Егер мұқият қарасақ, жанып жатқан түтін алдымен әлі де көрінеді. Біраз уақыттан кейін түтін көрінбейді. Сіз ешқашан иіссу қолдандыңыз ба? Бөлмеңізге иіссу себсеңіз де, үйден тыс жердегілер әлі де иістің иісін сезе алады. Сол сияқты, егер анаңыз ас үйде дәмді және тәбетті тамақ пісірсе, иісті көршілердің үйлерінен де сезуге болады. Неліктен бұлай?
Диффузияны түсіну
Басқа да көптеген мысалдар бар. Егер сіз бір стақан таза суға бірнеше тамшы сия немесе тағамдық бояғыш тамызсаңыз, сия немесе тағамдық бояғыш суға біркелкі таралады. Бұл автоматты түрде болады. Алдыңғы мысалдар күнделікті өмірде жиі кездесетін диффузия оқиғалары. Диффузия - заттың молекулаларын жоғары концентрациялы аймақтан төмен концентрациялы аймаққа жылжыту процесі. Концентрация дегеніміз - заттың бір көлемдегі молекулалары/мольдерінің санын білдіреді. Жоғары концентрациялы орын - бір көлемдегі заттың көптеген молекулалары бар жер. Керісінше, төмен концентрациялы орын - бір көлемдегі молекулалардың аз болатын жер.
Қоқысты жаққан кезде, қоқыс жағатын пештің айналасындағы түтін концентрациясы әдетте өте жоғары болады. Концентрация айырмашылығына байланысты түтін молекулалары жоғары концентрациялы жерлерден төмен концентрациялы аймақтарға автоматты түрде таралады. Бастапқыда бір-біріне жиналған түтін молекулалары ақырында барлық бағыттарға шашыраңқы болады.
Денеңізге парфюмерия шашқан кезде, парфюмерия шашылған жерде жоғары концентрация болады. Концентрацияның осы айырмашылығына байланысты парфюмерия молекулалары жоғары концентрация аймағынан төмен концентрация аймағына ауысады. Бір стақан таза суға бірнеше тамшы сия немесе тағамдық бояғыш қосқанда, сия немесе тағамдық бояғыш алғаш жағылған жерде әдетте жоғары концентрация болады. Концентрацияның осы айырмашылығына байланысты сия немесе тағамдық бояғыш молекулалары төмен концентрация аймағына таралады. Судың барлық аймақтарындағы сия молекулаларының концентрациясы тең болғаннан кейін диффузия процесі тоқтайды.
Диффузия және кинетикалық теория
Диффузия процесін кинетикалық теорияны қолдану арқылы түсіндіруге болатынын атап өту маңызды. Кинетикалық теория әрбір зат молекулалардан тұратынын және бұл молекулалар үздіксіз, кездейсоқ қозғалыста болатынын айтады. Мұны түсіну үшін төмендегі суретті қараңыз. Ыдыс толығымен суға толы. Оған сия тамызылғандықтан, ыдыстың бетіндегі судың концентрациясы түбіндегі суға қарағанда жоғары.
C1 цилиндрдің немесе судың жоғары концентрацияға ие бөлігі, ал C2 цилиндрдің немесе судың концентрациясы төмен бөлігі болып табылады. Талдауды жеңілдету үшін біз тек цилиндрдің ортасындағы сия молекулаларының қозғалысын зерттейміз.
C1 нүктесіндегі сия молекулаларының саны C2 нүктесіндегі сия молекулаларынан (төмен концентрация) көп ( жоғары концентрация). Сия молекулалары үнемі кездейсоқ қозғалатындықтан, C1 нүктесіндегі сия молекулаларының цилиндрдің ортасына қарай қозғалу ықтималдығы жоғары ( Δ x ). Керісінше, C2 нүктесіндегі сия молекулаларының саны өте аз , сондықтан олардың цилиндрдің ортасына қарай қозғалу ықтималдығы өте төмен ( Δ x).
Диффузия жылдамдығы
Осылайша, сия молекулаларының C1-ден C2 -ге жалпы ағыны болады . Адольф Фик (1829-1901) есімді физиолог жүргізген зерттеуге сәйкес , диффузия жылдамдығы концентрация айырмашылығына (C2 - C1 ) тура пропорционалды екені анықталды . Концентрация айырмашылығы неғұрлым үлкен болса, зат молекулаларының ағын жылдамдығы соғұрлым жоғары болады. Керісінше, концентрация айырмашылығы неғұрлым аз болса, зат молекулаларының ағын жылдамдығы соғұрлым төмен болады. Бұл концентрация айырмашылығы молекулалардың ағын жылдамдығына да әсер етеді деген болжамымызға сәйкес келуі мүмкін. Диффузия арқылы бір жерден екінші жерге қозғалумен қатар, заттардың (әсіресе газдардың) молекулалары желдің көмегімен бір жерден екінші жерге қозғала алады.
Диффузияның күнделікті өмірде қолданылуы
Диффузия болмаса, сүйікті серігіңіз сіздің парфюмерияңыздың хош иісінен ләззат ала алмас еді. Диффузия болмаса, анаңыздың ас үйде дайындаған дәмді және тәбетті ашатын хош иісі сіздің қиялыңызды бұзып, асхана үстеліндегі пайдалы тағамды тез жегіңіз келетіндей етпес еді. 😉 Диффузия сонымен қатар адамдардың, жануарлардың, өсімдіктердің және т.б. тіршілігінде өте маңызды рөл атқарады.
Өсімдіктер фотосинтез үшін әдетте көмірқышқыл газын (CO2 ) қажет етеді. Жапырақтың ішкі жағы мен сыртқы ауа арасында CO2 концентрациясында айырмашылық болғандықтан , CO2 молекулалары жапыраққа устьицалар арқылы диффузияланады. Керісінше, су буы мен оттегі диффузияланады. Өсімдіктерден басқа, диффузия болмаса, мысықтар, тышқандар және т.б. да тұншығып қалуы мүмкін. Өсімдіктер фотосинтез үшін CO2 қажет етсе , мысықтар, тышқандар және т.б. әрбір энергия өндіретін реакция үшін оттегіні қажет етеді. Жасушаларға жету үшін оттегі молекулалары диффузия арқылы қозғалады.
