Adolf Fick en el siglo XIX dio a conocer las leyes de difusión que se refieren a la difusión y ósmosis de un gas a través de una membrana. El flujo molar debido a la difusión es proporcional al gradiente de concentración.
Primera Ley de Difusión de Fick
La difusión de compuestos sin carga a través de una membrana o cualquier barrera homogénea se describe como la primera y la segunda ley de Fick. La primera ley establece que el flujo de un compuesto en estado en equilibrio y al coeficiente de difusión. (Fitzpatrick, 2005, p.197)
Es decir, el flujo molar debido a la difusión es proporcional al gradiente de concentración. La tasa de cambio de concentración en un punto en el espacio es proporcional a la segunda derivada de la concentración con el espacio.
Velocidad de Difusión
En el proceso de difusión cada molécula individual se mueve en línea recta hasta que choca con algo -otra molécula o la pared del recipiente- y luego rebota y sigue otra dirección. Las moléculas continúan moviéndose aunque se hayan distribuido uniformemente por un espacio dado; sin embargo, con la misma rapidez con que algunas moléculas se mueven, por ejemplo, de izquierda a derecha y otras se mueven de derecha a izquierda, de modo que se mantiene un equilibrio. Cualquier número de substancias se difundirán independientemente unas de otras en la misma solución, aunque la difusión sea rápida en distancias cortas, una molécula necesita mucho tiempo para recorrer distancias de unos cuantos centímetros
Segunda ley de Fick
Es una ecuación lineal en donde la concentración de la especie química considerada es la variable dependiente.
La segunda ley de Fick se refiere al cambio del gradiente de concentración en función del tiempo. Se deriva de la primera ley considerando que el cambio en concentración a partir de una posición X2 está dado por la diferencia del flujo hacia y desde un elemento diferencial dx. (Wilches zuniga, 2007, p.43)
Cuando se modela la difusión, a menudo es una buena idea comenzar con la suposición de que todos los coeficientes de difusión son iguales e independientes de la temperatura, presión, etc. Esta simplificación asegura la linealidad de las ecuaciones de transporte de masas en el dominio modelado ya menudo permite correlaciones más simples Límites analíticos conocidos. Esta suposición puede ser relajada cuando se entiende bien el comportamiento de un sistema con todos los coeficientes de difusión iguales.
