Was ist Diffusion?

Definition, Beispiele und Anwendung in Luftreinigern

Der Begriff Diffusion, abgeleitet vom lateinischen "diffundere" (ausbreiten, verstreuen), beschreibt den physikalischen Prozess des natürlichen Konzentrationsausgleichs. Dieser Prozess basiert auf der Brownschen Molekularbewegung, der ungerichteten Eigenbewegung von Teilchen aufgrund ihrer thermischen Energie.

Einfach gesagt:

Stellen Sie sich zwei Gase mit unterschiedlicher Konzentration vor, z.B. Luft und Duftstoff. Ohne äußere Einwirkung werden sich die Moleküle des Duftstoffs aufgrund ihrer thermischen Bewegung ausbreiten und mit den Luftmolekülen vermischen. Dieser Prozess führt zu einer gleichmäßigen Verteilung der Duftmoleküle im Raum, bis ein Konzentrationsausgleich erreicht ist.

Beispiele aus dem Alltag:

• Ausbreitung von Gerüchen: Der Duft von Kaffee oder Parfüm breitet sich im Raum aus, bis er überall gleichmäßig wahrnehmbar ist.
• Vermischung von Flüssigkeiten: Geben Sie Wasser und Tinte zusammen, vermischen sich die Farbstoffe nach und nach, bis eine homogene Lösung entsteht.
• Ausgleich einer Druckdifferenz: Öffnen Sie ein Fenster in einem geschlossenen Raum, strömt Luft nach außen, bis der Druck im Raum und draußen gleich ist.

Diffusion bei Luftreinigern mit HEPA-Filtern:

HEPA-Filter nutzen die Diffusion, um kleinste Partikel aus der Luft zu entfernen. Die feinen Glasfasern des Filters bilden ein Labyrinth, durch das die Luft strömt. Durch die Brownsche Molekularbewegung stoßen die Partikel an die Glasfasern und haften dort aufgrund von Adhäsionskräften an.

Drei Effekte unterstützen die Diffusion in HEPA-Filtern:

1. Sperreffekt: Leichte Partikel folgen dem Luftstrom und bleiben an den Glasfasern haften.
2. Trägheitseffekt: Größere Partikel prallen aufgrund ihrer Trägheit an den Glasfasern ab.
3. Diffusionseffekt: Kleinste Partikel ändern durch Stöße ihre Richtung und gelangen so an die Glasfasern.

Zusatzinformation:

Die Adhäsionskräfte, die für das Anhaften der Partikel an den Glasfasern verantwortlich sind, sind verschiedene intermolekulare Wechselwirkungen, wie z.B. Van-der-Waals-Kräfte oder Wasserstoffbrückenbindungen.

• Adhäsionskräfte: Kräfte, die Atome oder Moleküle zusammenhalten.
• HEPA-Filter: Entfernen 99,97% der Partikel mit einer Größe von 0,3 Mikrometern oder größer.

Diffusion ist ein fundamentaler Prozess in der Natur, der für die Vermischung von Stoffen und den Ausgleich von Konzentrationsunterschieden sorgt. HEPA-Filter nutzen diese Eigenschaft, um die Luft von schädlichen Partikeln zu befreien und tragen so zu einer besseren Luftqualität bei.