Если присмотреться, то сначала еще можно увидеть дым от горения. Через некоторое время дым становится невидимым. Вы когда-нибудь пользовались духами? Даже если вы распылите духи в своей комнате, другие люди за пределами дома все равно почувствуют их аромат. Точно так же, если ваша мама готовит вкусную и аппетитную еду на кухне, аромат может доноситься до соседских домов. Почему так происходит?
Понимание диффузии
Существует множество других примеров. Если вы капнете несколько капель чернил или пищевого красителя в стакан с чистой водой, чернила или краситель равномерно распределятся по всей воде. Это происходит автоматически. Приведенные выше примеры — это явления диффузии, которые часто встречаются в повседневной жизни. Диффузия — это процесс перемещения молекул вещества из области высокой концентрации в область низкой концентрации. Концентрация — это количество молекул/молей вещества на единицу объема. Место высокой концентрации — это место, где много молекул вещества на единицу объема. И наоборот, место низкой концентрации — это место, где мало молекул на единицу объема.
При сжигании мусора концентрация дыма вокруг мусоросжигательного завода обычно довольно высока. Из-за разницы в концентрации молекулы дыма автоматически распространяются из областей с высокой концентрацией в области с низкой концентрацией. Молекулы дыма, которые изначально слипались, в конечном итоге рассеиваются во всех направлениях.
Когда вы распыляете духи на тело, в области, куда они попадают, концентрация веществ высока. Из-за этой разницы в концентрации молекулы духов перемещаются из области высокой концентрации в область низкой концентрации. Когда вы добавляете несколько капель чернил или пищевого красителя в стакан чистой воды, область, куда чернила или пищевой краситель были нанесены изначально, обычно имеет более высокую концентрацию. Из-за этой разницы в концентрации молекулы чернил или пищевого красителя диффундируют по всей области низкой концентрации. Процесс диффузии прекращается, как только концентрация молекул чернил во всех областях воды становится одинаковой.
Теория диффузии и кинетика
Важно отметить, что процесс диффузии можно объяснить с помощью кинетической теории. Кинетическая теория утверждает, что любое вещество состоит из молекул, и эти молекулы находятся в непрерывном, хаотическом движении. Чтобы это понять, рассмотрим изображение ниже. Весь контейнер заполнен водой. Поскольку в него капнули чернила, концентрация воды на поверхности контейнера выше, чем на дне.
C1 C — это часть цилиндра или часть воды с высокой концентрацией, тогда как C2 Это часть цилиндра или часть воды с низкой концентрацией. Для упрощения анализа мы будем рассматривать только движение молекул чернил в центре цилиндра.
Количество молекул чернил в точке C1 больше (высокая концентрация), чем количество молекул чернил в точке C2 ( низкая концентрация). Поскольку молекулы чернил постоянно движутся случайным образом, молекулы чернил в точке C1 имеют большую вероятность двигаться к центру цилиндра ( Δx ). И наоборот, количество молекул чернил в точке C2 очень мало, поэтому они имеют очень малую вероятность двигаться к центру цилиндра ( Δx ).
Скорость диффузии
Таким образом, будет происходить полный поток молекул чернил из C1 в C2 . Согласно исследованиям физиолога Адольфа Фика (1829-1901), было установлено, что скорость диффузии прямо пропорциональна разности концентраций (C2 - C1 ) . Чем больше разность концентраций, тем больше скорость потока молекул вещества. И наоборот, чем меньше разность концентраций, тем меньше скорость потока молекул вещества. Это может соответствовать нашему предположению о том, что разность концентраций также влияет на скорость потока молекул. Помимо перемещения с места на место путем диффузии, молекулы веществ (особенно газов) могут также перемещаться с одного места на другое с помощью ветра.
Применение диффузии в повседневной жизни
Без рассеивания аромата ваш любимый человек не смог бы насладиться запахом ваших духов. Без рассеивания аромата восхитительный и аппетитный запах домашней еды не смог бы прервать ваши мечтания и заставить вас поскорее доесть питательную трапезу за обеденным столом. 😉 Рассеивание аромата также играет очень важную роль в выживании людей, животных, растений и т. д.
Растениям обычно необходим углекислый газ (CO2 ) для фотосинтеза. Поскольку существует разница в концентрации CO2 между внутренней частью листа и наружным воздухом, молекулы CO2 диффундируют в лист через устьица. И наоборот, водяной пар и кислород диффундируют наружу. Помимо растений, кошки, мыши и другие животные также могут задохнуться, если диффузия отсутствует. В то время как растениям необходим CO2 для фотосинтеза, кошкам, мышам и другим животным необходим кислород для каждой реакции, производящей энергию. Чтобы достичь клеток, молекулы кислорода перемещаются путем диффузии.
