Hiukkasten diffuusio
Kuva 2. Esimerkki diffuusion vaikutuksesta hiukkaspitoisuuden tasoittumiseen säiliössä.Yleisesti diffuusio tarkoittaa lämpöliikkeen aiheuttamaa molekyylien leviämistä alhaisemman pitoisuuden suuntaan. Kaasumolekyylit törmäilevät lämpöliikkeensä johdosta jatkuvasti myös hiukkasiin, mikä saa nämä liikkumaan satunnaisesti. Ilmiö on saanut nimensä kasvitieteilijä Robert Brownilta, joka vuonna 1827 tarkkaili mikroskoopilla siitepölyhiukkasia ja havaitsi niiden liikkuvan epäsäännöllisesti. Selityksen Brownin liikkeelle esitti Albert Einstein vasta 1900-luvun alussa. Kuva 1 esittää ilmamolekyylin ja hiukkasen kuvitteellisia liikeratoja.
Hiukkasten diffuusio on siis Brownin liikkeen johdosta tapahtuvaa hiukkasten nettoliikettä alhaisemman hiukkaspitoisuuden suuntaan. Kuvassa 2 esitetään, miten hiukkaspitoisuus tasoittuu ajan myötä diffuusion vaikutuksesta, kun alunperin väliseinällä laatikon vasempaan osaan rajatut hiukkaset pääsevät leviämään koko tilaan. Diffuusio on vahvasti kokoriippuvainen ilmiö, joka on merkittävä hiukkasten ja välimatkojen ollessa pieniä. Suuriin hiukkasiin kaasumolekyylien törmäykset vaikuttavat kuin hyttysen törmäys rekan tuulilasiin.
Diffuusiota hyödynnetään mm. hiukkasten mittaamisessa ja suodatuksessa.
Samantapaisia ympäristön epäsymmetriasta aiheutuvia hiukkaseen kohdistuvia voimia sanotaan foreesivoimiksi. Lämpötilagradientti aiheuttaa hiukkasten liikettä matalamman lämpötilan suuntaan (=termoforeesio), kaasun pitoisuusero taas liikettä matalamman kaasupitoisuuden suuntaan (=diffuusioforeesio). Termoforeesion vaikutuksesta kylmä seinä- tai ikkunapinta lämpöpatterin lähellä mustuu hiukkasten depositoituessa siihen.
Kuva 1. Brownin liike.
