Worden in een oorspronkelijk homogeen mengsel temperatuurverschillen onderhouden, dan treedt een transportverschijnsel op, de thermodiffusie, waarvan verschillen in samenstelling het gevolg zijn. De thermodiffusie wordt daarbij tegengewerkt door gewone diffusie, zodat ten slotte een stationnaire toestand ontstaat.
Men meende vroeger, dat concentratieverschillen alleen een diffusiestroom en temperatuurverschillen alleen een warmtestroom tot gevolg hadden. De recente ontwikkelingen van de thermodynamica van deze niet-evenwichts („niet omkeerbare”) processen hebben leren begrijpen, dat beide verschillen beide stromen veroorzaken. De thermodiffusie heeft als spiegelbeeld de warmtestroom, veroorzaakt door een concentratieverschil (Dufour-effect).
Het door thermodiffusie bereikte verschil in samenstelling is meestal maar klein. Men kan het vergroten, door de thermodiffusie te doen plaats vinden tussen een hete en een koude verticale wand. Daarbij treedt een circulatiestroming op, die bewerkt, dat de scheiding door thermodiffusie zich op ieder niveau kan herhalen. Tussen boven- en ondereind wordt dan een veel groter verschil bereikt, evenals dit bij een rectificerende destillatie het geval is (z destilleren).
Dit „thermo-gravitationele procédé” is met succes toegepast door Clusius en Dickel (1938) voor het scheiden van gasvormige elementen in hun isotopen (= bestanddelen met verschillend atoomgewicht). Een toepassing op zeer grote schaal was het scheiden van de fluoriden van de uraniumisotopen met atoomgewicht 238 (gewoon uraan) en 235 (gebruikt in de atoombom te Nagasaki).
De thermodiffusie vereist het in stand houden van grote temperatuurverschillen over korte afstanden. Er stroomt dus zeer veel warmte van een verhittingsmedium naar een koelmedium. De hoge kosten van de benodigde warmte zijn voor de meeste technische toepassingen een ernstig beletsel.
DR IR A. KLINKENBERG
Lit.: S. R. de Groot, Thermodynamics of Irreversible Processes, Amsterdam (1951); K. E. Grew en T. L. Gibbs, Thermal Diffusion in Gases (Cambridge 1952).
