Dacă ne uităm cu atenție, fumul provenit de la ardere poate fi încă văzut la început. După un timp, fumul devine invizibil. Ai folosit vreodată parfum? Chiar dacă pulverizezi parfum în camera ta, ceilalți din afara casei pot totuși să simtă mirosul. În mod similar, dacă mama ta gătește o masă delicioasă și apetisantă în bucătărie, aroma poate fi simțită din casele vecinilor. De ce se întâmplă asta?
Înțelegerea difuziei
Există multe alte exemple. Dacă puneți câteva picături de cerneală sau colorant alimentar într-un pahar cu apă limpede, cerneala sau colorantul alimentar se va răspândi uniform în apă. Acest lucru se întâmplă automat. Exemplele anterioare sunt evenimente de difuzie care sunt adesea experimentate în viața de zi cu zi. Difuzia este procesul de mișcare a moleculelor unei substanțe dintr-o zonă cu concentrație mare într-o zonă cu concentrație scăzută. Concentrația se referă la numărul de molecule/moli ai unei substanțe pe volum. Un loc cu concentrație mare este acolo unde există multe molecule ale unei substanțe pe volum. Invers, un loc cu concentrație scăzută este acolo unde există puține molecule pe volum.
Când ardeți gunoi, concentrația de fum din jurul incineratorului este de obicei destul de mare. Din cauza diferenței de concentrație, moleculele de fum se răspândesc automat din zonele cu concentrație mare în zonele cu concentrație mică. Moleculele de fum, care inițial s-au aglomerat, în cele din urmă se împrăștie în toate direcțiile.
Când pulverizezi parfum pe corp, zona în care este pulverizat parfumul are o concentrație mare. Din cauza acestei diferențe de concentrație, moleculele de parfum se deplasează din zona cu concentrație mare în zona cu concentrație mică. Când adaugi câteva picături de cerneală sau colorant alimentar într-un pahar cu apă limpede, zona în care a fost aplicată prima dată cerneala sau colorantul alimentar are de obicei o concentrație mai mare. Din cauza acestei diferențe de concentrație, moleculele de cerneală sau colorant alimentar difuzează în întreaga zonă cu concentrație mică. Procesul de difuzie se oprește odată ce concentrația moleculelor de cerneală din toate zonele apei este egală.
Difuzia și teoria cinetică
Este important de menționat că procesul de difuzie poate fi explicat folosind teoria cinetică. Teoria cinetică afirmă că fiecare substanță este compusă din molecule, iar aceste molecule se află într-o mișcare continuă și aleatorie. Pentru a înțelege acest lucru, examinați imaginea de mai jos. Întregul recipient este umplut cu apă. Deoarece a fost picurată cerneală în el, apa de la suprafața recipientului are o concentrație mai mare decât apa de la fund.
C1 este partea cilindrului sau partea apei care are o concentrație mare, în timp ce C2 este partea cilindrului sau partea apei care are o concentrație scăzută. Pentru a simplifica analiza, vom examina doar mișcarea moleculelor de cerneală în centrul cilindrului.
Numărul de molecule de cerneală de la C1 este mai mare (concentrație mare) decât cel al moleculelor de cerneală de la C2 ( concentrație mică). Deoarece moleculele de cerneală se mișcă constant aleatoriu, moleculele de cerneală de la C1 au o probabilitate mai mare de a se deplasa spre centrul cilindrului ( Δx ). În schimb, numărul de molecule de cerneală de la C2 este foarte mic, deci au o probabilitate foarte mică de a se deplasa spre centrul cilindrului ( Δx ).
Rata de difuzie
Astfel, va exista un flux total de molecule de cerneală de la C1 la C2 . Conform cercetărilor efectuate de un fiziolog pe nume Adolf Fick (1829-1901), s-a constatat că rata de difuzie este direct proporțională cu diferența de concentrație (C2 - C1 ) . Cu cât diferența de concentrație este mai mare, cu atât este mai mare viteza de curgere a moleculelor substanței. Invers, cu cât diferența de concentrație este mai mică, cu atât este mai mică viteza de curgere a moleculelor substanței. Acest lucru poate fi în concordanță cu presupunerea noastră că diferența de concentrație afectează și viteza de curgere a moleculelor. Pe lângă deplasarea dintr-un loc în altul prin difuzie, moleculele substanțelor (în special gazele) se pot deplasa și dintr-un loc în altul folosind ajutorul vântului.
Aplicarea difuziei în viața de zi cu zi
Fără difuzie, partenerul tău iubit nu s-ar putea bucura de parfumul tău. Fără difuzie, aroma delicioasă și apetisantă a gătitului mamei tale în bucătărie nu ți-ar putea întrerupe reveria și nu te-ar face să vrei să termini repede masa nutritivă de pe masa din sufragerie. 😉 Difuzia joacă, de asemenea, un rol foarte important în supraviețuirea oamenilor, animalelor, plantelor etc.
Plantele necesită de obicei dioxid de carbon (CO2 ) pentru fotosinteză. Deoarece există o diferență în concentrația de CO2 între interiorul frunzei și aerul exterior, moleculele de CO2 difuzează în frunză prin stomate. În schimb, vaporii de apă și oxigenul difuzează în exterior. Pe lângă plante, și pisicile, șoarecii etc. se pot sufoca dacă nu există difuzie. În timp ce plantele necesită CO2 pentru fotosinteză, pisicile, șoarecii etc. au nevoie de oxigen pentru fiecare reacție de producere a energiei. Pentru a ajunge la celule, moleculele de oxigen se mișcă prin difuzie.
