Αν κοιτάξουμε προσεκτικά, ο καπνός από την καύση μπορεί αρχικά να είναι ορατός. Μετά από λίγο, ο καπνός δεν είναι ορατός. Έχετε χρησιμοποιήσει άρωμα; Ακόμα κι αν ψεκάζετε άρωμα στο δωμάτιο, άλλοι άνθρωποι που βρίσκονται έξω από το σπίτι μπορούν επίσης να νιώσουν το άρωμα του αρώματος. Αν η μητέρα μαγειρεύει νόστιμο και ορεκτικό φαγητό στην κουζίνα, το άρωμα του μαγειρέματος μπορεί να γίνει αισθητό και από το σπίτι ενός γείτονα. Γιατί συμβαίνει αυτό;
Υπάρχουν πολλά άλλα παραδείγματα. Αν βάλετε μερικές σταγόνες μελάνι σε ένα ποτήρι που περιέχει καθαρό νερό, το μελάνι ή το χρώμα τροφίμων θα απλωθεί ομοιόμορφα σε όλο το νερό. Αυτό συμβαίνει αυτόματα. Ορισμένα προηγούμενα παραδείγματα είναι γεγονότα διάχυσης που συχνά εμφανίζονται στην καθημερινή ζωή. Η διάχυση είναι η διαδικασία μετακίνησης ουσιών από υψηλή συγκέντρωση σε χαμηλή συγκέντρωση. Με τον όρο συγκέντρωση εννοείται ο αριθμός των μορίων/γραμμομορίων μιας ουσίας ανά όγκο. Ένα μέρος υψηλής συγκέντρωσης είναι ένα μέρος όπου υπάρχουν πολλά μόρια ουσιών ανά όγκο. Αντίθετα, οι χαμηλές συγκεντρώσεις είναι μέρη όπου υπάρχουν λίγα μόρια ανά όγκο.
Όταν καίτε σκουπίδια, συνήθως η συγκέντρωση καπνού γύρω από τα καιόμενα σκουπίδια είναι αρκετά υψηλή. Επειδή υπάρχουν διαφορετικές συγκεντρώσεις, τα μόρια καπνού εξαπλώνονται αυτόματα από υψηλές σε χαμηλές συγκεντρώσεις. Τα μόρια καπνού που αρχικά ενώθηκαν τελικά διασκορπίστηκαν προς όλες τις κατευθύνσεις.
Όταν ψεκάζετε άρωμα στο σώμα, το σημείο όπου ψεκάζεται το άρωμα έχει υψηλή συγκέντρωση. Επειδή υπάρχουν διαφορές στη συγκέντρωση, τα μόρια αρώματος μετακινούνται από υψηλές σε χαμηλές συγκεντρώσεις. Όταν βάζετε μερικές σταγόνες μελανιού ή χρωστικής τροφίμων σε ένα ποτήρι καθαρό νερό, το μέρος του νερού που στάζει πρώτα με μελάνι ή χρωστική τροφίμων έχει συνήθως υψηλότερη συγκέντρωση. Επειδή υπάρχουν διαφορετικές συγκεντρώσεις, τα μόρια μελανιού ή τα μόρια χρωστικής τροφίμων εξαπλώνονται σε όλα τα μέρη του νερού που έχουν χαμηλές συγκεντρώσεις. Η διαδικασία διάχυσης θα σταματήσει όταν η συγκέντρωση των μορίων μελανιού σε όλα τα μέρη του νερού είναι η ίδια.
Λάβετε υπόψη ότι η διαδικασία διάχυσης μπορεί να εξηγηθεί χρησιμοποιώντας την κινητική θεωρία. Η κινητική θεωρία αναφέρει ότι κάθε ουσία αποτελείται από μόρια και αυτά τα μόρια κινούνται συνεχώς τυχαία. Για να το κατανοήσετε αυτό, παρατηρήστε την παρακάτω εικόνα. Όλα τα μέρη του δοχείου είναι γεμάτα με νερό. Επειδή το μελάνι στάζει, το νερό στην επιφάνεια του δοχείου έχει υψηλότερη συγκέντρωση από το νερό στον πυθμένα.
C1 είναι ένα κυλινδρικό μέρος ή μέρος του νερού που έχει υψηλή συγκέντρωση, ενώ το C2 είναι ένα κυλινδρικό μέρος ή μέρος του νερού που έχει χαμηλή συγκέντρωση. Για να διευκολυνθεί η ανάλυση, εξετάζουμε μόνο τις κινήσεις των μορίων μελανιού στο κέντρο του κυλίνδρου.
Ο αριθμός των μορίων μελανιού στο C1 είναι περισσότερο (υψηλή συγκέντρωση) από τα μόρια μελανιού στο C2 (χαμηλή συγκέντρωση). Επειδή τα μόρια μελανιού κινούνται 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 μικροσκοπικό, έτσι ώστε να έχει μικρή πιθανότητα να κινηθεί προς το κέντρο του κυλίνδρου (Δx). Έτσι, θα υπάρχει μια συνολική ροή μορίων μελανιού από το C1 στο Γ2Με έρευνα που διεξήγαγε ένας φυσιολόγος ονόματι Adolf Fick (1829-1901), διαπιστώθηκε ότι ο ρυθμός διάχυσης ήταν άμεσα ανάλογος με τη διαφορά στη συγκέντρωση (C2 - Γ1Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά στη συγκέντρωση, τόσο υψηλότερος είναι ο ρυθμός ροής των μορίων της ουσίας.
Αντίθετα, όσο μικρότερη είναι η διαφορά στη συγκέντρωση, τόσο χαμηλότερος είναι ο ρυθμός ροής των μορίων των ουσιών. Αυτό μπορεί να οφείλεται στις προσδοκίες μας ότι οι διαφορές στη συγκέντρωση επηρεάζουν επίσης τον ρυθμό ροής των μορίων. Εκτός από την αλλαγή θέσεων μέσω διάχυσης, τα μόρια ουσιών (ειδικά οι αέριες ουσίες) μπορούν επίσης να μετακινηθούν από το ένα μέρος στο άλλο χρησιμοποιώντας τη βοήθεια του ανέμου.
Εφαρμογή της Διάχυσης στην καθημερινή ζωή
Αν δεν υπήρχε διάχυση, η αγαπημένη σας φίλη δεν θα μπορούσε να απολαύσει το άρωμά σας. Χωρίς διάχυση, το άρωμα του μαγειρέματος της μητέρας σε μια νόστιμη και ορεκτική κουζίνα δεν μπορεί επίσης να διαλύσει την ονειροπόλησή σας και την επιθυμία σας να φάτε γρήγορα θρεπτικά τρόφιμα που διατίθενται στο τραπέζι. Η διάχυση παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην επιβίωση ανθρώπων, ζώων, φυτών κ.λπ.
Τα φυτά συνήθως χρειάζονται διοξείδιο του άνθρακα (CO2 ) για να πραγματοποιήσουν τη φωτοσύνθεση. Επειδή υπάρχει διαφορά στη συγκέντρωση CO2 μεταξύ του εσωτερικού του φύλλου και του 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. Εάν τα φυτά χρειάζονται CO2 για να κάνουν φωτοσύνθεση, τότε οι γάτες, τα ποντίκια κ.λπ. χρειάζονται οξυγόνο για κάθε αντίδραση που παράγει ενέργεια. Τα μόρια οξυγόνου κινούνται με διάχυση για να φτάσουν στο εσωτερικό των κυττάρων.
