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Lorsque vous brûlez quelque chose sur le feu, la cuisine sentira le tabac. Quelques minutes plus tard, cependant, toute votre maison sentira la nourriture brûlée. C'est parce que les atomes d'aliments brûlés diffusent dans votre maison. La diffusion est le processus par lequel les atomes d'un matériau sont transférés dans un autre matériau par un mouvement atomique aléatoire. En diffusion, les atomes ont tendance à se répandre uniformément, comme lorsque la fumée passe de la concentration élevée dans la cuisine à une concentration inférieure dans toute la maison. Le taux de diffusion dépend de plusieurs facteurs.
Température
De tous les facteurs qui influencent le taux de diffusion, la température est le plus important. La température a le plus grand effet sur les taux de diffusion et constitue le facteur le plus facile à modifier. L'augmentation de la température augmente le taux de diffusion en ajoutant de l'énergie à chaque particule. Cela est dû au fait que les particules plus énergétiques rebondissent plus fréquemment les unes sur les autres et se répandent uniformément dans le volume de matériau. De même, abaisser la température abaissera le taux de diffusion en abaissant l'énergie de chaque particule.
Différence de concentration
Le taux de diffusion dépend de la différence entre les concentrations sur le matériau hôte, les différences de concentration plus élevées entraînant des taux de diffusion plus élevés. Par exemple, la diffusion à travers une paroi mince ou une membrane se produira rapidement s'il y a une forte concentration de gaz d'un côté et aucun des gaz de l'autre côté de la paroi. S'il y a déjà une quantité presque égale de gaz des deux côtés, la diffusion sera beaucoup plus lente.
Distance de diffusion
Le taux de diffusion est inversement proportionnel à la distance de diffusion du matériau. Autrement dit, des distances plus courtes entraînent des taux de diffusion plus rapides et des distances plus grandes entraînent des taux de diffusion plus lents. Cela a du sens, puisqu'un gaz diffuse à travers une paroi mince beaucoup plus rapidement qu'il ne le ferait à travers une paroi épaisse.
Matériel de diffusion et d'accueil
La vitesse de diffusion dépend également du matériau diffusant et du matériau diffusé. À une certaine température, toutes les particules ont la même énergie moyenne. Cela signifie que les atomes plus légers, tels que l'hydrogène, le carbone, l'oxygène et l'azote, voyagent plus rapidement et sont plus mobiles que les plus grands atomes tels que le cuivre ou le fer. Les matériaux constitués de ces atomes plus légers diffusent plus rapidement que les matériaux plus lourds.