Μοριακή διάχυση από μικροσκοπική και μακροσκοπική άποψη. Αρχικά, υπάρχουν διαλυμένα μόρια στην αριστερή πλευρά ενός φραγμού (μωβ γραμμή) και κανένα στη δεξιά. Το φράγμα αφαιρείται καιη διαλυμένη ουσία διαχέεται γιανα γεμίσει ολόκληρο το δοχείο. 'Κορυφή: Ένα μόνο μόριο κινείται τυχαία. Μεσαίο: Με περισσότερα μόρια, υπάρχει μια σαφής τάση όπου η διαλυμένη ουσία γεμίζει το δοχείο όλο καιπιο ομοιόμορφα. Κάτω: Με έναν τεράστιο αριθμό μορίων διαλυμένης ουσίας, η τυχαιότητα γίνεται μη ανιχνεύσιμη: Η διαλυμένη ουσία φαίνεται να μετακινείται ομαλά και συστηματικά από περιοχές υψηλής συγκέντρωσης σε περιοχές χαμηλής συγκέντρωσης. Αυτή η ομαλή ροή περιγράφεται από τους νόμους τουΦικ.
Οινόμοι τουΦικγιατη διάχυση περιγράφουν τηδιάχυσηκαι τέθηκαν για πρώτη φορά από τονΆντολφ Όιγκεν Φικτο 1855, με βάση σε μεγάλο βαθμό πειραματικά αποτελέσματα. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν γιατην επίλυση του συντελεστή διάχυσης, D. Ο πρώτος νόμος τουΦικ μπορεί να χρησιμοποιηθεί γιανα εξαχθεί ο δεύτερος νόμος του, ο οποίος μετη σειρά του είναι πανομοιότυπος μετην εξίσωση διάχυσης.
Μια διαδικασία διάχυσης που υπακούει στους νόμους τουΦικ ονομάζεται κανονική ή Φικιανή διάχυση. Διαφορετικά, ονομάζεται ανώμαλη διάχυση ή μη Φικιανή διάχυση.
Γενικά, όταν ησυγκέντρωση ύλης δεν είναι ομοιόμορφη σε ένα χώρο, τότε αυτή ρέει σε αυτόν τον χώρο. Το αποτέλεσμα της ροής είναι να μεταβάλλεται η συγκέντρωση μέχρις ότου να δημιουργηθεί μια δυναμική ισορροπία, δηλαδή ναμη μεταβάλλεται η συγκέντρωση (αλλά εξακολουθούν να υπάρχουν ροές οι οποίες αλληλοεξουδετερώνονται). Οι νόμοι τουΦικ περιγράφουν την τάση να διαμορφεί μια ομογενής κατανομή στο χώρο. Υπάρχουν και ροές ύλης που οφείλονται σεπεδία δυνάμεων, οι οποίες δεν περιγράφονται από τους νόμους τουΦικ.
Έστω ένας χώρος διατομής Α. Έστω x ησυντεταγμένηπου είναι κάθετη στη διατομή. Η συγκέντρωση c της ύλης είναι μιασυνάρτηση της x (θεωρώντας ότι η διατομή είναι απειροστή). Τότε:
Όπου J η ποσότητα της ύλης που διέρχεται ανά μονάδα επιφάνειας, η μεταβολή της συγκέντρωσης ανά μονάδα απόστασης και D η σταθερά διάχυσης.[1]
Το J εκφράζει τη διάχυση δια μέσου της διατομής Α, η D την ευκολία διέλευσης της ύλης από τη διατομή. Ο παράγοντας εκφράζει την ανομοιομορφία της κατανομής στο συγκεκριμένο σημείο.
Σύμφωνα μετο νόμο, η διάχυση είναι τόσο έντονη, όσο πιο ανομοιόμορφη είναι η συγκέντρωση στα διάφορα μέρη του χώρου.
Έστω ένας χώρος διατομής Α. Έστω x ησυντεταγμένηπου είναι κάθετη στη διατομή. Η συγκέντρωση c της ύλης είναι μιασυνάρτηση της x (θεωρόντας ότι η διατομή είναι απειροστή). Τότε:
Όπου J η ποσότητα της ύλης που διέρχεται ανά μονάδα επιφάνειας, η μεταβολή της συγκέντρωσης ανά μονάδα απόστασης, D η σταθερά διάχυσης (η οποία μπορεί να είναι διαφορετική από σημείο σε σημείο), t ο χρόνος.[1]
Το εκφράζει το ρυθμό μεταβολής της συγκέντρωσης σε ένα σημείο, το εκφράζει τη ροή ύλη από ή προς το συγκεκριμένο σημείο. Το άλλο μέρος της ισότητας προκύπτει από απλή αντικατάσταση μετον πρώτο νόμο τουΦικ.
Κάθε σημείο του χώρου μπορεί να έχει μια διαφορετική ροή. Ο ρυθμός μεταβολής της συγκέντρωσης είναι ανάλογος της διαφοράς της ροής από το ένα μέρος του χώρου σε ένα άλλο μέρος του χώρου. Το μείον εκφράζει ότι όταν υπάρχει ροή τέτοια που αποσπά ύλη από ένα σημείο, τότε η συγκέντρωση της ύλης σε αυτό το σημείο μειώνεται, ενώ αντίστροφα όταν η ροή προσθέτει ύλη σε ένα σημείο, τότε η συγκέντρωση αυξάνεται.
