Se osserviamo attentamente, all'inizio il fumo della combustione è ancora visibile. Dopo un po', però, il fumo diventa invisibile. Avete mai usato del profumo? Anche se lo spruzzate nella vostra stanza, chi si trova fuori casa può comunque sentirne la fragranza. Allo stesso modo, se vostra madre prepara un pasto delizioso e appetitoso in cucina, il profumo si sente fin dalle case dei vicini. Perché succede questo?
Comprendere la diffusione
Esistono molti altri esempi. Se si versano alcune gocce di inchiostro o colorante alimentare in un bicchiere d'acqua pulita, l'inchiostro o il colorante si diffonderanno uniformemente nell'acqua. Questo avviene automaticamente. Gli esempi precedenti sono fenomeni di diffusione che si verificano spesso nella vita di tutti i giorni. La diffusione è il processo di spostamento delle molecole di una sostanza da un'area ad alta concentrazione a un'area a bassa concentrazione. La concentrazione si riferisce al numero di molecole/moli di una sostanza per unità di volume. Un luogo ad alta concentrazione è un luogo in cui sono presenti molte molecole di una sostanza per unità di volume. Al contrario, un luogo a bassa concentrazione è un luogo in cui sono presenti poche molecole per unità di volume.
Quando si bruciano i rifiuti, la concentrazione di fumo intorno all'inceneritore è solitamente piuttosto elevata. A causa di questa differenza di concentrazione, le molecole di fumo si diffondono automaticamente dalle zone ad alta concentrazione a quelle a bassa concentrazione. Le molecole di fumo, che inizialmente si raggruppavano, finiscono per disperdersi in tutte le direzioni.
Quando si spruzza del profumo sul corpo, la zona in cui viene applicato presenta un'alta concentrazione. A causa di questa differenza di concentrazione, le molecole di profumo si spostano dalla zona ad alta concentrazione a quella a bassa concentrazione. Allo stesso modo, quando si aggiungono alcune gocce di inchiostro o colorante alimentare a un bicchiere d'acqua pulita, la zona in cui l'inchiostro o il colorante sono stati applicati per primi ha solitamente una concentrazione maggiore. A causa di questa differenza di concentrazione, le molecole di inchiostro o colorante si diffondono nella zona a bassa concentrazione. Il processo di diffusione si arresta quando la concentrazione delle molecole di inchiostro in tutte le zone dell'acqua si equilibra.
Teoria della diffusione e della cinetica
È importante notare che il processo di diffusione può essere spiegato utilizzando la teoria cinetica. La teoria cinetica afferma che ogni sostanza è composta da molecole, e queste molecole sono in continuo movimento casuale. Per comprendere meglio questo concetto, osservate l'immagine sottostante. L'intero contenitore è riempito d'acqua. Poiché vi è stato versato dell'inchiostro, l'acqua sulla superficie del contenitore ha una concentrazione maggiore rispetto all'acqua sul fondo.
C1 è la parte del cilindro o la parte dell'acqua che ha un'alta concentrazione, mentre C2 è la parte del cilindro o la parte dell'acqua che ha una bassa concentrazione. Per semplificare l'analisi, esamineremo solo il movimento delle molecole di inchiostro al centro del cilindro.
Il numero di molecole d'inchiostro in C1 è maggiore (alta concentrazione) rispetto al numero di molecole d'inchiostro in C2 ( bassa concentrazione). Poiché le molecole d'inchiostro si muovono costantemente in modo casuale, le molecole d'inchiostro in C1 hanno una maggiore probabilità di spostarsi verso il centro del cilindro ( Δx ). Al contrario, il numero di molecole d'inchiostro in C2 è molto piccolo, quindi hanno una probabilità molto bassa di spostarsi verso il centro del cilindro ( Δx ).
Velocità di diffusione
Pertanto, ci sarà un flusso totale di molecole di inchiostro da C1 a C2 . Secondo le ricerche condotte dal fisiologo Adolf Fick (1829-1901), si è scoperto che la velocità di diffusione è direttamente proporzionale alla differenza di concentrazione (C2 - C1 ) . Maggiore è la differenza di concentrazione, maggiore è la velocità di flusso delle molecole della sostanza. Viceversa, minore è la differenza di concentrazione, minore è la velocità di flusso delle molecole della sostanza. Ciò può essere in accordo con la nostra ipotesi che la differenza di concentrazione influenzi anche la velocità di flusso delle molecole. Oltre a spostarsi da un luogo all'altro per diffusione, le molecole delle sostanze (soprattutto i gas) possono anche spostarsi da un luogo all'altro grazie al vento.
Applicazione della diffusione nella vita quotidiana
Senza la diffusione, il tuo amato partner non potrebbe godere della fragranza del tuo profumo. Senza la diffusione, il delizioso e invitante aroma dei piatti cucinati da tua madre in cucina non potrebbe interrompere i tuoi pensieri e farti venire voglia di finire in fretta il pasto nutriente sulla tavola. 😉 La diffusione gioca anche un ruolo molto importante per la sopravvivenza di esseri umani, animali, piante, ecc.
Le piante in genere necessitano di anidride carbonica (CO2 ) per la fotosintesi. Poiché esiste una differenza di concentrazione di CO2 tra l'interno della foglia e l'aria esterna, le molecole di CO2 diffondono all'interno della foglia attraverso gli stomi. Viceversa, il vapore acqueo e l'ossigeno diffondono verso l'esterno. Oltre alle piante, anche gatti, topi, ecc., possono soffocare in assenza di diffusione. Mentre le piante necessitano di CO2 per la fotosintesi, gatti, topi, ecc. necessitano di ossigeno per ogni reazione che produce energia. Per raggiungere le cellule, le molecole di ossigeno si muovono per diffusione.
