समीकरण में जोड़कर, आपको फ़िक का पहला नियम मिलता है:

    बहुत कम सांद्रता (व्यक्तिगत अणु) के मामले में, यह विचार अब आसानी से स्वीकार्य नहीं है, क्योंकि शास्त्रीय थर्मोडायनामिक्स समाधान को एक निरंतरता के रूप में मानता है। उच्च सांद्रता के मामले में, कण एक-दूसरे को प्रभावित करते हैं ताकि जब बातचीत आकर्षक हो और प्रतिकारक होने पर तेज हो तो एकाग्रता समीकरण अधिक धीरे-धीरे होता है। इन मामलों में, रासायनिक क्षमता अब लघुगणक रूप से एकाग्रता पर निर्भर नहीं है।

    फ़िक का पहला नियम संपादित करें

    कण प्रवाह घनत्व कणों के निर्देशित आंदोलन (सांख्यिकीय माध्य) के बारे में एक मात्रात्मक बयान देता है, i। एच। पदार्थ की मात्रा के कितने कण प्रति समय एक क्षेत्र के माध्यम से चलते हैं जो प्रसार की दिशा के लंबवत है, जाल। दिया गया समीकरण सामान्य मामले पर भी लागू होता है कि प्रसार गुणांक स्थिर नहीं है, लेकिन एकाग्रता पर निर्भर करता है (लेकिन सख्ती से बोलना यह अब फिक के पहले कानून का बयान नहीं है)।

    नर्नस्ट-प्लैंक समीकरण को फिक के नियम के विस्तार के रूप में देखा जा सकता है।

    फिक का दूसरा नियम (प्रसार समीकरण) संपादित करें

    एक-आयामी मामले के लिए निरंतरता समीकरण और अंतर समीकरण संपादित करें

    निरंतरता समीकरण (द्रव्यमान का संरक्षण) की सहायता से

    फिक के पहले नियम से प्रसार समीकरण का परिणाम है

    निरंतर प्रसार गुणांक के लिए यह परिणाम देता है

    यह अस्थायी और स्थानीय एकाग्रता अंतर के बीच संबंध का प्रतिनिधित्व करता है और इसलिए फिक के पहले कानून के विपरीत, अस्थिर प्रसार का प्रतिनिधित्व करने के लिए उपयुक्त है, जो समय के साथ स्थिर होने वाले प्रसार प्रवाह का वर्णन करता है। इस अंतर समीकरण को हल करने के लिए कई विश्लेषणात्मक और संख्यात्मक दृष्टिकोण हैं, हालांकि, प्रारंभिक और सीमा स्थितियों पर बहुत अधिक निर्भर करते हैं।

    गणितीय दृष्टिकोण से, प्रसार समीकरण ऊष्मा चालन समीकरण के समान है, इसके गणितीय गुण और संभावित समाधान वहाँ के लेख में दिए गए हैं।

    त्रि-आयामी मामले के लिए विभेदक समीकरण संपादित करें

    त्रि-आयामी प्रसार के मामले को फिक के दूसरे कानून के साथ अपने सबसे सामान्य रूप में वर्णित किया जा सकता है:

    नाबला ऑपरेटर के साथ ∇ < डिस्प्लेस्टाइल नाबला>। गणितीय दृष्टिकोण से, यह प्रसार समीकरण (त्रि-आयामी) ऊष्मा चालन समीकरण के समान है; इसके गणितीय गुण और संभावित समाधान वहाँ के लेख में दिए गए हैं। इस समीकरण को हल करने में आमतौर पर समय लगता है और, विचाराधीन क्षेत्र के आधार पर, केवल संख्यात्मक रूप से संभव है।

    स्थिर मामले में, मैं। एच। के लिये

    यदि प्रसार गुणांक भी आइसोट्रोपिक है, तो लैपलेस प्रकार का एक अंतर समीकरण प्राप्त होता है।

    यदि प्रसार के अलावा दिशात्मक परिवहन शामिल है, तो संवहन-प्रसार समीकरण द्वारा एकाग्रता की गतिशीलता का वर्णन किया जाता है।

    प्रसार के प्रकार संपादित करें

    चार प्रकार के प्रसार में अंतर करना आम बात है। [13] प्रसार गुणांक विभिन्न प्रकार के प्रसार के लिए भिन्न होते हैं, भले ही समान कण मानक परिस्थितियों में फैलते हों।

