Diffusion in Liquids और Solids क्या होता है?

Mass transfer के दौरान जब molecules एक जगह से दूसरी जगह move करते हैं, तो उसे diffusion कहते हैं। Gases के अलावा, यह process liquids और solids में भी होता है, लेकिन mechanism और rate अलग होते हैं।

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🔹 1. Diffusion in Liquids (द्रवों में प्रसरण)

Liquids में diffusion molecules की random motion (Brownian motion) के कारण होता है, लेकिन gases की तुलना में यह slow होता है क्योंकि liquids में molecular collisions ज्यादा frequent होते हैं।

Fick's First Law in Liquids:

J = -D × (dC/dx)

• J = Diffusion flux
• D = Diffusivity in liquid (10^-9 to 10^-10 m²/s)

Factors Affecting Liquid Diffusion:

• Solvent viscosity
• Temperature
• Solute size
• Concentration gradient

उदाहरण:

• Water में sugar का घुलना
• Drug diffusion through bloodstream

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🔹 2. Diffusion in Solids (ठोस में प्रसरण)

Solids में diffusion बहुत ही slow होता है क्योंकि molecules fixed lattice structure में होते हैं। यहाँ diffusion के लिए atoms को vacancies या defects के माध्यम से move करना पड़ता है।

Types of Solid Diffusion:

• Interstitial Diffusion: छोटे atoms (जैसे H, C) interstitial spaces से diffuse करते हैं
• Substitutional Diffusion: एक atom अपने स्थान से हटकर दूसरे स्थान पर जाता है

Arrhenius Type Equation:

D = D₀ × exp(-Q/RT)

• D₀ = Pre-exponential factor
• Q = Activation energy

उदाहरण:

• Steel में carbon diffusion (Carburization process)
• Semiconductor doping (Boron diffusion in Si)

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🔹 Comparison Table

Aspect	Liquid	Solid
Diffusivity	~10-9 m²/s	~10-12 to 10-20 m²/s
Rate	Moderate	Very slow
Mechanism	Brownian motion	Atomic jumps through lattice
Example	Sugar in water	Carbon in iron

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🔹 निष्कर्ष (Conclusion)

Liquids और solids दोनों में diffusion एक जरूरी mass transfer mechanism है, लेकिन इसकी गति, pathway और mechanism भिन्न होते हैं। Engineering applications जैसे metallurgy, pharmaceuticals, और chemical separations में इन्हें ध्यान से consider किया जाता है।