Versio 11. helmikuuta 2020 kello 15.58 muokkaa Mamelukki (keskustelu \| muokkaukset) seulojat 1 904 muokkausta Käytännön esimerkki solukalvolla tapahtuvasta diffuusiosta, niin että tavan tallaajallakin on mahdollisuus ymmärtää osa tekstistä. Merkkaus: Visuaalinen muokkaus ← Vanhempi muutos		Versio 29. helmikuuta 2020 kello 03.29 muokkaa kumoa Linkkerpar (keskustelu \| muokkaukset) välityslautakunnan jäsenet, seulojat, ylläpitäjät 47 664 muokkausta Viiteosion lisäys ja viilausta. Uudempi muutos →
Rivi 4: Pohjimmiltaan diffuusio johtuu [[entropia]]n kasvusta ja [[termodynamiikka\|termodynamiikan toisesta laista]]. Kun sokerimolekyylit sekoittuvat kahviin, vähenee systeemissä erilaisten tilojen määrä ja niin ollen entropia kasvaa. Yleisesti kun konsentraatiogradientti tasoittuu, vähentää se systeemin erilaisten olotilojen määrää ja siten kasvattaa entropiaa. Näin ollen diffuusio on spontaani prosessi, ja sokerin erottaminen kahvista vaatii ulkopuolista energiaa. == Diffuusio biologisissa järjestelmissä == Diffuusio on erittäin tärkeä ilmiö biologiassa. * Solun sisällä aineet usein (mutteivät ainoastaan) diffusoituvat ympäri [[sytoplasma]]a. Useat entsyymit ja näiden substraatit diffundoituvat toistensa luo. * CO<sub>2</sub> diffundoituu pois verestä, kun taas O<sub>2</sub> diffundoituu vereen keuhkojen [[alveoli\|alveoleissa]]. Diffuusion aikaansaama ero kaasujen osittaispaineissa; hapen osittaispaine on suurempi keuhkorakkulassa, kuin veressä, ja päinvastoin hiilidioksidille. * [[Solukalvo]]lla kaasut ja (pienet) rasvaliukoiset eli [[hydrofobinen\|hydrofobiset]] aineet voivat diffundoitua suoraan solukalvon läpi, mutta vesiliukoiset ja varatut molekyylit eivät pääse solukalvon läpi ilman [[ionikanava\|ionikanavia]] tai [[kantajaproteiini\|kantajaproteiineja]]. Tämä johtuu siitä, että solukalvo muodostuu kahdesta vastakkain olevasta [[fosfolipidi\|glyserofosfolipidi]]kerroksesta, jolloin solukalvon keskiosa on hydrofobinen eli vettä hylkivä. Mikäli kyse ei ole aktiivisesta transportaatiosta solukalvon ylitse, myös varatut hiukkaset diffundoituvat proteiinitunneleiden lävitse. Diffuusiota tapahtuu jatkuvasti kaikilla solukalvoilla. Esimerkiksi soluun siirtyy happea ympäröivästä verisuonesta, sillä solun sisällä hapen pitoisuus on pienempi kuin verisuonessa. Vastaavasti hiilidioksidi kulkee solusta verisuoneen saman mekanismin avulla.<ref>{{Kirjaviite\|Tekijä=Justus Mutanen, Annina Rostila\|Nimeke=Symbioosi 3: Solu ja perinnöllisyys\|Vuosi=2017\|Kappale=6: Solukalvot\|Julkaisija=e-Oppi}}</ref> * [[Osmoosi]] on veden diffuusiota [[puoliläpäisevä kalvo\|puoliläpäisevän kalvo]]n lävitse. ==Diffuusio fysiikassa==▼ ▲== Diffuusio fysiikassa == Diffuusio esiintyy myös fysiikassa. * Atomeiden konsentraatiogradientit tasoittuvat diffuusion johdosta puoliläpäisevän kalvon ylitse. Esimerkiksi [[helium]]-pallo tyhjenee hiljalleen ajan kuluessa, koska He-atomit diffundoituvat pallon materiaalin lävitse. Pallon sisällä on suurempi konsentraatio heliumia, kuin sen ulkopuolella. * Lämmön voidaan ajatella diffundoituvan tasoittaen lämpötilaerot. Termodynamiikan toisen lain mukaisesti lämpö diffundoituu spontaanisti aina lämpimästä kylmempään. * [[Brownin liike]], esimerkiksi yhden