اگر از نزدیک نگاه کنیم، دود حاصل از سوختن در ابتدا هنوز دیده میشود. پس از مدتی، دود نامرئی میشود. آیا تا به حال از عطر استفاده کردهاید؟ حتی اگر عطر را در اتاق خود اسپری کنید، دیگران در خارج از خانه هنوز میتوانند عطر را حس کنند. به همین ترتیب، اگر مادرتان در آشپزخانه یک غذای خوشمزه و اشتهاآور بپزد، عطر آن از خانه همسایهها به مشام میرسد. چرا اینطور است؟
درک انتشار
مثالهای بسیار دیگری نیز وجود دارد. اگر چند قطره جوهر یا رنگ خوراکی را در یک لیوان آب زلال بریزید، جوهر یا رنگ خوراکی به طور یکنواخت در سراسر آب پخش میشود. این اتفاق به طور خودکار رخ میدهد. مثالهای قبلی، رویدادهای انتشار هستند که اغلب در زندگی روزمره تجربه میشوند. انتشار فرآیند حرکت مولکولهای یک ماده از ناحیهای با غلظت بالا به ناحیهای با غلظت کم است. غلظت به تعداد مولکولها/مولهای یک ماده در هر حجم اشاره دارد. مکانی با غلظت بالا جایی است که مولکولهای زیادی از یک ماده در هر حجم وجود دارد. برعکس، مکانی با غلظت کم جایی است که مولکولهای کمی در هر حجم وجود دارد.
وقتی زبالهها را میسوزانید، غلظت دود در اطراف زبالهسوز معمولاً بسیار زیاد است. به دلیل تفاوت در غلظت، مولکولهای دود به طور خودکار از مناطقی با غلظت بالا به مناطقی با غلظت پایین پخش میشوند. مولکولهای دود که در ابتدا به هم چسبیده بودند، در نهایت در همه جهات پراکنده میشوند.
وقتی عطر را روی بدن خود اسپری میکنید، ناحیهای که عطر اسپری میشود غلظت بالایی دارد. به دلیل این تفاوت در غلظت، مولکولهای عطر از ناحیهای با غلظت بالا به ناحیهای با غلظت پایین حرکت میکنند. وقتی چند قطره جوهر یا رنگ خوراکی را به یک لیوان آب زلال اضافه میکنید، ناحیهای که ابتدا جوهر یا رنگ خوراکی روی آن اسپری شده است، معمولاً غلظت بالاتری دارد. به دلیل این تفاوت در غلظت، مولکولهای جوهر یا رنگ خوراکی در سراسر ناحیهای با غلظت پایین پخش میشوند. فرآیند انتشار زمانی متوقف میشود که غلظت مولکولهای جوهر در تمام نواحی آب برابر شود.
نظریه انتشار و جنبشی
لازم به ذکر است که فرآیند انتشار را میتوان با استفاده از نظریه جنبشی توضیح داد. نظریه جنبشی بیان میکند که هر مادهای از مولکولها تشکیل شده است و این مولکولها در حرکت پیوسته و تصادفی هستند. برای درک این موضوع، تصویر زیر را بررسی کنید. کل ظرف پر از آب است. از آنجا که جوهر به داخل آن چکه کرده است، آب موجود در سطح ظرف غلظت بیشتری نسبت به آب موجود در کف ظرف دارد.
C1 بخشی از استوانه یا بخشی از آب است که غلظت بالایی دارد، در حالی که C2 بخشی از استوانه یا بخشی از آب است که غلظت کمی دارد. برای سادهسازی تحلیل، فقط حرکت مولکولهای جوهر را در مرکز استوانه بررسی میکنیم.
تعداد مولکولهای جوهر در C1 (غلظت بالا) بیشتر از مولکولهای جوهر در C2 ( غلظت پایین) است . از آنجا که مولکولهای جوهر دائماً به صورت تصادفی در حال حرکت هستند، مولکولهای جوهر در C1 احتمال بیشتری برای حرکت به سمت مرکز استوانه دارند ( Δ x). برعکس، تعداد مولکولهای جوهر در C2 بسیار کم است ، بنابراین احتمال حرکت آنها به سمت مرکز استوانه بسیار کم است ( Δ x).
نرخ انتشار
بنابراین، جریان کلی مولکولهای جوهر از C1 به C2 وجود خواهد داشت . طبق تحقیقات انجام شده توسط یک فیزیولوژیست به نام آدولف فیک (1829-1901)، مشخص شد که سرعت انتشار مستقیماً با اختلاف غلظت (C2 - C1 ) متناسب است . هرچه اختلاف غلظت بیشتر باشد، سرعت جریان مولکولهای ماده بیشتر است. برعکس، هرچه اختلاف غلظت کمتر باشد، سرعت جریان مولکولهای ماده کمتر است. این ممکن است با فرض ما مبنی بر اینکه اختلاف غلظت بر سرعت جریان مولکولها نیز تأثیر میگذارد، مطابقت داشته باشد. مولکولهای مواد (به ویژه گازها) علاوه بر حرکت از مکانی به مکان دیگر از طریق انتشار، میتوانند با کمک باد نیز از مکانی به مکان دیگر حرکت کنند.
کاربرد پراکندگی در زندگی روزمره
بدون انتشار، شریک زندگی محبوب شما نمیتواند از عطر عطر شما لذت ببرد. بدون انتشار، عطر خوشمزه و اشتهاآور آشپزی مادرتان در آشپزخانه نمیتواند خیالپردازی شما را بشکند و شما را وادار کند که سریع غذای مغذی روی میز ناهارخوری را تمام کنید. 😉 انتشار همچنین نقش بسیار مهمی در بقای انسانها، حیوانات، گیاهان و غیره دارد.
گیاهان معمولاً برای فتوسنتز به دی اکسید کربن (CO2 ) نیاز دارند. از آنجا که بین غلظت CO2 داخل برگ و هوای بیرون تفاوت وجود دارد ، مولکولهای CO2 از طریق روزنهها به داخل برگ نفوذ میکنند. برعکس، بخار آب و اکسیژن به بیرون نفوذ میکنند. علاوه بر گیاهان، گربهها، موشها و غیره نیز در صورت عدم انتشار میتوانند خفه شوند. در حالی که گیاهان برای فتوسنتز به CO2 نیاز دارند، گربهها، موشها و غیره برای هر واکنش تولید انرژی به اکسیژن نیاز دارند. مولکولهای اکسیژن برای رسیدن به سلولها از طریق انتشار حرکت میکنند.
