Ley de Fick

La ley de Fick es una ley cuantitativa en forma de ecuación diferencial que describe diversos casos de difusión de materia o energía en un medio en el que inicialmente no existe equilibrio químico otérmico. Recibe su nombre de Adolf Fick, que las derivó en 1855.
En situaciones en las que existen gradientes de concentración de una sustancia, o de temperatura, se produce un flujo de partículas ode calor que tiende a homogeneizar la disolución y uniformizar la concentración o la temperatura. El flujo homogeneizador es una consecuencia estadística del movimiento azaroso de las partículas queda lugar al segundo principio de la termodinámica, conocido también como movimiento térmico casual de las partículas. Así los procesos físicos de difusión pueden ser vistos como procesos físicos otermodinámicos irreversibles.
Criterios
La Ley de Difusión de Fick toma en cuenta ciertos criterios para determinar que tan fácil es que difunda una sustancia dada dependiendo de las siguientescaracterísticas: - Magnitud de gradiente - Área de superficie - Liposolubilidad de la sustancia (entre más liposoluble, más rápido difunde) - Peso molecular (entre menos peso, pasa más rápido) - Distancia dedifusión
Formulación
En el caso de existir diferencias de concentración de cualquier especie (concentración de sustancia o temperatura), el paseo aleatorio de las moléculas se llevará a cabo desdelas regiones con mayor concentración hacia las regiones de menor concentración. El flujo de sustancia irá en el sentido opuesto del gradiente de concentración y, si éste es débil, podrá aproximarsepor el primer término de la serie de Taylor, resultando la ley de Fick:
(1a)
Siendoel coeficiente de difusión de la especie de concentración. En el caso particular del calor, la ley de Fick se conocecomo ley de Fourier y se escribe como
(1b)
Siendola conductividad térmica.
Tomando la ley de conservación integral para la especie c, y aplicándole a esta última el teorema de Stokes se tiene:...