Cara Membedakan Difusi Fickian dan Non Fickian

Perbedaan Utama – Difusi Fickian vs Non Fickian

Difusi adalah pergerakan molekul dari daerah konsentrasi tinggi ke daerah konsentrasi rendah. Dengan kata lain, molekul bergerak melalui gradien konsentrasi. Maka dari itu, faktor-faktor yang mempengaruhi gradien konsentrasi juga akan mempengaruhi difusi. Namun, difusi yang terjadi pada zat padat seperti polimer sangat berbeda dari cairan dan gas. Hukum Fick adalah seperangkat persamaan yang dapat digunakan untuk menjelaskan difusi dalam padatan. Difusi Fickian dan Non Fickian adalah dua bentuk difusi yang dijelaskan menggunakan hukum Fick. Difusi Fickian mematuhi hukum Fickian sedangkan difusi non Fickian tidak mematuhi hukum Fickian. Perbedaan yang menonjol antara Difusi Fickian dan Non Fickian adalah ada atau tidak adanya batas; tidak ada batas dalam difusi Fickian sedangkan difusi non Fickian memiliki batas tajam yang memisahkan daerah yang sangat mengembang dari daerah yang kering dan seperti kaca.

Topik bahasan kami tentang:

Apa itu Hukum Fick – Penjelasan, Hukum Pertama, Hukum Kedua 2. Apa Itu Difusi Fickian – Pengertian, Penjelasan 3. Apa Itu Difusi Non Fickian – Pengertian, Beda Jenis 4. Apa Perbedaan Difusi Fickian dan Non Fickian – Perbandingan Perbedaan Kunci

Istilah Kunci: Difusi, Difusivitas, Difusi Fickian, Hukum Pertama Fick, Hukum Kedua Fick, Difusi Non Fickian, Stres, Pembengkakan

Yang perlu anda ketahui tentang Hukum Fick

Hukum difusi Fick diperkenalkan oleh Adolf Fick pada tahun 1855. Hukum ini memberikan deskripsi difusi yang paling sederhana. Ada dua hukum Fick seperti yang diberikan di bawah ini.

Fluks molar yang melalui suatu satuan luas bahan sebanding dengan gradien konsentrasi.
Konsentrasi berubah sebagai fungsi waktu terhadap perubahan fluks terhadap posisi.

Hukum Pertama Fick

Menurut hukum pertama Fick, fluks molar (aliran zat terlarut) melalui suatu satuan luas bahan sebanding dengan gradien konsentrasi. Di sini, konstanta proporsionalitas dikenal sebagai koefisien difusi. Difusi adalah pergerakan komponen dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah melintasi gradien konsentrasi. Ini adalah ide sederhana dari hukum pertama Fick. Hukum dapat diberikan dalam persamaan matematika sebagai;

J = -D (dϕ/dx)

J adalah fluks difusi; dimensinya adalah jumlah zat per satuan luas per satuan waktu; maka satuannya adalah mol m ²s ¹.

D adalah koefisien difusi. Hal ini juga dikenal sebagai difusivitas. Dimensi komponen ini adalah luas per satuan waktu; maka satuannya adalah m ²/s.

adalah konsentrasi. Ini diberikan oleh satuan mol/m ³.

x adalah posisi zat terlarut. Dimensi untuk komponen ini adalah panjang. Ini diberikan oleh unit m.

Koefisien difusi sebanding dengan faktor-faktor berikut.

Kecepatan kuadrat dari partikel yang menyebar
Suhu
Viskositas Fluida
Ukuran Partikel

Hukum Kedua Fick

Hukum difusi kedua Fick digunakan untuk memprediksi bagaimana konsentrasi berubah dengan waktu ketika difusi terjadi. Menurut hukum kedua Fick, konsentrasi berubah sebagai fungsi waktu terhadap perubahan fluks terhadap posisi. Ini diberikan oleh persamaan diferensiasi parsial seperti di bawah ini.

/δt = D ²/δx ²

adalah konsentrasi (dimensi yang bergantung pada waktu dan lokasi (x)).

t adalah waktu (diberikan oleh s)

D adalah koefisien difusi.

X adalah posisi (diberikan oleh dimensi panjang).

Persamaan di atas diberikan untuk difusi dalam satu dimensi. Untuk dua atau lebih dimensi, persamaan yang lebih kompleks diberikan.

Yang perlu anda ketahui tentang Difusi Fickian

Dalam gas dan cairan, difusi tidak menciptakan medan tegangan. Tetapi pada zat padat, tegangan tertentu tercipta karena adanya penetran yang mengembang. Tegangan ini dapat menyebabkan retakan yang merata, yang dengan kata lain menyebabkan perubahan morfologi. Kemudian bidang pembengkakan dan tegangan ini dapat mempengaruhi difusi. Efek pembengkakan dan stres dapat berupa:

melalui perubahan morfologi
melalui perubahan kelarutan
melalui perubahan difusivitas (tergantung pada tegangan)
melalui ketergantungan tegangan fluks.

