Atidžiai įsižiūrėjus, iš pradžių dar galima matyti degimo dūmus. Po kurio laiko dūmų nebematoma. Ar kada nors naudojote kvepalus? Net jei purškiate kvepalus savo kambaryje, kiti lauke vis tiek gali užuosti jų kvapą. Panašiai, jei jūsų mama virtuvėje gamina skanų ir apetitą keliantį patiekalą, aromatas gali būti užuodžiamas iš kaimynų namų. Kodėl taip yra?
Difuzijos supratimas
Yra daug kitų pavyzdžių. Jei į stiklinę švaraus vandens įlašinsite kelis lašus rašalo ar maistinių dažų, rašalas ar maistiniai dažai tolygiai pasiskirstys vandenyje. Tai vyksta automatiškai. Ankstesni pavyzdžiai yra difuzijos reiškiniai, su kuriais dažnai susiduriama kasdieniame gyvenime. Difuzija yra medžiagos molekulių perkėlimo iš didelės koncentracijos srities į mažos koncentracijos sritį procesas. Koncentracija reiškia medžiagos molekulių/molių skaičių tūrio vienete. Didelės koncentracijos vieta yra ta, kurioje yra daug medžiagos molekulių tūrio vienete. Ir atvirkščiai, mažos koncentracijos vieta yra ta, kurioje yra mažai molekulių tūrio vienete.
Deginant šiukšles, dūmų koncentracija aplink krosnį paprastai būna gana didelė. Dėl koncentracijos skirtumo dūmų molekulės automatiškai plinta iš didelės koncentracijos vietų į mažos koncentracijos vietas. Dūmų molekulės, kurios iš pradžių sulipo į gumulus, galiausiai išsisklaido į visas puses.
Kai purškiate kvepalus ant kūno, toje vietoje, kur purškiami kvepalai, jų koncentracija yra didelė. Dėl šio koncentracijos skirtumo kvepalų molekulės juda iš didelės koncentracijos srities į mažos koncentracijos sritį. Įlašinus kelis lašus rašalo ar maistinių dažų į stiklinę švaraus vandens, toje vietoje, kur pirmą kartą buvo užtepti rašalai ar maistiniai dažai, koncentracija paprastai būna didesnė. Dėl šio koncentracijos skirtumo rašalo ar maistinių dažų molekulės pasklinda po mažos koncentracijos sritį. Difuzijos procesas sustoja, kai rašalo molekulių koncentracija visose vandens vietose tampa vienoda.
Difuzija ir kinetinė teorija
Svarbu pažymėti, kad difuzijos procesą galima paaiškinti naudojant kinetinę teoriją. Kinetinė teorija teigia, kad kiekviena medžiaga sudaryta iš molekulių, ir šios molekulės nuolat, atsitiktinai juda. Norėdami tai suprasti, išnagrinėkite paveikslėlį apačioje. Visas indas pripildytas vandens. Kadangi į jį lašėjo rašalas, vandens koncentracija indo paviršiuje yra didesnė nei vandens koncentracija apačioje.
C1 yra cilindro dalis arba vandens dalis, kurioje yra didelė koncentracija, o C2 yra cilindro arba vandens dalis, kurioje yra maža koncentracija. Siekdami supaprastinti analizę, nagrinėsime tik rašalo molekulių judėjimą cilindro centre.
Rašalo molekulių skaičius C1 yra didesnis (didelė koncentracija) nei rašalo molekulių C2 ( maža koncentracija). Kadangi rašalo molekulės nuolat juda atsitiktinai, rašalo molekulės C1 turi didesnę tikimybę judėti cilindro centro link ( Δx ). Ir atvirkščiai, rašalo molekulių skaičius C2 yra labai mažas, todėl jų tikimybė judėti cilindro centro link ( Δx ) yra labai maža.
Difuzijos greitis
Taigi, iš C1 į C2 vyks bendras rašalo molekulių srautas . Remiantis fiziologo Adolfo Ficko (1829–1901) atliktais tyrimais, nustatyta, kad difuzijos greitis yra tiesiogiai proporcingas koncentracijos skirtumui (C2 - C1 ) . Kuo didesnis koncentracijos skirtumas, tuo didesnis medžiagos molekulių tekėjimo greitis. Ir atvirkščiai, kuo mažesnis koncentracijos skirtumas, tuo mažesnis medžiagos molekulių tekėjimo greitis. Tai gali atitikti mūsų prielaidą, kad koncentracijos skirtumas taip pat turi įtakos molekulių tekėjimo greičiui. Be judėjimo iš vienos vietos į kitą difuzijos būdu, medžiagų (ypač dujų) molekulės taip pat gali judėti iš vienos vietos į kitą padedamos vėjo.
Difuzijos taikymas kasdieniame gyvenime
Be difuzijos jūsų mylimas partneris negalėtų mėgautis jūsų kvepalų aromatu. Be difuzijos gardus ir apetitą žadinantis jūsų mamos virtuvėje gaminamo maisto aromatas negalėtų išsklaidyti jūsų svajonių ir priversti jus greitai suvalgyti maistingą patiekalą ant valgomojo stalo. 😉 Difuzija taip pat vaidina labai svarbų vaidmenį žmonių, gyvūnų, augalų ir kt. išlikimui.
Augalams fotosintezei paprastai reikalingas anglies dioksidas (CO2 ) . Kadangi CO2 koncentracija lapo viduje ir išoriniame ore skiriasi , CO2 molekulės difunduoja į lapą per žioteles. Ir atvirkščiai, vandens garai ir deguonis difunduoja. Be augalų, katės, pelės ir kt. taip pat gali uždusti, jei nėra difuzijos. Augalams fotosintezei reikalingas CO2 , o katėms, pelėms ir kt. kiekvienai energiją gaminančiai reakcijai reikalingas deguonis. Norėdamos pasiekti ląsteles, deguonies molekulės juda difuzijos būdu.
