Hukum-hukum yang dibuat oleh Werner Fick menggambarkan proses difusi, yang mendasar dalam banyak aplikasi teknik dan ilmiah.Mereka membantu memprediksi bagaimana zat bergerak melalui media yang berbeda, membantu dalam perancangan dan analisis sistem yang melibatkan perpindahan massa.

Hukum Pertama Fick

Hukum pertama menyatakan bahwa fluks zat yang tidak dapat digunakan adalah proporsional dengan gradien konsentrasi.

[[GALAL:0]]J = -D (dC/dx)[

Di mana vicehane J] adalah fluks difusion, D adalah pekali diffusion, dan dC/dx[ adalah gradien konsentrasi.Hukum ini berlaku untuk diffusion stabil-state di mana profil konsentrasi tidak berubah dari waktu ke waktu.

Hukum Kedua Fick

Hukum kedua menjelaskan bagaimana konsentrasi berubah seiring waktu dalam suatu medium.

⁇ C/ ⁇ t = D ⁇ 2C/ ⁇ x2

Persamaan diferensial parsial ini memungkinkan perhitungan profil konsentrasi pada waktu yang berbeda, diberi syarat awal dan batas.

Aplikasi dalam Desain

Insinyur volusi menggunakan hukum Fick untuk mengoptimalkan proses seperti pemisahan membran, pengiriman obat, dan reaktor kimia.Pemhitungan melibatkan penentuan pekali difusi dan gradien konsentrasi untuk memprediksi laju transfer massa secara akurat.

Sebagai contoh, dalam merancang sistem membran, fluks dapat dihitung untuk memastikan laju transfer yang cukup sementara meminimalkan konsumsi energi.Pertolongan perhitungan ini dalam memilih bahan yang sesuai dan kondisi operasi.

Penghitungan Sampel Ulean

Misalnya, mol/m3 10 per membran 0,01 m dengan pekali difusi 1×10 ⁇ 9 m2/s. Fluks dihitung sebagai:

[[CALAL:0]]J = -D (dC/dx) = - (1×10 ⁇ 9) × (10 / 0,01) = -1×10 ⁇ 6 mol/m2·s

Ini menunjukkan kadar di mana zat tersebut berdifusi melalui membran di bawah kondisi yang diberikan.