Кіріспе Тасымалдау құбылысының жалпы теңдеуі Жылу өткізгіштік. Дифузия. Ішкі үйкеліс (тұтқырлық)

Диффузия(лат. dіffusіo – таралу, жайылу) – нақтылы дене бөлшектерінің жылулық қозғалыстарға ұшырай отырып, сол дене концентрациясының селдір аудандарына қарай жылжуы; молекула олардың жылулық қозғалысы салдарынан шекаралас орналасқан әртүрлі заттардың бір-біріне өту құбылысы. Диффузия дененің бүкіл көлеміндегі концентрация мөлшерінің бірте-бірте теңелуін, сөйтіп оның бірқалыпты сипат алуын қамтамасыз етеді. Кейбір денелердің өте шағын бөлшектері ғана емес (атомдар, молекулалар, иондар), біршама ірі түйіршіктері де диффузиялық қасиетті иемденуі мүмкін.

Диффузия жылдамдығы температураға тікелей байланысты, алайда бұл процесс газдарда өте тез, сұйықтарда одан гөрі баяу, ал қатты заттарда өте баяу өтеді.

Диффузия құбылысы барлық агрегаттық күйде, диффузияланатын заттың сол ортадағы шоғырлануы теңелгенге дейін жүре береді. Газ немесе сұйықтың молекулаларының бір орыннан екінші орынға ауысуы арқылы өз ішінде диффузиялануы өздік диффузия деп аталады. Диффузияның өту шапшаңдығы — диффузияланатын заттың тегіне және оның қандай жағдайда болуына байланысты анықталатын шама — диффузия коэффициентімен сипатталады. Диффузия коэффициентінің халықаралық бірліктер жүйесіндегі өлшеу бірлігі — м2/сек. Диффузия құбылысы табиғатта маңызды рөл атқарады: атмосфераның жер бетіне жақын орналасқан қабаттарындағы ауа құрамының біркелкі болуына ықпал етіп, өсімдіктердің дұрыс қоректенуіне жағдай туғызады.

Диффузияның екі түрі бар: қарапайым диффузия жəне жеңілдеген диффузия.

Қарапайым диффузия - ол концентрациясы жоғары ортадан концентрациясы төмен ортаға қарай заттардың өтуі, яғни заттардың ауысып өтуі концентрация градиентіне (айырмашылығына) байланысты іске асады. Концентрация градиенті дегеніміз - ол жасуша ішіндегі жəне оның сыртындағы заттар концентрациясының айырмасы. Бұл кезде заттар липидтік биқабат арқылы мембранаға бойлап еніп кеткен мембрана ақуыздары түзеді. Қарапайым диффузия жолымен су, кейбір органикалық жəне бейорганикалық иондар өтеді.

Жеңілдеген диффузия - тасымалдаушы ақуыздардың көмегімен заттардың жоғары концентрациялы ортадан төменгі концентрациялы ортаға ауысуы. Тасымалдаушы ақуыздар плазмалық мембранада болады. Бұл процесс те концентрация айырмашылығы бойынша жүреді. Бұл белгілі бір молекулаларға арнаулы тəн болады, қарапайым диффузиямен салыстырғанда тезірек жүреді. Амин қышқылдары, моносахаридтер, нуклеотидтер, глицерол жəне əр түрлі иондар үшін арнаулы тасымалдаушылар бар.

Диффузияның рөлі мен оның қолданылуы

Адам организміндегі диффузияның мәні зор.Оттек ауадан өкпенің қан тамырларына диффузия жолымен альвеол [ауа қапшықтары] қабырғалары арқылы жеңіл өтеді,одан кейін онда ери отырып,бүкіл организмге тарайды.Көмірқышқыл газы араласу арқылы қан қылтамырларынан өкпенің ауа талшықтарына өтеді.Тағамдағы қоректік заттар жасушаның ішінде араласады. Түтікшелі қалқа осмос арқылы өтетін сұйықтардағы диффузия құбылысы жануарлар мен өсімдіктер тіршілігінде маңызды рөл атқарады.Ол өсімдік тамырларының суды сіңіріп,өсімдіктер мен жануарлардың қоректі қорытуына және олардың жасушаларынан қалдықтардың шығуына әсер етеді. Диффузияның әсерінен планеталар атмосферасының химиялық құрамы бірдей болмайды. Диффузия құбылысының практикада қолданылу аясы өте кең.Металдары дәнекерлеу мен балқытып пісіру процестері пісірілген металдардың немесе негізгі метал мен дәнекердің диффузиясына негізделген. Қант қайнату зауыттарындағы қызылшадан қантты шығарып алу да диффузия құбылысына негізделген.Қызылша сумен немесе концентрациясы аз қант ерітіндісімен жуылады.Бұл кезде қант молекулалары қызылшадан ерітіндіге өтеді.

Екі түрлі газ, екі сұйық, тіпті әр түрлі металдар бір - бірімен түйістірілгенде бірінен екіншісіне молекулалардың өздігінен өтіп араласуын диффузия деп атайды. Сондықтан диффузия кезінде осы түйістірілген екі бөліктің тығыздықтары теңескенше немесе тығыздық градиенті жойылғанға дейін масса алмасады.

Химиялық біртекті заттар үшін диффузия құбылысы Фик заңымен өрнектеледі

Диффузия коэффициенті тұрақты шама және газдардың кинетикалық теориясы бойынша 

      

(2.9)