Kriteria mendasar dari difusi Fickian adalah konsentrasi permukaan mencapai nilai kesetimbangannya segera setelah perubahan kondisi dan tetap konstan melalui proses penyerapan. Sebagai contoh, dalam sistem matriks resin, segmen rantai polimer di permukaan harus segera mencapai saturasi.

Difusi Fickian jarang diamati untuk pengangkutan cairan melalui polimer kaca. Jika penyerapan massa M awalnya dapat diwakili oleh,

M = kt ⁿ

t adalah waktu, dan k dan n adalah konstanta untuk difusi Fickian, n= .

Yang perlu anda ketahui tentang Difusi Non Fickian

Difusi Non Fickian adalah difusi yang terjadi tanpa mematuhi hukum difusi Fick. Pada tahun 1946, konsep difusi non Fickian dikemukakan selama diskusi yang diadakan tentang pembengkakan dan penyusutan oleh Faraday Society. Konsep ini menyatakan bahwa dalam beberapa sistem polimer, terdapat batas-batas tajam yang bergerak secara linier terhadap waktu antara daerah yang mengembang dan tidak mengembang. Setelah sekitar 20 tahun, Alfrey menamakannya sebagai “Difusi Kasus II” yang sekarang dikenal sebagai difusi tipe non Fickian. Ada empat jenis difusi non Fickian seperti yang diberikan di bawah ini.

Difusi klasik
Difusi sigmoidal
Difusi kasus II
Difusi dua langkah

Jika penyerapan massa M awalnya dapat diwakili oleh,

M = kt ⁿ

t adalah waktu, dan k dan n adalah konstanta, maka hal-hal berikut dapat diprediksi.

Nilai n untuk difusi sigmoidal (anomali) dapat diberikan oleh: < n < 1.
Nilai n untuk difusi kasus II adalah 1.

Gambar 1: Difusi Molekuler

Karakteristik Difusi Non Fickian

Batas tajam yang memisahkan daerah yang sangat bengkak dari daerah yang kering dan seperti kaca
Bagian depan yang tajam bergerak ke dalam polimer dengan kecepatan konstan, menyebabkan jumlah cairan yang diserap meningkat secara linier seiring waktu
Prekursor Fickian kecil ada di wilayah kering di depan
Ada waktu induksi awal, di mana batas tajam terbentuk di dekat permukaan film.

Perbedaan Antara Difusi Fickian dan Non Fickian

Definisi

Difusi Fickian: Difusi Fickian adalah bentuk difusi yang mematuhi hukum Fickian.

Difusi Non Fickian: Difusi Non Fickian adalah segala bentuk difusi yang tidak mematuhi hukum Fickian.

Nilai n dalam Persamaan Penyerapan Massa

Difusi Fickian: Untuk difusi Fickian, n= dalam persamaan untuk penyerapan massa.

Difusi Non Fickian: Nilai n untuk difusi sigmoidal (anomali) dapat diberikan oleh: < n < 1 dan untuk kasus II nilai difusi n adalah 1.

Kehadiran Batas

Difusi Fickian: Tidak ada batas yang dapat diamati dalam difusi Fickian.

Difusi Non Fickian: Batas tajam yang memisahkan daerah yang sangat bengkak dari daerah yang kering dan seperti kaca dapat diamati dalam difusi non Fickian.

Gerakan Depan Tajam

Difusi Fickian: Bagian depan yang tajam tidak ada dalam difusi Fickian.

Difusi Non Fickian: Bagian depan yang tajam dalam difusi non Fickian bergerak ke dalam polimer dengan kecepatan konstan, menyebabkan jumlah cairan yang diserap meningkat secara linier seiring waktu

Kata terakhir

Difusi Fickian dan non Fickian adalah dua bentuk difusi. Difusi Fickian dapat dijelaskan menggunakan hukum Fick, tetapi bukan difusi non Fickian. Perbedaan yang menonjol antara Difusi Fickian dan Non Fickian adalah difusi Fickian mematuhi hukum Fickian sedangkan difusi non Fickian tidak mematuhi hukum Fickian.< /p>

Sumber bacaan:

“Difusi Viskoelastik (Non Fickian).” Jurnal Teknik Kimia Kanada, v
ol. 83, Desember 2005, hlm. 913–915., Tersedia di sini . 2. “Siklopedia Multifisika.” COMSOL, Tersedia di sini . 3. “Hukum difusi Fick.” Wikipedia, Wikimedia Foundation, 22 Januari 2018, Tersedia di sini .

Sumber gambar:

“DiffusionMicroMacro” Oleh Sbyrnes321 – Karya sendiri (Domain Publik) melalui Commons Wikimedia