拡散と浸出の決定的な違いは、バリア層の空洞がガスの平均自由領域より大きい場合に拡散が起こり、バリア層の空洞がガスの平均自由領域より小さい場合に浸出が起こることである。

拡散と滲出は気体の性質であり、発音が似ているため、生徒たちはこの性質を混同していた。拡散と滲出はどちらも気体が関与し、気体がどのように流れ、この流量がどのような要因に依存するかは異なるが、この2つの現象は異なるものである。今回は、その違いについてご紹介します。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. 拡散とは 3. 滲出とは 4. 並置 - 拡散と滲出の表形式 5. まとめ

拡散は何ですか？

気体の拡散は、気体の平均自由領域より大きい穴のあいたバリアを通して、新しい体積に気体を膨張させるプロセスである。平均自由距離は、1つの気体分子が他の気体分子とゲルを形成するまでに移動する平均距離である。

図01：拡散プロセス

しかし、ポテンシャル障壁がない場合、ガスと新しい体積（ガスが膨張する体積）の境界を覆うほどの大きな穴があると考える。さらに、拡散は浸透圧よりも遅い。これは、拡散が気体分子の大きさと運動エネルギーによって制限されるためである。

溶出は何ですか？

滲出とは、ピンホールを介して高圧領域から低圧領域へ移動することができる気体のもう一つの性質である。つまり、気体が1つ以上の小さな穴の障壁を通過して膨張する過程であり、気体分子がたまたまこの穴を通過しない限り、この障壁によって気体の流通が妨げられるのである。ここで、「小孔」とは、ガスの平均的な自由範囲よりも小さい直径を持つ孔のことを指す。

図02：ガスの染み出し

一般に、気体分子は目的地を見つけるために他の気体分子の周りを移動する必要がないため、浸透圧は拡散より速い。具体的には、ガスに負圧をかけることで、浸透圧を速めることができるのです。

でんぱと溶出の違い

バリア内の空洞がガスの平均自由領域より大きい場合は拡散が起こり、バリア内の空洞がガスの平均自由領域より小さい場合は滲出が起こる。これが、拡散と滲出の決定的な違いです。また、滲み出しによる気体分子の移動に比べ、バリアーによる気体分子の拡散は容易である。これは主に、バリアの孔の大きさによるもので、孔の直径は拡散中のガス分子の平均自由範囲よりも大きく、一方、バリアの直径は滲出液中のガス分子の平均自由範囲よりも小さくなっている。したがって、これは拡散と滲出との大きな違いである。

しかし、拡散は浸透圧よりも遅い。これは、拡散が気体分子の大きさと運動エネルギーによって制限されるためである。また、気体分子が障壁を通過して目的地を見つけるためには、他の気体分子の周りを移動する必要がありますが、浸透圧ではそのようなことは起こりません。

下のインフォグラフィックは、拡散と浸透の違いを表形式で表したものです。

概要 - でんぱ vs. 溶出

今回は、気体の拡散と流出について説明する。拡散と滲出の決定的な違いは、バリア内の空洞がガスの平均自由領域より大きい場合に拡散が起こり、バリア内の空洞がガスの平均自由領域より小さい場合に滲出が起こるということである。

引用

1Hermannstein, Todd. "What's difference between diffusion and osmosis? "ThoughtCo, 28 September 2018. available here.