    आत्म प्रसार संपादित करें

    यदि किसी गैस, शुद्ध द्रव या विलयन में कोई स्थूल प्रवणता नहीं है, तो केवल वास्तविक आत्म विसरण होता है। स्व-प्रसार (अक्सर इंट्राडिफ्यूजन के रूप में भी जाना जाता है) एक ही पदार्थ के भीतर कणों का परिवहन है, उदाहरण के लिए शुद्ध पानी में पानी के अणु या NaCl समाधान में सोडियम आयन। चूंकि भौतिक और रासायनिक रूप से समान कणों के बीच अंतर करना मुश्किल है, इसे केवल बहुत प्रयास के साथ देखा जा सकता है, इसलिए आत्म-प्रसार अक्सर एक ही पदार्थ के समस्थानिक ट्रेसर के साथ अनुमानित होता है, उदाहरण के लिए 22 Na + सोडियम आयनों के लिए। यह माना जाता है कि ट्रेसर जोड़कर बनाया गया ग्रेडिएंट नगण्य रूप से छोटा है। स्व-प्रसार ब्राउनियन आणविक गति का वर्णन करने के लिए एक मॉडल है। मापा प्रसार गुणांक को 2 = 2 डी < डिस्प्लेस्टाइल सिग्मा ^ <2> = 2 डी> का उपयोग करके प्रति समय अवधि में एक कण के औसत वर्ग विस्थापन में परिवर्तित किया जा सकता है। [7]

    फील्ड ग्रेडिएंट एनएमआर स्व-प्रसार गुणांक को मापने के लिए एक विशेष रूप से उपयुक्त तरीका है। यहां कोई समस्थानिक ट्रेसर की आवश्यकता नहीं है, क्योंकि भौतिक और रासायनिक रूप से समान कणों को कण में स्थित परमाणु नाभिक के परमाणु स्पिन प्रीसेशन चरण के माध्यम से अलग किया जा सकता है। इस एनएमआर तकनीक के साथ, शुद्ध तरल पदार्थ के साथ-साथ जटिल, द्रव मिश्रण में स्व-प्रसार गुणांक बहुत सटीक रूप से निर्धारित किया जा सकता है। [14] शुद्ध पानी के स्व-प्रसार गुणांक को बेहद सटीक रूप से मापा गया है और इसलिए इसे अक्सर संदर्भ मूल्य के रूप में उपयोग किया जाता है। 25 डिग्री सेल्सियस पर यह 2.299 · 10 −9 m² · s −1 और 4 ° C पर 1.261 · 10 −9 m² · s −1 है। [15]

    अनुरेखक प्रसार संपादित करें

    ट्रेसर डिफ्यूजन दूसरे पदार्थ के घोल में एक पदार्थ की कम सांद्रता का प्रसार है। अनुरेखक प्रसार स्व-प्रसार से भिन्न होता है जिसमें किसी अन्य पदार्थ के एक लेबल वाले कण का उपयोग अनुरेखक के रूप में किया जाता है, उदा। बी 42 के + NaCl समाधान में। रेडियोधर्मी या फ्लोरोसेंस-चिह्नित ट्रेसर अक्सर उपयोग किए जाते हैं क्योंकि उन्हें बहुत अच्छी तरह से पता लगाया जा सकता है। अनंत तनुकरण पर, स्वयं और अनुरेखक प्रसार के प्रसार गुणांक समान होते हैं।

    क्लासिक फिकियन डिफ्यूजन एडिट

    यह अपेक्षाकृत मजबूत ढाल के साथ प्रसार को दर्शाता है। इस प्रकार के प्रसार के साथ, प्रसार गुणांक का अनुमान सबसे अच्छा संभव है।

    प्रति-प्रसार संपादित करें

    काउंटर डिफ्यूजन तब होता है जब विरोधी ग्रेडिएंट मौजूद होते हैं, जिससे कण विपरीत दिशाओं में फैल जाते हैं।

    गैसों का प्रसार संपादित करें

    सिद्धांत रूप में, गैसों में कणों का प्रसार उनकी नियमितता के संबंध में तरल पदार्थों में घुले हुए कणों के प्रसार से भिन्न नहीं होता है। हालांकि, प्रसार की गति (तुलनीय ग्रेडिएंट्स के साथ) यहां अधिक परिमाण के आदेश हैं, क्योंकि गैसों में अलग-अलग कणों की गति काफी तेज है। मल्टीकंपोनेंट सिस्टम में तनु गैसों के प्रसार को मैक्सवेल-स्टीफन डिफ्यूजन मॉडल के साथ वर्णित किया जा सकता है।

    ठोस पदार्थों में विसरण संपादित करें

    एक पूर्ण क्रिस्टल जाली में, प्रत्येक जाली कण अपनी निश्चित जाली स्थिति के चारों ओर घूमता है और इसे छोड़ नहीं सकता है। इसलिए क्रिस्टलीय ठोस में विसरण के लिए एक आवश्यक पूर्वापेक्षा जाली दोषों की उपस्थिति है। केवल इस स्थिति के माध्यम से परमाणु या आयन अपना स्थान बदल सकते हैं, और इस प्रकार एक बड़े पैमाने पर स्थानांतरण हो सकता है। विभिन्न तंत्र बोधगम्य हैं: [16]

