分散・拡散

分散と拡散は、物理学やその他の関連分野で議論されているテーマです。分散は、物理学では波動や光学、物性で議論されるプロセスである。拡散は、材料物性で議論されるプロセスである。どちらの現象も、光学、材料科学、音響学、流体力学などさまざまな分野を理解する上で重要である。今回は、分散と拡散とは何か、その定義、応用、両者の類似点と相違点について説明する。

増殖

核融合とは、粒子、分子、原子が結合して、より大きな単位を形成することである。拡散は、核融合の逆のプロセスである。拡散の際、原子、粒子、分子は元の単位から分離される。拡散プロセスが液体（例えば水）内で行われる場合、拡散する粒子は体積中にランダムに分布している。液体に溶ける固体を液体の中に入れると、拡散して小さな粒子になる。液体に入れる固体の量が、液体中の固体の飽和質量より少なければ、固体は完全に溶解し、均一な溶液が形成されます。飽和質量より大きければ、固体の一部は固体のままである。溶液の飽和質量は、固体、液体、温度によって異なります。

拡散過程では常に結合の切断が必要である。結合を解くにはエネルギーが必要です。したがって、拡散過程では常に熱を吸収していることになる。温度が上がると、拡散量が多くなる。媒質がなくても拡散は可能です。氷から水への変換は、拡散プロセスである。氷の中の水分子の結合が切れて、液体状態になる。

分散

分散とは、物質が高濃度から低濃度へ流れることである。分散は、光波、音響波、水波の文脈で議論される。拡散のプロセスは、高濃度の拡散物質が存在する場合に起こります。物質のランダムな動きにより、粒子はランダムな方向に移動する。これにより、粒子は媒体全体に拡散する。この展開が完了し、その物質に対して系が均質になったとき、その系は平衡状態にあると言われる。分散体積が無限であれば、平衡に達するには無限の時間がかかる。光学でいう分散とは、プリズムのような器具から出る光線の広がりのことです。音波や水波の分散は、物質内の圧力や密度の異常による波の分散を指す。