Jos katsomme tarkkaan, palamisesta syntyvä savu voi aluksi näkyä. Hetken kuluttua savua ei enää näy. Oletko käyttänyt hajuvettä? Vaikka suihkutat hajuvettä huoneessa, muut kodin ulkopuolella olevat ihmiset voivat myös tuntea hajuveden tuoksun. Jos äiti laittaa herkullista ja ruokahalua herättävää ruokaa keittiössä, ruoanlaiton tuoksu voi leijailla myös naapurin talosta. Miksi näin on?
On monia muitakin esimerkkejä. Jos laitat muutaman tipan mustetta lasiin, joka sisältää kirkasta vettä, muste tai elintarvikeväri leviää tasaisesti veteen. Tämä tapahtuu automaattisesti. Jotkut aiemmat esimerkit ovat diffuusiotapahtumia, joita koetaan usein jokapäiväisessä elämässä. Diffuusio on prosessi, jossa aineita siirretään suuresta pitoisuudesta pieneen pitoisuuteen. Pitoisuudella tarkoitetaan aineen molekyylien/moolien lukumäärää tilavuutta kohti. Suuren pitoisuuden omaava paikka on paikka, jossa on useita aineen molekyylejä tilavuutta kohti. Käänteisesti pienet pitoisuudet ovat paikkoja, joissa on vähän molekyylejä tilavuutta kohti.
Kun poltat roskia, palavan jätteen ympärillä olevan savun pitoisuus on yleensä melko korkea. Koska pitoisuuksia on erilaisia, savumolekyylit leviävät automaattisesti korkeista pitoisuuksista alhaisiin. Aluksi yhdistyneet savumolekyylit leviävät lopulta kaikkiin suuntiin.
Kun suihkutat hajuvettä vartalolle, hajuveden suihkutuskohdassa on korkea pitoisuus. Koska pitoisuuksissa on eroja, hajustemolekyylit siirtyvät korkeasta pitoisuudesta matalaan pitoisuuteen. Kun laitat muutaman tipan mustetta tai elintarvikeväriä lasilliseen kirkasta vettä, siinä veden osassa, johon muste tai elintarvikeväri tiputetaan ensin, on yleensä korkeampi pitoisuus. Koska pitoisuuksia on erilaisia, mustemolekyylit tai elintarvikevärimolekyylit leviävät kaikkiin veden osiin, joissa on matala pitoisuus. Diffuusioprosessi pysähtyy, kun mustemolekyylien pitoisuus kaikissa veden osissa on sama.
Huomaa, että diffuusioprosessi voidaan selittää kineettisen teorian avulla. Kineettisen teorian mukaan jokainen aine koostuu molekyyleistä ja nämä molekyylit liikkuvat jatkuvasti satunnaisesti. Ymmärtääksesi tämän, tarkastele alla olevaa kuvaa. Kaikki astian osat ovat täynnä vettä. Koska muste tippuu, astian pinnalla olevan veden pitoisuus on suurempi kuin pohjalla olevan veden pitoisuus.
C1 on sylinterimäinen osa tai osa vettä, jolla on korkea pitoisuus, kun taas C2 on sylinterimäinen osa tai osa vettä, jonka pitoisuus on alhainen. Analyysin helpottamiseksi tarkastelemme vain mustemolekyylien liikkeitä sylinterin keskellä.
Mustemolekyylien lukumäärä C:ssä1 on enemmän (korkea pitoisuus) kuin mustemolekyylejä C:ssä2 (alhainen pitoisuus). Koska mustemolekyylit liikkuvat satunnaisesti, C:n mustemolekyylit1 on suurempi mahdollisuus liikkua kohti sylinterin keskustaa (Δx). Päinvastoin, mustemolekyylien lukumäärä C:ssä2 on pieni, joten sillä on vain vähän mahdollisuuksia liikkua kohti sylinterin keskustaa (Δx). Näin ollen mustemolekyylien kokonaisvirtaus C:stä1 C: hen2Fysiologi Adolf Fick (1829-1901) teki tutkimuksen, jossa havaittiin, että diffuusionopeus oli suoraan verrannollinen pitoisuuseroon (C2 - C1). Mitä suurempi pitoisuusero on, sitä suurempi on ainemolekyylien virtausnopeus.
päinvastoin, mitä pienempi pitoisuusero on, sitä pienempi on aineiden molekyylien virtausnopeus. Tämä voi odotustemme perusteella johtua siitä, että pitoisuuserot vaikuttavat myös molekyylien virtausnopeuteen. Diffuusion kautta tapahtuvan paikan vaihtamisen lisäksi aineen molekyylit (erityisesti kaasumaiset aineet) voivat liikkua paikasta toiseen myös tuulen avulla.
Diffuusion soveltaminen jokapäiväisessä elämässä
Ilman diffuusiota rakas tyttöystäväsi ei voisi nauttia hajuvedestäsi. Ilman diffuusiota äidin herkullisen ja ruokahalukkaan keittiön ruoanlaiton tuoksu ei myöskään voi hälventää unelmaasi ja haluasi syödä nopeasti ruokapöydässä olevaa ravitsevaa ruokaa. Difuusiolla on myös merkittävä rooli ihmisten, eläinten, kasvien jne. selviytymisessä.
Kasvit tarvitsevat yleensä hiilidioksidia (CO2 ) fotosynteesiin. Koska lehden sisäosan ja ilman CO2-pitoisuudet eroavat toisistaan, CO2- molekyylit diffundoituvat lehteen ilmarakojen kautta. Sitä vastoin vesihöyry ja happi diffundoituvat ulos lehdestä. Kasvien lisäksi myös kissat ja hiiret voivat tukehtua, jos diffuusiota ei tapahdu. Jos kasvit tarvitsevat CO2 :ta fotosynteesiin, niin kissat, hiiret jne. tarvitsevat happea jokaiseen energiaa tuottavaan reaktioon. Happimolekyylit liikkuvat diffuusion avulla päästäkseen solujen sisään.
