농도 그라데이션

물질이 기계적 전달 없이 이동할 때는 농도 구배가 원동력으로 작용합니다. 예를 들어 확산 또는 열 전달의 경우입니다.

또한 식품 및 제약 기술에서도 중요한 역할을 합니다. 인스턴트 제품은 기공 구조가 운반에 유리하기 때문에 빠르게 용해됩니다. 정제는 농도 구배를 따라 확산을 통해 활성 성분을 방출합니다.

질량 전달에서 이들은 확산의 원동력입니다. 예를 들어 건조하는 동안 물은 입자 내부에서 외부로 확산됩니다. 가스 스크러빙에서는 가스 분자가 용매로 이동합니다. 예를 들어 커피 원두에서 카페인을 추출할 때에도 농도 구배를 따라 이동이 일어납니다.

분리 기술에서 농도의 차이는 많은 공정의 원동력입니다. 역삼투압이나 투석과 같은 멤브레인 시스템에서는 물질이 구배를 따라 멤브레인을 통과합니다.

농도 구배는 환경 기술에서도 중요한 역할을 합니다. 오염 물질은 농도 구배를 따라 토양과 기공 공간을 통해 이동합니다. 연료 전지에서 구배는 반응물과 생성물의 이동을 결정합니다.

농도 구배는 물질 농도의 공간적 변화를 설명합니다. 단위 길이 x당 농도 c가 얼마나 변화하는지를 나타냅니다.

수학적으로는 경로에 따라 차등화되는 벡터로 정의됩니다.

dc/dx = ∇c = (∂x/∂c, ∂y/∂c, ∂z/∂c)

2차원 벡터 표현의 한 가지 가능성이 왼쪽에 나와 있습니다. 벡터의 길이는 농도 기울기를 나타냅니다. 벡터의 화살표 방향은 해당 위치에서 원하는 확산의 방향을 나타냅니다.