אם נסתכל מקרוב, עדיין ניתן לראות את העשן מהשריפה בהתחלה. לאחר זמן מה, העשן בלתי נראה. האם אי פעם השתמשת בבושם? גם אם תרסס בושם בחדרך, אחרים מחוץ לבית עדיין יוכלו להריח את הניחוח. באופן דומה, אם אמך מבשלת ארוחה טעימה ומעוררת תיאבון במטבח, ניתן להריח את הארומה מבתי השכנים. מדוע זה כך?
הבנת דיפוזיה
ישנן דוגמאות רבות אחרות. אם תשימו כמה טיפות של דיו או צבע מאכל בכוס מים צלולים, הדיו או צבע המאכל יתפזרו באופן שווה בכל המים. זה קורה באופן אוטומטי. הדוגמאות הקודמות הן אירועי דיפוזיה שחווים לעתים קרובות בחיי היומיום. דיפוזיה היא תהליך של העברת מולקולות של חומר מאזור בעל ריכוז גבוה לאזור בעל ריכוז נמוך. ריכוז מתייחס למספר המולקולות/מולות של חומר לכל נפח. מקום בעל ריכוז גבוה הוא המקום שבו ישנן מולקולות רבות של חומר לכל נפח. לעומת זאת, מקום בעל ריכוז נמוך הוא המקום שבו ישנן מעט מולקולות לכל נפח.
כששורפים אשפה, ריכוז העשן סביב המשרפה הוא בדרך כלל גבוה למדי. בגלל ההבדל בריכוז, מולקולות העשן מתפשטות אוטומטית מאזורים בעלי ריכוז גבוה לאזורים בעלי ריכוז נמוך. מולקולות העשן, שבתחילה התקבצו יחד, מתפזרות בסופו של דבר לכל הכיוונים.
כשאתם מרססים בושם על הגוף, האזור בו מרססים את הבושם הוא בעל ריכוז גבוה. בגלל הבדל ריכוז זה, מולקולות הבושם עוברות מאזור הריכוז הגבוה לאזור הריכוז הנמוך. כשמוסיפים כמה טיפות של דיו או צבע מאכל לכוס מים צלולים, האזור בו מרחו לראשונה את הדיו או צבע המאכל הוא בדרך כלל בעל ריכוז גבוה יותר. בגלל הבדל ריכוז זה, מולקולות הדיו או צבע המאכל מתפזרות בכל אזור הריכוז הנמוך. תהליך הדיפוזיה נעצר ברגע שריכוז מולקולות הדיו בכל אזורי המים שווה.
דיפוזיה ותורת קינטיקה
חשוב לציין שניתן להסביר את תהליך הדיפוזיה באמצעות תיאוריה קינטית. תיאוריה קינטית קובעת שכל חומר מורכב ממולקולות, ומולקולות אלו נמצאות בתנועה רציפה ואקראית. כדי להבין זאת, התבוננו בתמונה למטה. המיכל כולו מלא במים. מכיוון שדיו טפטף לתוכו, המים על פני המיכל נמצאים בריכוז גבוה יותר מאשר המים בתחתית.
C1 הוא החלק של הגליל או החלק של המים שיש בו ריכוז גבוה, בעוד ש-C2 הוא החלק של הגליל או החלק של המים שיש בו ריכוז נמוך. כדי לפשט את הניתוח, נבחן רק את תנועת מולקולות הדיו במרכז הגליל.
מספר מולקולות הדיו ב-C1 גדול יותר (ריכוז גבוה) ממולקולות הדיו ב-C2 ( ריכוז נמוך). מכיוון שמולקולות הדיו נעות באופן אקראי כל הזמן, למולקולות הדיו ב-C1 יש סבירות גבוהה יותר לנוע לכיוון מרכז הגליל ( Δx ). לעומת זאת, מספר מולקולות הדיו ב-C2 הוא קטן מאוד ולכן יש להן סבירות קטנה מאוד לנוע לכיוון מרכז הגליל ( Δx ).
קצב דיפוזיה
לפיכך, תהיה זרימה כוללת של מולקולות דיו מ-C1 ל- C2 . על פי מחקר שערך פיזיולוג בשם אדולף פיק (1829-1901), נמצא כי קצב הדיפוזיה הוא ביחס ישר להבדל בריכוז (C2 - C1 ) . ככל שההבדל בריכוז גדול יותר, כך קצב הזרימה של מולקולות החומר גדול יותר. לעומת זאת, ככל שההבדל בריכוז קטן יותר, כך קצב הזרימה של מולקולות החומר קטן יותר. ייתכן שזה תואם את ההנחה שלנו שההבדל בריכוז משפיע גם על קצב הזרימה של מולקולות. בנוסף לתנועה ממקום למקום באמצעות דיפוזיה, מולקולות של חומרים (במיוחד גזים) יכולות גם לנוע ממקום למקום בעזרת הרוח.
יישום דיפוזיה בחיי היומיום
בלי דיפוזיה, בן/בת הזוג האהוב/ה שלך לא יוכל/ה ליהנות מניחוח הבושם שלך. בלי דיפוזיה, הארומה הטעימה והמעוררת תיאבון של הבישול של אמך במטבח לא תוכל לשבור את חלוציך ולגרום לך לרצות לסיים במהירות את הארוחה המזינה שעל שולחן האוכל. 😉 דיפוזיה גם משחקת תפקיד חשוב מאוד בהישרדותם של בני אדם, בעלי חיים, צמחים וכו'.
צמחים בדרך כלל זקוקים לפחמן דו-חמצני (CO2 ) לצורך פוטוסינתזה. מכיוון שיש הבדל בריכוז ה-CO2 בין פנים העלה לאוויר החיצוני, מולקולות CO2 מתפזרות לתוך העלה דרך הפיוניות. לעומת זאת, אדי מים וחמצן מתפזרים החוצה. בנוסף לצמחים, גם חתולים, עכברים וכו' עלולים להיחנק אם אין דיפוזיה. בעוד שצמחים זקוקים ל-CO2 לצורך פוטוסינתזה, חתולים, עכברים וכו' זקוקים לחמצן לכל תגובה לייצור אנרגיה. כדי להגיע לתאים, מולקולות חמצן נעות באמצעות דיפוזיה.
