Lexikon der Aquakulturtechnik

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Diffusion

Als Diffusion wird der selbstverlaufende Stofftransport in Gasen, Flüssigkeiten und Festkörpern unter dem Einfluß von Konzentrationsgefällen bezeichnet. Die Diffusion erfolgt spontan aufgrund der thermischen Bewegung mikroskopischer Teilchen und strebt einen Ausgleich zwischen Konzentrationsunterschieden an. Die Diffusion ist als Verteilungsgleichgewicht für Fragestellungen im ökochemischen Bereich, z. B. für die Bewegung von Chemikalien in der Bodenzone, von herausragender Bedeutung.

Das 1. Fick’sche Gesetz beschreibt mathematisch die Diffusion bzw. den zeitlichen Verlauf der selbstverlaufenden, gegenseitigen Vermischung verschiedener angrenzender Stoffe.

J = D dc/dx = D Dc/Dx = kDc

J  Stoffstromdichte                        [kg/(m²s)]
D  Diffusionskoeffizient                   [m²/s]
K  Stoffübergangskoeffizienten             [m/s]
dx Transportweg
dc  Konzentration

Der Diffusionskoeffizient D stellt die Stoffmenge des gelösten Stoffes dar, die pro Zeiteinheit, pro Querschnitt und pro Konzentrationsgefälle diffundiert. Er ist eine Stoffkonstante, die von der inneren Reibung der Flüssigkeit und von der Temperatur abhängig ist, da sich die innere Reibung bei Temperaturerhöhung verringert.

Die Diffusion geht in Flüssigkeiten und vor allem in Festkörpern sehr langsam vor sich. Die Geschwindigkeit chemischer und physikalischer Vorgänge ist demnach sehr gering. Will man Diffusionsvorgänge beschleunigen, kann man das Konzentrationsgefälle z.B. durch Rühren oder durch Erwärmen vergrößern.