hiukkasen liike liuoksessa (tai kaasussa). * [[Fotoni]]en voidaan ajatella diffundoituvan, kun materiaali siroaa valoa. * [[Isotooppi]]en erotus diffuusiolla. Koska diffundoitu etäisyys riippuu kääntäen verrannollisesti massan 4-juuresta (kts. matemaattinen käsittely alla), voidaan erimassaisia isotooppeja erottaa diffuusiolla. Tämä on hyvin karkea tapa, mutta riittävän tarkka erottamaan esimerkiksi [[uraani-235]]:n [[uraani]]-238:sta. == Diffuusio mikroteknologian valmistusprosessina == [[Transistori]]en valmistus puolijohteista perustuu siihen että esimerkiksi piin sähkönjohtavuutta voidaan muuttaa jopa tekijällä miljoona diffusoimalla valittuja seosatomeita piihilaan. Näin aikaansaadut n-tyypin ja p-tyypin seostetut alueet muodostavat transistorien lähde- ja nielualueet, ja erilaisia vastuksia. Rivi 27 ⟶ 25: Diffuusiouuni on resistiivisesti lämmitetty, kaasulla täytetty kvartsiputki, johon piikiekot ladataan suurissa erissä, yleensä 25–200 kpl kerralla. Boori ja fosforiatomit diffundoituvat muutamassa tunnissa mikrometrin luokkaa olevia etäisyyksiä piikiekon sisään. Koska kaikkien aineiden, myös epäpuhtauksien diffuusio kiihtyy korotetussa lämpötilassa, on kiekot pestävä erittäin huolellisesti ennen diffuusiovaihetta, ettei kiekolle pääse esimerkiksi metalliatomeja, jotka vaikuttavat haitallisesti varauksenkuljettajien elinaikaan. == Diffuusio metallurgiassa == [[Metalliseos]]ten faasimuutoksiin liittyy seosatomien liikettä faasirajan yli ympäröivästä matriisista syntyvään faasiin diffuusion avulla. Käänteisessä ilmiössä faasi liukenee ympäröivään matriisiin, mikäli liukeneva faasi ei ole vallitsevassa korkeassa lämpötilassa tasapainossa. Myös yksifaasisten metalliseosten heterogeenisen valurakenteen homogenisoituminen lämpökäsittelyssä perustuu diffuusioon. Suurikokoisten seosatomien diffuusion avulla tapahtuvat faasimuutokset vaativat korkeita lämpötiloja tai pitkiä aikoja, kun taas pienet välisija-atomit liikkuvat hilassa nopeasti faasista toiseen myös matalammissa lämpötiloissa. Suurilla jäähdytysnopeuksilla myös välisija-atomeja jää liuokseen kyllästeiseen faasiin, koska nämä eivät ehdi diffundoitua erkaumiin. Tästä on käytännön esimerkkinä [[Teräs\|teräksen]] karkaisu hiilen lujittaessa välisija-atomina [[martensiitti]]faasia ja karkaisua seuraava nuorrutuslämpökäsittely, jossa hiilikyllästeisessä martensiitissa syntyy karbidierkaumia. == Diffuusio matemaattisesti == Diffuusiota kaasussa voidaan lähestyä [[kineettinen kaasuteoria\|kineettisen kaasuteorian]] avulla. Näin tekemällä on rajoituksensa nestemäisiä liuoksia tarkastellessa, varsinkin ''ioniliuoksissa'', mutta yleiset trendit diffuusiossa noudattavat samoja säännönmukaisuuksia. Rivi 60 ⟶ 57: '''diffusioitu etäisyys on myös kääntäen verrannollinen hiukkasten massan neljänteen juureen.''' === Tuloksen <math>R = \sqrt{N} l</math> johtaminen === Saavumme kaavaan <math>R = \sqrt{N} l</math> seuraavasti (kaavan johtaminen on eroteltu erikseen näin, jotta yllä oleva käsittely on helpompi seurata). Olkoon :<math>\mathbf{R} = \mathbf{r_1} + \mathbf{r_2} + \mathbf{r_3} + \cdots Rivi 82 ⟶ 78: [[Osmoosi]] * [[Brownin liike]] == Lähteet == {{Viitteet}} == Aiheesta muualla ==

Ero sivun ”Diffuusio” versioiden välillä