Explicar o que vem a ser difusão.
Passo 1
O enunciado pede explicar o que é difusão. O conteúdo envolve transporte de massa por movimento molecular desordenado. Para isso vamos recorrer ao conceito microscópico (movimento browniano) e apresentar as leis de Fick, que relacionam fluxo de massa e gradiente de concentração.
Passo 2
Microscopicamente, a difusão surge porque as moléculas em um fluido estão em constante agitação térmica. Sempre que há uma região onde a concentração de uma espécie química é maior, haverá uma tendência estatística de as moléculas se dispersarem em direção a regiões de menor concentração, até que o sistema se homogenize. Esse processo não requer fluxo global do fluido, apenas o movimento aleatório das partículas.
Passo 3
Fick formalizou esse fenômeno em sua primeira lei, que diz que o fluxo molar
(quantidade de molécula que atravessa uma área por unidade de tempo) é proporcional ao gradiente de concentração:
Aqui,
é a concentração,
é o coeficiente de difusão (ou difusividade), e o sinal negativo indica que o transporte ocorre no sentido de decrescer
.
Passo 4
Para descrever a evolução temporal da concentração, combinamos a primeira lei de Fick com o balanço de massa e obtemos a segunda lei de Fick:
Essa equação de difusão mostra como o perfil de concentração muda ao longo do tempo em função da curvatura espacial de
.
Passo 5
O valor de
depende de fatores como temperatura, viscosidade do meio e tamanho das moléculas. Exemplos práticos incluem:
– Difusão de um corante em água, que se espalha até uniformizar a cor.
– Troca gasosa nos pulmões, em que o oxigênio difunde-se do ar para o sangue.
– Difusão de um corante em água, que se espalha até uniformizar a cor.
– Troca gasosa nos pulmões, em que o oxigênio difunde-se do ar para o sangue.
Resposta
Difusão é o processo de transporte de massa que ocorre por movimento aleatório (browniano) das moléculas, resultando no espalhamento de uma espécie de regiões de maior para menor concentração, descrito quantitativamente pelas leis de Fick.