    • कण जाली में "कूदते" हैं ताकि जाली जाली के माध्यम से चले और कणों का शुद्ध प्रवाह हो। इस क्रियाविधि को किर्केंडल प्रभाव द्वारा प्रदर्शित किया गया था। ग्रिड के बीच रिक्त स्थान के माध्यम से ले जाएँ। रिक्तियों के माध्यम से प्रसार की तुलना में, यह बहुत अधिक प्रसार गुणांक की ओर जाता है। यह तंत्र प्रयोगात्मक रूप से सिद्ध भी हो चुका है।
    • दो कण स्थान बदलते हैं या कई कणों के बीच रिंग एक्सचेंज होते हैं। इस काल्पनिक तंत्र की अभी तक प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि नहीं की गई है।
    • यदि अर्धचालकों में मुक्त आवेश वाहक पर्याप्त प्रकीर्णन का अनुभव करते हैं (जैसे फोनन, इलेक्ट्रॉनों और अशुद्धियों से), तो वे भी विसरित रूप से फैलते हैं।

    क्रिस्टल में विसरण को फिक के नियमों द्वारा भी वर्णित किया जा सकता है। हालांकि, प्रसार गुणांक स्थानिक दिशा (अनिसोट्रॉपी) पर निर्भर कर सकते हैं। प्रसार गुणांक, जो आइसोट्रोपिक मामले में अदिश होते हैं, फिर एक दूसरे क्रम के टेंसर बन जाते हैं, जिसे डिफ्यूजन टेंसर कहा जाता है। इसलिए विसरण पथ ठोस पदार्थों में विसरण प्रक्रियाओं का वर्णन करने के लिए एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है।

    अनिसोट्रॉपी के मामले में, उदाहरण के लिए, फिक का पहला कानून निम्नानुसार लिखा गया है:

    एक 3 × 3 मैट्रिक्स है जिसे डिफ्यूजन टेंसर (या डिफ्यूजन मैट्रिक्स) कहा जाता है। यह मैट्रिक्स सममित है और इसलिए इसमें केवल छह स्वतंत्र घटक हैं।

    गैर-क्रिस्टलीय (अनाकार) ठोस पदार्थों में प्रसार यांत्रिक रूप से क्रिस्टल के समान होता है, हालांकि नियमित और अनियमित जाली साइटों के बीच कोई अंतर नहीं होता है। इस तरह की प्रक्रियाओं को गणितीय रूप से तरल पदार्थ में प्रसार के रूप में वर्णित किया जा सकता है।

    फोककर-प्लैंक समीकरण संपादित करें

    मौजूदा क्षमता के कारण एक अतिरिक्त ड्राइविंग चर का मतलब है कि समान वितरण अब स्थिर स्थिति से मेल नहीं खाता है। इसके लिए सिद्धांत फोककर-प्लैंक समीकरण द्वारा प्रदान किया गया है।

    विशेष मामला: विषम प्रसार संपादित करें

    ऊपर वर्णित प्रसार प्रक्रियाओं में, जिसे फ़िक के प्रसार समीकरण द्वारा वर्णित किया जा सकता है, विसरित कणों का माध्य वर्ग विस्थापन ⟨Δ x 2⟩ (t) < displaystyle langle Delta x ^ <2> rangle (t)> (अर्थात समय t < displaystyle t> के बाद उनके प्रारंभिक बिंदु तक कणों की औसत दूरी) समय के समानुपाती:

    यह नियम ब्राउन की आणविक गति के सिद्धांत का अनुसरण करता है। हालांकि, कोशिकाओं में अन्य नियमितताएं भी देखी जा सकती हैं, उदाहरण के लिए कोशिका के कोशिका द्रव्य के माध्यम से मैक्रोमोलेक्यूल्स की गति में। ऑर्गेनेल और (मैक्रो) अणुओं के साथ घनी आबादी वाला यह माध्यम, एक धीमी गति से प्रसार आंदोलन की ओर जाता है जो एक शक्ति कानून का पालन करता है। निम्नलिखित तब लागू होता है:

    विशेष मामला: सुगम प्रसार (जीव विज्ञान) संपादित करें

    जीव विज्ञान में, सुगम प्रसार या पारगम्यता कुछ पदार्थों के लिए एक बायोमेम्ब्रेन में अधिक आसानी से प्रवेश करने की संभावना का वर्णन करती है, जो वास्तव में उनके आकार, आवेश, ध्रुवता आदि के कारण संभव होगा। कुछ प्रोटीन, तथाकथित सुरंग प्रोटीन, कोशिका झिल्ली के माध्यम से एक सुरंग बनाते हैं, जो इसके व्यास और / या इसके आवेश वितरण के कारण, कुछ पदार्थों को "बंद" झिल्ली (जैसे आयन चैनल) की तुलना में अधिक आसानी से पारित करने की अनुमति देता है।

