विषय
- टीएल; डीआर (बहुत लंबा; डिडंट रीड)
- ग्राहम डिफ्यूजन का नियम
- डिफ्यूज़ के फिक के नियम
- प्रसार दरों के बारे में अन्य रोचक तथ्य
कण गति के कारण विक्षेप होता है। यादृच्छिक गति में कण, गैस के अणुओं की तरह, ब्राउनियन गति के बाद एक दूसरे में टकराते हैं, जब तक कि वे किसी दिए गए क्षेत्र में समान रूप से फैलते हैं। प्रसार तब अणुओं का प्रवाह उच्च सांद्रता वाले क्षेत्र से कम सांद्रता वाले क्षेत्र तक होता है, जब तक कि संतुलन नहीं पहुंच जाता। संक्षेप में, प्रसार किसी विशेष स्थान पर या दूसरे पदार्थ में गैस, तरल या ठोस फैलाव का वर्णन करता है। डिफ्यूजन के उदाहरणों में एक इत्र की सुगंध पूरे कमरे में फैलती है, या एक कप पानी में फैलने वाले हरे रंग के भोजन की एक बूंद होती है। प्रसार दरों की गणना करने के कई तरीके हैं।
टीएल; डीआर (बहुत लंबा; डिडंट रीड)
याद रखें कि "दर" शब्द समय के साथ मात्रा में परिवर्तन को दर्शाता है।
ग्राहम डिफ्यूजन का नियम
19 वीं शताब्दी की शुरुआत में, स्कॉटिश रसायनशास्त्री थॉमस ग्राहम (1805-1869) ने मात्रात्मक संबंध की खोज की जो अब उनके नाम को दर्शाता है। ग्राहम के नियम में कहा गया है कि दो गैसीय पदार्थों की प्रसार दर उनके दाढ़ जन के वर्गमूल के व्युत्क्रमानुपाती होती है। इस संबंध में, यह पाया गया कि एक ही तापमान पर पाई जाने वाली सभी गैसें एक ही औसत गतिज ऊर्जा को प्रदर्शित करती हैं, जैसा कि गैसों के काइनेटिक सिद्धांत में समझा जाता है। दूसरे शब्दों में, ग्राहम का नियम गैसीय अणुओं का एक सीधा परिणाम है, जब वे एक ही तापमान पर एक ही औसत गतिज ऊर्जा रखते हैं। ग्राहम के नियम के लिए, प्रसार गैसों के मिश्रण का वर्णन करता है, और प्रसार दर उस मिश्रण की दर है। ध्यान दें कि ग्राहम ऑफ़ डिफ्यूज़न को ग्राहम ऑफ़ एफ़्यूज़न भी कहा जाता है, क्योंकि इफ़्यूज़न प्रसार का एक विशेष मामला है। उच्छेदन वह परिघटना है जब गैसीय अणु एक छोटे छिद्र के माध्यम से एक निर्वात, खाली स्थान या कक्ष में भाग जाते हैं। प्रवाह दर उस गति को मापता है जिसके द्वारा उस गैस को उस वैक्यूम, खाली स्थान या कक्ष में स्थानांतरित किया जाता है। एक शब्द समस्या में प्रसार दर या प्रवाह दर की गणना करने का एक तरीका ग्राहम के कानून के आधार पर गणना करना है, जो गैसों के दाढ़ द्रव्यमान और उनके प्रसार या प्रवाह दर के बीच संबंध को व्यक्त करता है।
डिफ्यूज़ के फिक के नियम
19 वीं शताब्दी के मध्य में, जर्मन में जन्मे चिकित्सक और फिजियोलॉजिस्ट एडोल्फ फिक (1829-1901) ने एक द्रव झिल्ली के पार गैस के व्यवहार को नियंत्रित करने वाले कानूनों का एक समूह तैयार किया। डिफ्यूजन का पहला नियम यह बताता है कि किसी विशिष्ट क्षेत्र में किसी निश्चित समय में कणों का प्रवाह, या किसी विशेष क्षेत्र में शुद्ध गति, ग्रेडिएंट की गति के सीधे आनुपातिक है। Fick के पहले कानून के रूप में लिखा जा सकता है:
प्रवाह = -D (dC (dx)
