ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการแพร่กระจายและการไหลล้นคือการแพร่เกิดขึ้นเมื่อรูในสิ่งกีดขวางนั้นใหญ่กว่าเส้นทางที่ไม่มีก๊าซเฉลี่ย แต่การไหลออกเกิดขึ้นเมื่อรูในสิ่งกีดขวางมีขนาดเล็กกว่าเส้นทางอิสระเฉลี่ยของ แก๊ส.
การแพร่กระจายและการไหลเป็นคุณสมบัติของก๊าซ และนักเรียนสับสนมากระหว่างคุณสมบัติเหล่านี้เนื่องจากชื่อที่ฟังดูคล้ายคลึงกัน แม้ว่าทั้งการแพร่กระจายและการไหลออกจะเกี่ยวข้องกับก๊าซ และวิธีที่ก๊าซไหลและอัตราการไหลขึ้นอยู่กับปัจจัยใด ปรากฏการณ์ทั้งสองนี้แตกต่างกัน จะกล่าวถึงลักษณะที่แตกต่างกันในบทความนี้
การแพร่กระจายคืออะไร
การแพร่กระจายของก๊าซเป็นกระบวนการของการขยายก๊าซไปสู่ปริมาตรใหม่ผ่านสิ่งกีดขวางที่มีรูซึ่งใหญ่กว่าเส้นทางว่างเฉลี่ยของก๊าซ เส้นทางอิสระเฉลี่ยคือระยะทางเฉลี่ยที่โมเลกุลของก๊าซแต่ละตัวเดินทางก่อนที่จะคอลลอยด์กับโมเลกุลของก๊าซอื่น
รูปที่ 01: ขั้นตอนการแพร่กระจาย
อย่างไรก็ตาม หากไม่มีสิ่งกีดขวาง เราจะพิจารณาหลุมขนาดใหญ่ที่ใหญ่พอที่จะครอบคลุมขอบเขตระหว่างก๊าซกับปริมาตรใหม่ (ซึ่งก๊าซจะขยายตัว) นอกจากนี้ การแพร่กระจายจะช้ากว่าเมื่อเปรียบเทียบกับการไหลออก เป็นเพราะการแพร่กระจายถูกจำกัดด้วยขนาดและพลังงานจลน์ของโมเลกุลแก๊ส
การไหลคืออะไร
การไหลเป็นสมบัติอีกอย่างหนึ่งของก๊าซที่ช่วยให้ก๊าซเคลื่อนจากบริเวณที่มีความกดอากาศสูงไปยังบริเวณที่มีความกดอากาศต่ำผ่านรูเข็มกล่าวอีกนัยหนึ่งคือกระบวนการขยายก๊าซผ่านสิ่งกีดขวางที่มีรูเล็ก ๆ หนึ่งรูหรือมากกว่า สิ่งกีดขวางป้องกันการกระจายของก๊าซเว้นแต่โมเลกุลของก๊าซจะเดินทางผ่านรู ในที่นี้ คำว่า “รูเล็ก” หมายถึงรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่าเส้นทางว่างเฉลี่ยของก๊าซ
รูปที่ 02: การไหลของแก๊ส
โดยปกติ การไหลออกจะเร็วกว่าการแพร่กระจายเนื่องจากไม่จำเป็นต้องให้โมเลกุลของแก๊สเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ โมเลกุลของก๊าซอื่นเพื่อค้นหาปลายทาง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง แรงดันลบบนแก๊สจะทำให้กระบวนการไหลออกเร็วขึ้น
การแพร่และการไหลต่างกันอย่างไร
การแพร่กระจายเกิดขึ้นเมื่อรูในสิ่งกีดขวางนั้นใหญ่กว่าเส้นทางว่างเฉลี่ยของก๊าซ ในขณะที่การไหลจะเกิดขึ้นเมื่อรูในสิ่งกีดขวางนั้นเล็กกว่าเส้นทางว่างเฉลี่ยของก๊าซนี่คือข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่างการแพร่กระจายและการหลั่งไหล นอกจากนี้ การแพร่กระจายของโมเลกุลก๊าซผ่านสิ่งกีดขวางนั้นง่ายกว่าการเคลื่อนที่ของโมเลกุลก๊าซผ่านการไหลออก สาเหตุหลักมาจากขนาดของรูในสิ่งกีดขวาง อุปสรรคมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าเส้นทางอิสระเฉลี่ยของโมเลกุลก๊าซในการแพร่ ในขณะที่สิ่งกีดขวางมีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่าเส้นทางอิสระเฉลี่ยของโมเลกุลก๊าซในกระแสน้ำ ดังนั้น นี่จึงเป็นข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่างการแพร่กระจายและการไหลออก
อย่างไรก็ตามอัตราการแพร่จะช้ากว่าเมื่อเปรียบเทียบกับการไหลออก เป็นเพราะการแพร่กระจายถูกจำกัดด้วยขนาดและพลังงานจลน์ของโมเลกุลแก๊ส นอกจากนี้ โมเลกุลของแก๊สจำเป็นต้องเคลื่อนที่ไปรอบๆ โมเลกุลของแก๊สอื่นเพื่อค้นหาปลายทางผ่านอุปสรรคที่ไม่เกิดขึ้นในการไหล
อินโฟกราฟิกด้านล่างแสดงความแตกต่างระหว่างการแพร่กระจายและการไหลออกในรูปแบบตาราง
สรุป – การแพร่กระจาย vs การไหลออก
ในบทความนี้ เราได้พูดถึงเงื่อนไขการแพร่กระจายและการไหลที่เกี่ยวกับก๊าซ ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการแพร่และการหลั่งไหลคือ การแพร่เกิดขึ้นเมื่อรูในสิ่งกีดขวางนั้นใหญ่กว่าเส้นทางอิสระเฉลี่ยของก๊าซ ในขณะที่การไหลจะเกิดขึ้นเมื่อรูในสิ่งกีดขวางนั้นเล็กกว่าเส้นทางว่างเฉลี่ยของก๊าซ