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Séance de cours

Transport de masse : la loi de diffusion moléculaire de Fick

Dans cours

ChE-204: Introduction to transport phenomena

This course aims at understanding the basic equations behind macroscopic and microscopic transport phenomena (mass, heat and momentum). ...

Description

Cette séance de cours introduit le concept de transport de masse, en se concentrant sur la diffusion moléculaire et le transport de masse advectif. La première loi de Fick est expliquée en détail, décrivant le processus de déplacement des molécules de haute à faible concentration. La séance de cours couvre les définitions du débit molaire et du flux molaire, ainsi que les valeurs du coefficient de diffusion pour différents matériaux. Des exemples et des exercices sont fournis pour illustrer l'application de la loi de Fick dans des scénarios réels.

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Enseignant·e

Raffaella Buonsanti

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Concepts associés (32)

Lois de Fick

vignette|250px|La diffusion moléculaire d'un point de vue microscopique et macroscopique. Les molécules solubles sur le côté gauche de la barrière (ligne violette) diffusent pour remplir le volume complet. En haut : une seule molécule se déplace aléatoirement. Au milieu : Le soluté remplit le volume disponible par marche aléatoire. En bas : au niveau macroscopique, le côté aléatoire devient indétectable. Le soluté se déplace des zones où les concentrations sont élevées vers les zones à concentrations plus faibles.

Diffusion de la matière

La diffusion de la matière, ou diffusion chimique, désigne la tendance naturelle d'un système à rendre uniforme le potentiel chimique de chacune des espèces chimiques qu'il comporte. La diffusion chimique est un phénomène de transport irréversible qui tend à homogénéiser la composition du milieu. Dans le cas d'un mélange binaire et en l'absence des gradients de température et de pression, la diffusion se fait des régions de plus forte concentration vers les régions de concentration moindre.

Molecular diffusion

Molecular diffusion, often simply called diffusion, is the thermal motion of all (liquid or gas) particles at temperatures above absolute zero. The rate of this movement is a function of temperature, viscosity of the fluid and the size (mass) of the particles. Diffusion explains the net flux of molecules from a region of higher concentration to one of lower concentration. Once the concentrations are equal the molecules continue to move, but since there is no concentration gradient the process of molecular diffusion has ceased and is instead governed by the process of self-diffusion, originating from the random motion of the molecules.

Knudsen diffusion

In physics, Knudsen diffusion, named after Martin Knudsen, is a means of diffusion that occurs when the scale length of a system is comparable to or smaller than the mean free path of the particles involved. An example of this is in a long pore with a narrow diameter (2–50 nm) because molecules frequently collide with the pore wall. As another example, consider the diffusion of gas molecules through very small capillary pores.

Convection–diffusion equation

The convection–diffusion equation is a combination of the diffusion and convection (advection) equations, and describes physical phenomena where particles, energy, or other physical quantities are transferred inside a physical system due to two processes: diffusion and convection. Depending on context, the same equation can be called the advection–diffusion equation, drift–diffusion equation, or (generic) scalar transport equation.

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