Difusión gaseosa

Lors de la diffusion gazeuse, les molécules de gaz se répartissent automatiquement en raison de leur mouvement thermique. Les particules migrent alors des zones à forte concentration vers les zones à faible concentration jusqu'à ce qu'un équilibre de concentration soit atteint. Ce processus ne nécessite aucun flux externe, mais repose uniquement sur le mouvement constant et aléatoire des particules de gaz.

Dans les mélanges gazeux, la diffusion entraîne le mélange des différents gaz, même en l'absence de convection macroscopique. La vitesse de diffusion est nettement plus élevée dans les gaz que dans les liquides, car les distances entre les particules sont plus grandes et les vitesses moyennes des particules plus élevées. Outre les gradients de concentration, les gradients de température et de pression peuvent également influencer les processus de diffusion.

Sur le plan technique, la diffusion gazeuse joue un rôle dans de nombreux domaines, par exemple dans l'échange gazeux dans les poumons, dans le passage des gaz à travers des milieux poreux, dans le séchage, dans les processus membranaires ou dans des procédés de séparation spéciaux tels que le procédé de diffusion gazeuse pour la séparation des isotopes. En génie des procédés, la diffusion dans les gaz est souvent décrite à l'aide des lois générales de la diffusion, tandis que dans les mélanges à plusieurs composants, on utilise des modèles tels que la diffusion de Maxwell-Stefan.

La diffusion gazeuse est un transport de matière provoqué par un gradient de concentration. Il n'y a pas de flux macroscopique. La force motrice est le gradient de concentration. La densité du flux de matière est proportionnelle au gradient. Le signe moins dans la formule indique le transport vers une concentration décroissante. La loi de Fick (stationnaire) est la suivante :

J = - D · (dc/dx)

• J = densité du flux de matière
• D = coefficient de diffusion
• c = concentration de la substance
• x = coordonnée locale