Diffusione e effusione: analogie e differenze

La diffusione e l’effusione, nonostante l’assonanza tra i due termini, si  riferiscono a fenomeni diversi
La principale differenza tra i due termini è che la diffusione è il movimento delle particelle attraverso un gradiente di concentrazione mentre l’effusione è il movimento delle molecole di gas attraverso piccoli fori

Inoltre, la diffusione descrive il movimento di molecole solide, liquide e gassose mentre solo i gas subiscono effusione.

Diffusione

La diffusione è una caratteristica della materia determinata dal movimento delle sue particelle che determina la miscelazione di molecole tra loro nello spazio in assenza di una barriera.

All’aumentare della temperatura della sostanza disperdente, aumenta anche la velocità di diffusione che nei gas è più veloce, mentre nei solidi è la più lenta. Tuttavia i gas non diffondono nella stessa misura: quelli più densi si mescolano a una velocità inferiore rispetto ai gas più leggeri. La diffusione avviene sia nei liquidi che nei solidi.

Un esempio è quello di una goccia di caffè in una tazza di latte in cui le sostanze che costituiscono la goccia di caffè si muovono miscelandosi al latte e tale moto continua fino all’ottenimento di una miscela di concentrazione uniforme.

diffusione
Nell’ambito dello studio dei fenomeni di trasporto si descrivono le variazioni di concentrazione nei materiali in cui sono in atto fenomeni di diffusione molecolare in assenza di diffusione termica. Esse sono descritte come leggi di Fick dal fisiologo tedesco Adolf Fick, che per primo le sviluppò nel 1855.

Effusione

L’effusione è il movimento delle molecole di gas da un contenitore all’altro attraverso un minuscolo foro.

Il gradiente di concentrazione delle molecole di gas tra entrambi i lati dell’apertura genera un gradiente di pressione attraverso l’apertura. E questo gradiente di pressione funge da principale forza motrice che sposta le molecole di gas dalla concentrazione più alta di gas a una concentrazione più bassa attraverso l’apertura.

effusione
Nel 1846 il chimico scozzese Thomas Graham scoprì che la velocità di effusione di un gas è inversamente proporzionale alla radice quadrata della sua massa molare. Queste costatazioni sono espresse dalla legge di Graham che prende il nome dello scienziato. Ciò significa che i gas con massa molare minore  hanno velocità di effusione maggiore.

Analogie e differenze

Si riportano in tabella le principali differenze

Effusione Diffusione
Movimento di particelle gassose attraverso un piccolo foro Movimento di particelle (atomi, ioni o molecole) da una regione dove hanno concentrazione maggiore a una con concentrazione minore
Avviene solo con i gas Avviene con solidi, liquidi e gas
Il movimento avviene attraverso un piccolo foro Il movimento avviene liberamente in tutto lo spazio
Un gradiente di concentrazione genera un gradiente di pressione Il gradiente di concentrazione è la forza trainante
Non avviene collisione tra le molecole Si verifica una collisione tra le molecole
Avviene in modo più efficiente a causa della differenza di pressione Avviene in modo meno efficiente

 

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