Prąd dyfuzyjny i gęstość prądu dyfuzyjnego

Przepływ dyfuzyjny określa, jaka ilość substancji jest transportowana w jednostce czasu przez rozpatrywaną powierzchnię przekroju poprzecznego w wyniku różnic stężenia. Odpowiednia gęstość przepływu dyfuzyjnego opisuje tę wielkość w odniesieniu do jednostki powierzchni. W prostym, jednowymiarowym przypadku zgodnie z pierwszym prawem Ficka obowiązuje:

J = − D⋅ dc/dx

• J: gęstość prądu dyfuzyjnego (np. mol na metr kwadratowy na sekundę)
• D: Współczynnik dyfuzji
• c: Koncentracja
• dc/dx: gradient stężenia w kierunku dyfuzji

Znak minus wskazuje, że strumień dyfuzji jest zawsze skierowany w kierunku malejącego stężenia. Dla skończonej powierzchni A całkowity strumień dyfuzji otrzymuje się jako

n˙ = J⋅ A

n˙ to ilość substancji, która dyfunduje przez powierzchnię w danym czasie.

W dyfuzji ciał stałych i proszków współczynniki dyfuzji są bardzo małe, więc wynikające z nich strumienie dyfuzji są zazwyczaj niewielkie w okresach technicznych. Są one istotne tam, gdzie płyny występują w porach, kapilarach lub na powierzchniach jako faza szybko dyfuzyjna, na przykład wilgoć, rozpuszczalniki lub gazy, które rozkładają się w proszkach lub porowatych aglomeratach.