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ストーブで何かを燃やすと、キッチンはスモーキーな匂いがします。しかし、数分後、あなたの場所全体が焦げた食べ物の匂いがします。それは焦げた食べ物の原子があなたの家に拡散するからです。拡散とは、ランダムな原子運動を通じて、ある物質の原子が別の物質に移動するプロセスです。拡散では、原子が均等に広がる傾向があります。これは、煙が台所の高濃度から家中の低濃度に移動するときです。拡散速度はいくつかの要因に依存します。
温度
拡散速度に影響するすべての要因の中で、温度が最も重要です。温度は拡散速度に最も大きな影響を与え、変更が最も簡単な要因です。温度を上げると、各粒子にエネルギーが追加され、拡散速度が上がります。これは、より多くのエネルギーを持つ粒子が互いに頻繁に跳ね返り、材料ボリューム全体に均等に広がるためです。同様に、温度を下げると、各粒子のエネルギーが下がるため、拡散速度が下がります。
濃度差
拡散速度は、ホスト材料全体の濃度差に依存し、濃度差が大きいと拡散速度が高くなります。たとえば、壁の片側に高濃度のガスがあり、壁の反対側にガスがまったくない場合、薄い壁または膜を介した拡散がすぐに発生します。両側にすでにほぼ等しい量のガスがある場合、拡散はずっと遅くなります。
拡散距離
拡散速度は、材料が拡散する距離に反比例します。つまり、距離が小さいほど拡散速度が速くなり、距離が大きいほど拡散速度が遅くなります。ガスは厚い壁を拡散するよりもはるかに速く薄い壁を拡散するため、これは理にかなっています。
拡散およびホスト材料
拡散速度は、拡散する材料と拡散する材料の両方にも依存します。特定の温度で、すべての粒子は同じ平均エネルギーを持ちます。つまり、水素、炭素、酸素、窒素などの軽い原子は、銅や鉄などの大きな原子よりも速く移動し、移動しやすいことを意味します。これらの軽い原子で作られた材料は、重い材料よりも速く拡散します。