    शर्तें प्रसार तथा विसरणशीलता अक्सर जर्मन शब्द के बजाय ध्वनिकी के क्षेत्र में उपयोग किया जाता है विसरण उपयोग किया गया। अंग्रेजी से गलत अनुवाद इसमें योगदान देता है।


    सॉफ्टवेयर के लिए आवश्यकताएँ

    HTML5 सिम:

    नए HTML5 सिमुलेशन आईपैड और क्रोमबुक के साथ-साथ पीसी, मैक और लिनक्स सिस्टम पर भी चलते हैं।

    आईपैड:
    आईओएस 9+ सफारी
    HTML5 PhET सिमुलेशन iPad2 और उच्चतर द्वारा समर्थित हैं। iPad संगत सिमुलेशन यहां पाए जा सकते हैं।

    एंड्रॉयड:
    आधिकारिक तौर पर समर्थित नहीं है। यदि आप Android पर HTML5 सिम्युलेशन का उपयोग करते हैं, तो हम Google Chrome और Android 4.1+ के नवीनतम संस्करण की अनुशंसा करते हैं।

    क्रोमबुक:
    गूगल क्रोम का नवीनतम संस्करण
    सभी HTML5 और Flash PhET सिम्युलेशन Chromebook पर समर्थित हैं। आप यहां एक सूची पा सकते हैं।

    विंडोज सिस्टम:
    Microsoft Edge और Internet Explorer 11, Firefox का नवीनतम संस्करण, Google Chrome का नवीनतम संस्करण।

    मैकिंटोश सिस्टम:
    OS 10.9.5 या बाद का संस्करण, Safari 9+, Firefox का नवीनतम संस्करण, Chrome का नवीनतम संस्करण।

    लिनक्स सिस्टम:
    आधिकारिक तौर पर समर्थित नहीं है। अगर आपको कोई समस्या है तो कृपया [email protected] से संपर्क करें।

    जावा और फ्लैश सिम:

    जावा और फ्लैश सिमुलेशन अधिकांश पीसी, मैक और लिनक्स सिस्टम पर चलते हैं। मूल सिमुलेशन शुरू करने के लिए विस्तृत सिस्टम आवश्यकताएँ:

    विंडोज सिस्टम:
    विंडोज 10, 8.1, 7
    रैम: 256 एमबी
    ब्राउज़र: माइक्रोसॉफ्ट एज और इंटरनेट एक्सप्लोरर 11, फायरफॉक्स, क्रोम
    जावा का नवीनतम संस्करण

    मैकिंटोश सिस्टम:
    मैक ओएस एक्स 10.9.5+
    स्थापना के लिए व्यवस्थापक अधिकार।
    मैक ओएस एक्स पर ओरेकल जावा के लिए 64-बिट ब्राउज़र (जैसे सफारी, फ़ायरफ़ॉक्स या क्रोम) की आवश्यकता है।
    जावा का नवीनतम संस्करण

    लिनक्स सिस्टम:
    ओरेकल लिनक्स 5.5 + 1
    Oracle Linux 6.x (32-बिट), 6.x (64-बिट) 2
    Oracle Linux 7.x (64-बिट) 2
    Red Hat Enterprise Linux 5.5 + 1, 6.x (32-बिट), 6.x (64-बिट) 2
    उबंटू लिनक्स 12.04 एलटीएस, 13.x
    सुज लिनक्स एंटरप्राइज सर्वर 10 SP2 +, 11.x
    ब्राउज़र: फ़ायरफ़ॉक्स, क्रोम
    जावा का नवीनतम संस्करण



टिप्पणियाँ:

  1. Iulian

    बुद्धिमान वस्तुएं, कहते हैं)

  2. Achaius

    यह पढ़ना दिलचस्प था, लेकिन यह थोड़ा सूखा लिखा गया था। अधिक पढ़ें :)

  3. Ben-Ami

    पूरी तरह से हम आपके विचार साझा करते हैं। .

  4. Kazitaur

    मुझे लगता है आपको गलतफहमी हुई है। आइए इस पर चर्चा करें।

  5. Erkerd

    व्यवस्थापक और पाठकों को क्रिसमस की बधाई!

  6. Xabiere

    दी, एक महान वाक्य

  7. Laec

    बिलकुल सही! यह एक अच्छा विचार है। मैं तुम्हारे साथ हूं, मैं तुम्हारा समर्थन करता हूं।



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