Ef við lítum vel sést enn reykurinn frá brunanum í fyrstu. Eftir smá stund er reykurinn ósýnilegur. Hefur þú einhvern tíma notað ilmvatn? Jafnvel þótt þú úðir ilmvatni í herberginu þínu geta aðrir utan hússins samt fundið lyktina af honum. Á sama hátt, ef móðir þín eldar ljúffenga og girnilega máltíð í eldhúsinu, má finna ilminn frá húsum nágrannanna. Hvers vegna er þetta svona?
Að skilja dreifingu
Það eru mörg önnur dæmi. Ef þú setur nokkra dropa af bleki eða matarlit í glas af tæru vatni, þá dreifist blekið eða matarliturinn jafnt um vatnið. Þetta gerist sjálfkrafa. Dæmin hér að ofan eru dreifingaratburðir sem oft eiga sér stað í daglegu lífi. Dreifing er ferlið við að færa sameindir efnis frá svæði með mikla styrk til svæðis með litla styrk. Styrkur vísar til fjölda sameinda/móls af efni á rúmmáli. Staður með mikla styrk er þar sem eru margar sameindir af efni á rúmmáli. Aftur á móti er staður með litla styrk þar sem eru fáar sameindir á rúmmáli.
Þegar þú brennir rusl er reykþéttnin í kringum brennsluofninn yfirleitt nokkuð mikil. Vegna mismunandi þéttni dreifast reyksameindirnar sjálfkrafa frá svæðum með mikla þéttni til svæða með litla þéttni. Reyksameindirnar, sem upphaflega kekkuðust saman, dreifast að lokum í allar áttir.
Þegar þú úðar ilmvatni á líkamann er svæðið þar sem ilmvatnið er úðað í mikilli styrk. Vegna þessa mismunar á styrk færast ilmvatnssameindirnar frá svæðinu með háa styrkinn yfir á svæðið með lága styrkinn. Þegar þú bætir nokkrum dropum af bleki eða matarlit út í glas af tæru vatni er svæðið þar sem blekið eða matarliturinn var fyrst borinn á venjulega í hærri styrk. Vegna þessa mismunar á styrk dreifast blek- eða matarlitarsameindirnar um svæðið með lága styrkinn. Dreifingarferlið stöðvast þegar styrkur bleksameindanna á öllum svæðum vatnsins er jafn.
Dreifingar- og hreyfifræði
Mikilvægt er að hafa í huga að hægt er að útskýra dreifingarferlið með hreyfifræði. Hreyfifræðin segir að hvert efni sé samsett úr sameindum og þessar sameindir séu í stöðugri, handahófskenndri hreyfingu. Til að skilja þetta, skoðið myndina hér að neðan. Allur ílátið er fyllt af vatni. Vegna þess að blek hefur verið droppað ofan í það, hefur vatnið á yfirborði ílátsins hærri styrk en vatnið á botninum.
C1 er sá hluti strokksins eða sá hluti vatnsins sem hefur háan styrk, en C2 er sá hluti strokksins eða sá hluti vatnsins sem hefur lágan styrk. Til að einfalda greininguna munum við aðeins skoða hreyfingu bleksameindanna í miðju strokksins.
Fjöldi bleksameinda við C1 er meiri (hár styrkur) en bleksameindanna við C2 ( lágur styrkur). Þar sem bleksameindirnar eru stöðugt að hreyfast af handahófi eru meiri líkur á að bleksameindirnar við C1 færist í átt að miðju sívalningsins ( Δx ). Aftur á móti er fjöldi bleksameinda við C2 mjög lítill þannig að þær eru mjög litlar líkur á að færast í átt að miðju sívalningsins ( Δx ).
Dreifingarhraði
Þannig verður heildarflæði bleksameinda frá C1 til C2 . Samkvæmt rannsóknum lífeðlisfræðingsins Adolfs Fick (1829-1901) kom í ljós að dreifingarhraðinn er í beinu hlutfalli við mismuninn á styrk (C2 - C1 ) . Því meiri sem mismunurinn á styrk er, því meiri er flæðishraði efnissameinda. Aftur á móti, því minni sem mismunurinn á styrk er, því minni er flæðishraði efnissameinda. Þetta gæti verið í samræmi við forsendu okkar um að mismunur á styrk hefur einnig áhrif á flæðishraða sameinda. Auk þess að færa sig á milli staða með dreifingu geta sameindir efna (sérstaklega lofttegunda) einnig færst á milli staða með hjálp vinds.
Notkun dreifingar í daglegu lífi
Án dreifingar gæti ástkæri maki þinn ekki notið ilmvatnsins þíns. Án dreifingar gæti ljúffengur og girnilegur ilmur af matreiðslu mömmu þinnar í eldhúsinu ekki rofið drauma þína og fengið þig til að vilja klára næringarríka máltíðina á borðstofuborðinu. 😉 Dreifing gegnir einnig mjög mikilvægu hlutverki í lifun manna, dýra, plantna o.s.frv.
Plöntur þurfa yfirleitt koltvísýring (CO2 ) fyrir ljóstillífun. Vegna þess að munur er á CO2-styrk milli inni í blaðinu og útiloftsins, dreifast CO2- sameindir inn í blaðið í gegnum loftaugirnar. Aftur á móti dreifast vatnsgufa og súrefni út. Auk plantna geta kettir, mýs o.s.frv. einnig kafnað ef engin dreifing á sér stað. Þó að plöntur þurfi CO2 fyrir ljóstillífun, þurfa kettir, mýs o.s.frv. súrefni fyrir allar orkuframleiðsluviðbrögð. Til að komast til frumnanna hreyfast súrefnisameindir með dreifingu.
