●李传亮
两种或两种以上的物质,以分子或原子的形式形成的混合物,叫做溶液(solution)。溶液可以呈气态(气溶液)、液态或固态(固溶液)。空气是溶液,矿泉水是溶液,合金也是溶液。但是,雾霾不是,微乳液不是,地层岩石也不是。岩石是由石英、长石等多种矿物组成的混合物,但物质的分散程度没有达到分子或原子级别,只是粗暴地混在一起,都还保留着各自的属性。溶液是混合物,但混合物不一定是溶液。溶液的组成用组分的浓度来表示,(其他)混合物的组成用组分的含量来表示,没有人用浓度来表示岩石的组成。浓度是组分的集中程度,密度是物质(相)的密集程度。组分有浓度的概念,相却没有。可以说氧在空气中的浓度是多大,却不能说空气的浓度是多大。相有密度的概念,组分却没有。可以说空气的密度是多大,却不能说空气中氧组分的密度是多大。当然,氧气是有密度的,但却没有浓度。
一种物质以分子或原子的形式在另一种物质中的分散过程,就是扩散(diffusion)。因此,混溶的物质之间才存在扩散问题。扩散是分子热运动的结果,也叫分子扩散。扩散过程也是溶液的形成过程,扩散使溶液的浓度趋同。浓度相同,扩散停止。扩散是组分的传输过程(浓度差驱动),相的传输过程叫流动或移动(压差驱动),热的传输过程叫热传导(温差驱动),电的传输过程叫电流(势差驱动)。扩散是与溶液连在一起的,布朗运动不是扩散,泥石流不是扩散,混凝土的掺混不是扩散,流体在岩石中的流动当然也不是扩散。流体在岩石中的流动叫相传输,相传输是压差导致的,压差又是密度差导致的。有人把密度当成了浓度,把流动当成了扩散,这样就乱了,把两种传输机制混在一起了。虽然两种传输机制本质上也可能相同,但宏观上的研究方法却很不相同。研究扩散需要测量浓度和扩散系数,研究流动需要测量压力和粘度。
扩散是针对组分而言的,流动是针对相而言的。可以说硫化氢(通过空气)从A点扩散到了B点,但却不能说空气从A点扩散到了B点,只能说空气从A点流动到了B点。油水不能混溶,存在浓度差也不会有扩散,但若存在压差,油水就会有流动。
生物学上也有扩散,但不是diffusion,而是入侵invasion。新闻学上也有扩散,但不是diffusion,而是散布spread。
有人说页岩气和煤层气的开采过程存在扩散,你真的会到地下去测量页岩气和煤层气的浓度吗?页岩气和煤层气有浓度的概念吗?