Αν κοιτάξουμε προσεκτικά, ο καπνός από την καύση μπορεί να είναι ακόμα ορατός στην αρχή. Μετά από λίγο, ο καπνός είναι αόρατος. Έχετε χρησιμοποιήσει ποτέ άρωμα; Ακόμα κι αν ψεκάσετε άρωμα στο δωμάτιό σας, οι άλλοι έξω από το σπίτι μπορούν ακόμα να μυρίσουν το άρωμα. Ομοίως, αν η μητέρα σας μαγειρέψει ένα νόστιμο και ορεκτικό γεύμα στην κουζίνα, το άρωμα μπορεί να το μυρίσει κανείς από τα σπίτια των γειτόνων. Γιατί συμβαίνει αυτό;
Κατανόηση της Διάχυσης
Υπάρχουν πολλά άλλα παραδείγματα. Αν βάλετε μερικές σταγόνες μελανιού ή χρωστικής τροφίμων σε ένα ποτήρι με καθαρό νερό, το μελάνι ή η χρωστική τροφίμων θα απλωθεί ομοιόμορφα σε όλο το νερό. Αυτό συμβαίνει αυτόματα. Τα προηγούμενα παραδείγματα είναι γεγονότα διάχυσης που συχνά βιώνονται στην καθημερινή ζωή. Η διάχυση είναι η διαδικασία μετακίνησης μορίων μιας ουσίας από μια περιοχή υψηλής συγκέντρωσης σε μια περιοχή χαμηλής συγκέντρωσης. Η συγκέντρωση αναφέρεται στον αριθμό των μορίων/γραμμομορίων μιας ουσίας ανά όγκο. Ένα μέρος υψηλής συγκέντρωσης είναι όπου υπάρχουν πολλά μόρια μιας ουσίας ανά όγκο. Αντίθετα, ένα μέρος χαμηλής συγκέντρωσης είναι όπου υπάρχουν λίγα μόρια ανά όγκο.
Όταν καίτε σκουπίδια, η συγκέντρωση καπνού γύρω από τον αποτεφρωτήρα είναι συνήθως αρκετά υψηλή. Λόγω της διαφοράς στη συγκέντρωση, τα μόρια καπνού εξαπλώνονται αυτόματα από περιοχές υψηλής συγκέντρωσης σε περιοχές χαμηλής συγκέντρωσης. Τα μόρια καπνού, τα οποία αρχικά συσσωματώθηκαν, τελικά διασκορπίζονται προς όλες τις κατευθύνσεις.
Όταν ψεκάζετε άρωμα στο σώμα σας, η περιοχή όπου ψεκάζεται το άρωμα έχει υψηλή συγκέντρωση. Λόγω αυτής της διαφοράς στη συγκέντρωση, τα μόρια του αρώματος μετακινούνται από την περιοχή υψηλής συγκέντρωσης στην περιοχή χαμηλής συγκέντρωσης. Όταν προσθέτετε μερικές σταγόνες μελανιού ή χρωστικής τροφίμων σε ένα ποτήρι καθαρό νερό, η περιοχή όπου εφαρμόστηκε για πρώτη φορά το μελάνι ή η χρωστική τροφίμων συνήθως έχει υψηλότερη συγκέντρωση. Λόγω αυτής της διαφοράς στη συγκέντρωση, τα μόρια μελανιού ή χρωστικής τροφίμων διαχέονται σε όλη την περιοχή χαμηλής συγκέντρωσης. Η διαδικασία διάχυσης σταματά μόλις η συγκέντρωση των μορίων μελανιού σε όλες τις περιοχές του νερού εξισορροπηθεί.
Θεωρία Διάχυσης και Κινητικής
Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η διαδικασία διάχυσης μπορεί να εξηγηθεί χρησιμοποιώντας την κινητική θεωρία. Η κινητική θεωρία δηλώνει ότι κάθε ουσία αποτελείται από μόρια και αυτά τα μόρια βρίσκονται σε συνεχή, τυχαία κίνηση. Για να το κατανοήσετε αυτό, εξετάστε την παρακάτω εικόνα. Ολόκληρο το δοχείο είναι γεμάτο με νερό. Επειδή έχει στάξει μελάνι μέσα σε αυτό, το νερό στην επιφάνεια του δοχείου έχει υψηλότερη συγκέντρωση από το νερό στον πυθμένα.