जहां (डी) प्रसार गुणांक को संदर्भित करता है और (डीसी / डीएक्स) ग्रेडिएंट है (और पथरी में एक व्युत्पन्न है)। फ़िक फ़र्स्ट लॉ ने मौलिक रूप से कहा है कि ब्राउनियन गति से यादृच्छिक कण आंदोलन उच्च सांद्रता वाले क्षेत्रों से कम सांद्रता वाले कणों के बहाव या फैलाव की ओर जाता है - और यह बहाव दर, या प्रसार दर, घनत्व के ढाल के समानुपाती है, लेकिन में उस ढाल के विपरीत दिशा (जो कि स्थिरांक के सामने नकारात्मक चिह्न के लिए खाता है)। जबकि फ़िक का पहला नियम डिफ्यूज़न का वर्णन करता है कि इसमें कितना फ़्लक्स है, यह वास्तव में फ़िक का दूसरा नियम ऑफ़ डिफ्यूज़न है जो आगे प्रसार की दर का वर्णन करता है, और यह आंशिक अंतर समीकरण का रूप लेता है। फ़िक का दूसरा नियम सूत्र द्वारा वर्णित है:
टी = (१) ÷ )एक्स2
जिसका अर्थ है कि फैलने का समय दूरी, x के वर्ग के साथ बढ़ता है। अनिवार्य रूप से, फ़िक के पहले और दूसरे कानूनों के डिफ्यूजन से यह जानकारी मिलती है कि एकाग्रता ग्रेडिएंट्स प्रसार दरों को कैसे प्रभावित करते हैं। दिलचस्प रूप से पर्याप्त है, वाशिंगटन विश्वविद्यालय ने एक किन्नर के रूप में एक डाइट तैयार की है ताकि यह याद रखने में मदद मिल सके कि फ़िक के समीकरण प्रसार दर की गणना करने में कैसे मदद करते हैं: “फ़िक कहता है कि एक अणु कितना जल्दी फैल जाएगा। डेल्टा पी बार डी के ऊपर एक समय कश्मीर का उपयोग करने के लिए कानून है ...। दबाव अंतर, सतह क्षेत्र और स्थिर कश्मीर को एक साथ गुणा किया जाता है। वे प्रसार की सटीक दर निर्धारित करने के लिए प्रसार अवरोध द्वारा विभाजित हैं। "
प्रसार दरों के बारे में अन्य रोचक तथ्य
विक्षेप ठोस, द्रव या गैसों में हो सकता है। बेशक, प्रसार गैसों में सबसे तेजी से होता है और ठोस पदार्थों में सबसे धीमा होता है। कई कारकों से प्रसार दर प्रभावित हो सकती है। उदाहरण के लिए, तापमान में वृद्धि, प्रसार दर में तेजी लाती है। इसी प्रकार, कण को विसरित किया जा रहा है और जिस पदार्थ में यह फैल रहा है वह प्रसार दर को प्रभावित कर सकता है। ध्यान दें, उदाहरण के लिए, ध्रुवीय अणु पानी की तरह ध्रुवीय मीडिया में तेजी से फैलते हैं, जबकि नॉनपोलर अणु विसर्जित होते हैं और जिससे पानी में एक कठिन समय फैलता है। सामग्री का घनत्व अभी तक प्रसार दर को प्रभावित करने वाला एक अन्य कारक है। जाहिर है, भारी गैसें अपने लाइटर समकक्षों की तुलना में कहीं अधिक धीरे-धीरे फैलती हैं। इसके अलावा, बातचीत के क्षेत्र का आकार प्रसार दरों को प्रभावित कर सकता है, एक बड़े क्षेत्र में तेजी से एक छोटे से क्षेत्र के माध्यम से फैलाने वाले घर के खाना पकाने की सुगंध से इसका सबूत है।
इसके अलावा, अगर प्रसार एक सांद्रता प्रवणता के विरुद्ध होता है, तो ऊर्जा का कुछ रूप होना चाहिए जो विसरण को सुगम बनाता है। विचार करें कि कैसे पानी, कार्बन डाइऑक्साइड और ऑक्सीजन निष्क्रिय प्रसार (या परासरण, पानी के मामले में) द्वारा कोशिका झिल्ली को आसानी से पार कर सकते हैं। लेकिन अगर एक बड़े, गैर-लिपिड घुलनशील अणु को कोशिका झिल्ली से गुजरना पड़ता है, तो सक्रिय परिवहन की आवश्यकता होती है, जो कि जहां एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) के उच्च-ऊर्जा अणु सेलुलर झिल्ली के प्रसार की सुविधा के लिए कदम है।