개념과 작동 원리
확산은 입자의 열운동으로 분포가 퍼지는 현상입니다. 특정 입자가 농도를 알아보고 낮은 쪽을 선택하는 과정은 아닙니다.
농도가 높은 쪽에는 경계를 넘어갈 입자가 더 많습니다. 양방향 이동이 모두 있어도 두 이동량의 차이가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 나타납니다.
관계식과 성립 조건
닫힌 두 공간에서는 총입자 수가 보존됩니다. 같은 부피라면 평형에서 두 공간의 평균 개수가 같아지지만 개별 시행의 순간값에는 변동이 있습니다.
평형은 입자의 정지가 아니라 양방향 이동이 균형을 이룬 상태입니다. 실제 확산 속도는 온도·매질·입자 크기와 경계 조건의 영향을 받습니다.
가상 실험에서 읽을 변화
농도 차이는 줄지만 평형에서도 양방향 무작위 이동은 계속돼요. 총입자 수는 보존돼요.
같은 크기 두 공간과 단일 입자종의 20×12 격자 확률 이동 모형이에요. 입자 충돌·부피·전기력은 생략하고 최대 400개를 사용해요. 농도는 같은 공간의 입자 수로 비교해요. 관찰 구간 끝의 정지는 시간 재생을 멈춘 것이에요. 실제 분자의 정지가 아니에요.
핵심 관계와 기호
총입자 수 N = N왼쪽 + N오른쪽
| 기호 | 뜻 | 단위 |
|---|---|---|
| N | 전체 입자 수 | 개 |
| C | 단위 부피당 입자 수 | 개/부피 |
예시로 확인하기
평형에서 좌→우·우→좌 이동 횟수가 모두 늘어나는 이유는?
평형에서도 양방향 이동은 계속돼요. 작은 표본에서는 좌우 입자 수가 정확히 같지 않고 계속 변동해요.
자주 헷갈리는 점
- 농도가 같아져도 입자의 무작위 운동은 계속됩니다.