C1 είναι το μέρος του κυλίνδρου ή το μέρος του νερού που έχει υψηλή συγκέντρωση, ενώ το C2 είναι το μέρος του κυλίνδρου ή το μέρος του νερού που έχει χαμηλή συγκέντρωση. Για να απλοποιήσουμε την ανάλυση, θα εξετάσουμε μόνο την κίνηση των μορίων μελανιού στο κέντρο του κυλίνδρου.
Ο αριθμός των μορίων μελανιού στο C1 είναι μεγαλύτερος (υψηλή συγκέντρωση) από τα μόρια μελανιού στο C2 ( χαμηλή συγκέντρωση). Επειδή τα μόρια μελανιού κινούνται συνεχώς τυχαία, τα μόρια μελανιού στο C1 έχουν μεγαλύτερη πιθανότητα να κινηθούν προς το κέντρο του κυλίνδρου ( Δx ). Αντίθετα, ο αριθμός των μορίων μελανιού στο C2 είναι πολύ μικρός, επομένως έχουν πολύ μικρή πιθανότητα να κινηθούν προς το κέντρο του κυλίνδρου ( Δx ).
Ρυθμός διάχυσης
Έτσι, θα υπάρχει μια συνολική ροή μορίων μελανιού από το C1 στο C2 . Σύμφωνα με έρευνα που διεξήγαγε ένας φυσιολόγος ονόματι Adolf Fick (1829-1901), διαπιστώθηκε ότι ο ρυθμός διάχυσης είναι άμεσα ανάλογος με τη διαφορά στη συγκέντρωση (C2 - C1 ) . Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά στη συγκέντρωση, τόσο μεγαλύτερος είναι ο ρυθμός ροής των μορίων της ουσίας. Αντίθετα, όσο μικρότερη είναι η διαφορά στη συγκέντρωση, τόσο μικρότερος είναι ο ρυθμός ροής των μορίων της ουσίας. Αυτό μπορεί να συμφωνεί με την υπόθεσή μας ότι η διαφορά στη συγκέντρωση επηρεάζει επίσης τον ρυθμό ροής των μορίων. Εκτός από τη μετακίνησή τους από τόπο σε τόπο μέσω διάχυσης, τα μόρια ουσιών (ειδικά των αερίων) μπορούν επίσης να μετακινηθούν από το ένα μέρος στο άλλο χρησιμοποιώντας τη βοήθεια του ανέμου.
Εφαρμογή της Διάχυσης στην καθημερινή ζωή
Χωρίς διάχυση, ο αγαπημένος σας σύντροφος δεν θα μπορούσε να απολαύσει το άρωμα του αρώματός σας. Χωρίς διάχυση, το νόστιμο και ορεκτικό άρωμα του μαγειρέματος της μητέρας σας στην κουζίνα δεν θα μπορούσε να σπάσει την ονειροπόλησή σας και να σας κάνει να θέλετε να τελειώσετε γρήγορα το θρεπτικό γεύμα στο τραπέζι. 😉 Η διάχυση παίζει επίσης πολύ σημαντικό ρόλο στην επιβίωση ανθρώπων, ζώων, φυτών κ.λπ.
Τα φυτά συνήθως απαιτούν διοξείδιο του άνθρακα (CO2 ) για τη φωτοσύνθεση. Επειδή υπάρχει διαφορά στη συγκέντρωση CO2 μεταξύ του εσωτερικού του φύλλου και του εξωτερικού αέρα, τα μόρια CO2 διαχέονται στο φύλλο μέσω των στομάτων. Αντίθετα, οι υδρατμοί και το οξυγόνο διαχέονται προς τα έξω. Εκτός από τα φυτά, οι γάτες, τα ποντίκια κ.λπ. μπορούν επίσης να ασφυκτιήσουν εάν δεν υπάρχει διάχυση. Ενώ τα φυτά χρειάζονται CO2 για τη φωτοσύνθεση, οι γάτες, τα ποντίκια κ.λπ. χρειάζονται οξυγόνο για κάθε αντίδραση παραγωγής ενέργειας. Για να φτάσουν στα κύτταρα, τα μόρια οξυγόνου κινούνται με διάχυση.
