قوانین Fick فرآیند انتشار را توصیف می کنند که در بسیاری از برنامه های مهندسی و علمی پایه گذاری شده است.آنها به پیش بینی چگونگی حرکت مواد از طریق رسانه های مختلف کمک می کنند و به طراحی و تجزیه و تحلیل سیستم های شامل انتقال انبوه کمک می کنند.

اولین قانون Fick

قانون اول بیان می کند که شار یک ماده پراکندگی متناسب با گرادینت غلظت است.

[[ویرایش] [۱] [۱۰] [۱۰] [۲] [۲]] [۲]] [۱۰] [۲]] [۲] [۲]] [۲] [۳] [۲] [۳] [۲] [۲] [۳] [۳] [۱] [۱] [۲] [۱] [۳] [۳] [۱] [۱] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۱] [۱] [۲] [۳] [۲] [۲] [۳] [۲] [۲] [۳] [۱] [۱] [۱] [۲] [۲] [۳] [۲] [۲] [۳] [۲] [۲] [۳] [۳] [۲] [۲] [۲] [۳] [۲] [۲] [۳] [۳] [۳] [۳] [۱] [۱] [۱] [۱] [۳] [۳] [۲] [۳] [۳] [۳] [۳] [۲] [۲] [۳] [۳

در جایی که [FLT3] [FLT: این قانون به انتشار مداوم اعمال می شود که در آن مشخصات غلظت تغییر نمی کند.

قانون دوم Fick

قانون دوم توضیح می دهد که چگونه تغییرات تمرکز در طول زمان در یک رسانه مفید است برای مشکلات انتشار گذرا و به عنوان:

[[ویرایش] [۱] [۲] [۲] [۲] [۲]] [۲]] [۲] [۲]] [۲] [۲]] [۲] [۲] [۳] [۱] [۱] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۳] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۳] [۱] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۳] [۳] [۳] [۱] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۳] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲

این معادله تفاوت جزئی اجازه می دهد تا برای محاسبه پروفایل های تمرکز در زمان های مختلف، با توجه به شرایط اولیه و مرزی.

کاربرد در طراحی

مهندسان از قوانین Fick برای بهینه سازی فرآیندهای مانند جداسازی غشایی، تحویل مواد مخدر و راکتورهای شیمیایی استفاده می کنند. Calculations شامل تعیین ضریب انتشار و گرادیان غلظت برای پیش بینی دقیق نرخ انتقال توده ای است.

به عنوان مثال، در طراحی یک سیستم غشایی، شار می تواند محاسبه شود تا نرخ انتقال کافی را در حالی که به حداقل رساندن مصرف انرژی، این محاسبات به انتخاب مواد مناسب و شرایط عملیاتی کمک می کند.

نمونه Calculation

فرض کنید یک گرادینت غلظت 10 mol/m3 بر روی یک غشای 0.01 متری با ضریب انتشار 1×10 -9 m2/s محاسبه شده است:

J = D (dC/dx) = - (1×10 - 9) × (10 / 0.01) = -1×10 -6 mol/m2 {\displaystyle }

این نشان دهنده میزانی است که ماده در آن از طریق غشای تحت شرایط معین پخش می شود.