Ha jobban megnézzük, az égésből származó füst eleinte látható. Egy idő után a füst már nem látható. Használt parfümöt? Hiába fújt parfümöt a szobába, a házon kívül tartózkodók is érezhetik a parfüm illatát. Ha az anya finom és étvágygerjesztő ételt főz a konyhában, a főzés illata a szomszéd házából is érezhető. Miért van ez?
Sok más példa is van. Ha néhány csepp tintát cseppentünk egy tiszta vizet tartalmazó pohárba, a tinta vagy az ételfesték egyenletesen eloszlik a vízben. Ez automatikusan megtörténik. Néhány korábbi példa diffúziós eseményekre utal, amelyekkel gyakran találkozunk a mindennapi életben. A diffúzió az anyagok nagy koncentrációjú helyről alacsony koncentrációjú helyre történő mozgatásának folyamata. A koncentráció alatt az anyag molekuláinak/móljainak számát értjük térfogategységenként. A nagy koncentrációjú hely olyan hely, ahol sok anyagmolekula található térfogategységenként. Ezzel szemben az alacsony koncentrációjú helyek olyan helyek, ahol kevés molekula található térfogategységenként.
Amikor szemetet égetünk, az égő szemét körüli füst koncentrációja általában meglehetősen magas. Mivel a koncentrációk eltérőek, a füstmolekulák automatikusan a magas koncentrációtól az alacsony koncentrációig terjednek. Az eredetileg egyesült füstmolekulák végül minden irányba szétszóródnak.
Amikor parfümöt fújunk a testünkre, a permetezés helyén magas a koncentráció. Mivel koncentrációkülönbségek vannak, a parfüm molekulák a magas koncentrációkról az alacsony koncentrációk felé haladnak. Amikor néhány csepp tintát vagy ételfestéket cseppentünk egy pohár tiszta vízbe, a víznek az a része, amelyre először a tintát vagy ételfestéket csepegtetjük, általában magasabb koncentrációjú. Mivel a koncentrációk eltérőek, a tinta- vagy ételfesték molekulák a víz minden olyan részébe szétterjednek, ahol alacsony a koncentráció. A diffúziós folyamat akkor áll le, amikor a tintamolekulák koncentrációja a víz minden részében azonos lesz.
Felhívjuk a figyelmet arra, hogy a diffúziós folyamat kinetikus elmélettel magyarázható. A kinetikus elmélet szerint minden anyag molekulákból áll, és ezek a molekulák folyamatosan véletlenszerűen mozognak. Ennek megértéséhez figyeljük meg az alábbi képet. A tartály minden része vízzel van feltöltve. Mivel a tinta csepegtetésre kerül, a tartály felületén lévő víz koncentrációja nagyobb, mint az alján lévő víz koncentrációja.
C1 a víz hengeres része vagy része, amely nagy koncentrációban van, míg a C2 egy hengeres része vagy a víz alacsony koncentrációjú része. Az elemzés megkönnyítése érdekében csak a tintamolekulák mozgását vizsgáljuk a henger közepén.
A tintamolekulák száma C-ben1 több (nagy koncentrációban), mint a C-ben lévő tintamolekulák2 (alacsony koncentráció). Mivel a tintamolekulák véletlenszerűen mozognak, a C-ben lévő tintamolekulák1 nagyobb az esélye annak, hogy a henger közepe felé mozdulnak (Δx). Épp ellenkezőleg, a C-ben lévő tintamolekulák száma2 apró, így kevés lehetősége van a henger közepe felé mozdulni (Δx). Így a C-ből a tintamolekulák teljes áramlása fog bekövetkezni.1 C-ig2Egy Adolf Fick (1829-1901) nevű fiziológus kutatása során megállapították, hogy a diffúziós sebesség egyenesen arányos a koncentrációkülönbséggel (C2 - C1). Minél nagyobb a koncentrációkülönbség, annál nagyobb az anyagmolekulák áramlási sebessége.
Fordítva, minél kisebb a koncentrációkülönbség, annál kisebb az anyagmolekulák áramlási sebessége. Ez várakozásaink szerint azzal is magyarázható, hogy a koncentrációkülönbségek is befolyásolják a molekulák áramlási sebességét. A diffúzió útján történő helyváltoztatás mellett az anyagmolekulák (különösen a gáznemű anyagok) a szél segítségével is mozoghatnak egyik helyről a másikra.
A diffúzió alkalmazása a mindennapi életben
Ha nem lenne diffúzió, a szeretett barátnőd nem élvezhetné a parfümödet. Diffúzió nélkül anyád finom és étvágygerjesztő konyhában főztjének illata sem oszlathatná el az álmodozásodat és a vágyadat, hogy gyorsan tápláló ételeket fogyassz az étkezőasztalnál. A diffúziónak jelentős szerepe van az emberek, állatok, növények stb. túlélésében is.
A növényeknek általában szén-dioxidra (CO2) van szükségük a fotoszintézishez. Mivel a levél belseje és a levegő CO2-koncentrációja eltérő, a CO2- molekulák a gázcserenyílásokon keresztül diffundálnak a levélbe. Ezzel szemben a vízgőz és az oxigén kidiffundál. A növényeken kívül a macskák, egerek stb. is megfulladhatnak, ha nincs diffúzió. Ha a növényeknek CO2-re van szükségük a fotoszintézishez, akkor a macskáknak, egereknek stb. oxigénre van szükségük minden olyan reakcióhoz, amely energiát termel. Az oxigénmolekulák diffúzióval jutnak el a sejtek belsejébe.
