פעפוע (דיפוזיה) הוא פיזור של חומר ממקום שבו ריכוזו גבוה למקום שבו הוא נמוך. התהליך נוצר מתנועה אקראית ומתמדת של חלקיקים, שנובעת מהאנרגיה הקינטית שלהם. כתוצאה מזה החומר מתערבב בהדרגה עד שריכוזו מתאזן על פני הנפח הזמין.
החוק השני של התרמודינמיקה מסביר מדוע פעפוע קורה: המערכות נוטות להגביר את האנטרופיה, מדד לפיזור האנרגיה. זו תופעה סטטיסטית: הסיכוי שכל החלקיקים ירוכזו במקום אחד הוא זעום. דוגמה פשוטה היא עשן שנכנס לחדר ומתפזר לכל הכיוונים.
אדולף פיק תיאר ב־1855 חוקיים מתמטיים לתיאור הדיפוזיה. הוא הראה שקיימת מקבילות בין דיפוזיה להתפזרות חום. החוקים של פיק מספקים כלים לחישוב קצב ופיזור החומר.
החוק הראשון אומר שהשטף של חומר (הכמות שזורמת) פרופורציונלי לגרדיאנט הריכוז. גרדיאנט הוא השינוי בריכוז ממקום למקום. כלומר חומר זורם במהירות רבה יותר כאשר ההבדל בריכוז גדול.
החוק השני מתאר כיצד הריכוז משתנה בזמן. הוא מתקבל מהחוק הראשון יחד עם משוואת המשמר (משוואת רציפות). בתנאים פשוטים ניתן להשתמש במשוואת הדיפוזיה כדי לחזות כיצד ריכוזים משתנים עם הזמן.
פעפוע חשוב בכימיה, בחומרים ובביולוגיה. הוא משפיע על יצירת מוליכים למחצה בתעשייה ועל שמירה על תכונות מתכות. גזים עלולים לדלוף מכלי אחסון בגלל פעפוע. מעבר חומרים דרך ממברנות פולימריות הוא דוגמה נוספת. בתחום הביולוגי החמצן עובר בנאדיות הריאה אל כלי הדם בפעפוע, ותאינו משתמשים בפעפוע כדי לקבל חמצן ולפלוט פחמן דו־חמצני. גם תופעות יומיומיות נגרמות מפעפוע, למשל טיפת צבע במים או התפזרות עשן בחדר.
במוצקים פעפוע איטי מאוד ביחס לנוזלים ולגזים. דוגמה: אצל שכבת עופרת ושכבת זהב בטמפרטורת החדר, לאחר שנים של מגע יתפתח אזור תערובת דק.
הקצב תלוי בטמפרטורה (יותר חום, יותר תנועה), בצמיגות הסביבה, בגודל החלקיקים ובדרגת ההבדל בריכוז. בנוסף, מצב הצבירה משפיע: גזים מתפזרים מהר יותר מנוזלים, ומוצקים איטיים מאוד.
פעפוע (דיפוזיה) הוא פיזור של חומר ממקום צפוף למקום פחות צפוף. זה קורה כי חלקיקים זזים לוכדי. אנרגיה קינטית היא האנרגיה שגורמת לחלקיקים לזוז.
החלקיקים נעים אקראית. בגלל זה החומר מתפזר ואינו נשאר במקום אחד. דוגמה: עשן שממלא חדר.
מדענים ניסחו חוקים כדי לתאר פעפוע. אדולף פיק כתב חוקים אלה במאה ה־19.
החוק אומר: חומר זורם מאזור בעל ריכוז גבוה לאזור בעל ריכוז נמוך. גרדיאנט הוא פשוט ההפרש בין ריכוזים.
החוק מסביר איך הריכוז משתנה עם הזמן. הוא עוזר לחזות איך דבר יתפזר.
פעפוע חשוב בחיים: חמצן עובר מהריאות לדם בתהליך זה. טיפת צבע במים מתפזרת בגלל פעפוע. פעפוע עוזר גם בתהליכים בתעשייה.
במוצקים הפעפוע איטי מאוד. אפילו אחרי שנים השילוב בין שני מתכות יכול להיות דק.
הדבר תלוי בטמפרטורה, בצמיגות, ובגודל החלקיקים. גזים מתפזרים מהר יותר מנוזלים, ונוזלים מהר יותר ממוצקים.
תגובות גולשים