ถ้าเราสังเกตดีๆ จะเห็นควันจากการเผาไหม้ในช่วงแรกๆ แต่หลังจากนั้นสักพักก็จะมองไม่เห็นควันแล้ว คุณเคยใช้น้ำหอมไหม? แม้ว่าคุณจะฉีดน้ำหอมในห้อง แต่คนอื่นๆ ที่อยู่นอกบ้านก็ยังได้กลิ่นน้ำหอมอยู่ดี ถ้าคุณแม่ทำอาหารอร่อยๆ ในครัว กลิ่นหอมของอาหารก็ยังได้กลิ่นไปถึงบ้านเพื่อนบ้าน ทำไมถึงเป็นเช่นนั้น?
ยังมีตัวอย่างอื่นๆ อีกมากมาย เช่น ถ้าคุณหยดหมึกสองสามหยดลงในแก้วน้ำใส หมึกหรือสีผสมอาหารจะกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งน้ำ กระบวนการนี้เกิดขึ้นเองโดยอัตโนมัติ ตัวอย่างที่กล่าวมาข้างต้นเป็นปรากฏการณ์การแพร่กระจายที่พบเห็นได้บ่อยในชีวิตประจำวัน การแพร่กระจายคือกระบวนการเคลื่อนย้ายสารจากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำ ความเข้มข้นในที่นี้หมายถึงจำนวนโมเลกุล/โมลของสารต่อปริมาตร บริเวณที่มีความเข้มข้นสูงคือบริเวณที่มีโมเลกุลของสารจำนวนมากต่อปริมาตร ในทางกลับกัน บริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำคือบริเวณที่มีโมเลกุลจำนวนน้อยต่อปริมาตร
เมื่อคุณเผาขยะ โดยปกติแล้วความเข้มข้นของควันรอบๆ ขยะที่กำลังไหม้จะค่อนข้างสูง เนื่องจากมีความเข้มข้นที่แตกต่างกัน โมเลกุลของควันจึงแพร่กระจายโดยอัตโนมัติจากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำ โมเลกุลของควันที่รวมตัวกันในตอนแรกจะกระจายตัวออกไปในทุกทิศทางในที่สุด
เมื่อคุณฉีดน้ำหอมลงบนร่างกาย บริเวณที่ฉีดน้ำหอมจะมีระดับความเข้มข้นสูง เนื่องจากความเข้มข้นแตกต่างกัน โมเลกุลของน้ำหอมจึงเคลื่อนที่จากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำ เช่นเดียวกัน เมื่อคุณหยดหมึกหรือสีผสมอาหารลงในแก้วน้ำใส บริเวณน้ำที่หยดหมึกหรือสีผสมอาหารลงไปก่อนมักมีความเข้มข้นสูงกว่า เนื่องจากความเข้มข้นแตกต่างกัน โมเลกุลของหมึกหรือสีผสมอาหารจึงแพร่กระจายไปยังส่วนต่างๆ ของน้ำที่มีความเข้มข้นต่ำ กระบวนการแพร่กระจายจะหยุดลงเมื่อความเข้มข้นของโมเลกุลหมึกในทุกส่วนของน้ำเท่ากัน
โปรดทราบว่ากระบวนการแพร่สามารถอธิบายได้โดยใช้ทฤษฎีจลน์ ทฤษฎีจลน์กล่าวว่าสารทุกชนิดประกอบด้วยโมเลกุล และโมเลกุลเหล่านี้เคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องแบบสุ่ม เพื่อให้เข้าใจเรื่องนี้ โปรดสังเกตภาพด้านล่าง ทุกส่วนของภาชนะบรรจุน้ำ เนื่องจากหมึกหยดลงไป น้ำที่ผิวหน้าของภาชนะจึงมีความเข้มข้นสูงกว่าน้ำที่ก้นภาชนะ
C1 คือส่วนทรงกระบอกหรือส่วนหนึ่งของน้ำที่มีความเข้มข้นสูง ในขณะที่ C2 คือส่วนทรงกระบอกหรือส่วนของน้ำที่มีความเข้มข้นต่ำ เพื่อความสะดวกในการวิเคราะห์ เราจึงพิจารณาเฉพาะการเคลื่อนที่ของโมเลกุลหมึกที่อยู่ตรงกลางของทรงกระบอกเท่านั้น
จำนวนโมเลกุลหมึกใน C1 มีความเข้มข้นสูงกว่าโมเลกุลหมึกใน C2 (ความเข้มข้นต่ำ) เนื่องจากโมเลกุลหมึกเคลื่อนที่แบบสุ่ม โมเลกุลหมึกใน C จึง1 มีโอกาสมากขึ้นที่จะเคลื่อนที่เข้าหาจุดศูนย์กลางของทรงกระบอก (Δx) ในทางตรงกันข้าม จำนวนโมเลกุลของหมึกใน C2 มีขนาดเล็กมาก จึงมีโอกาสน้อยที่จะเคลื่อนที่เข้าสู่ศูนย์กลางของทรงกระบอก (Δx) ดังนั้น โมเลกุลของหมึกจะไหลจาก C ไปทั้งหมด1 ถึง C2จากการวิจัยของนักสรีรวิทยาชื่อ อดอล์ฟ ฟิก (ค.ศ. 1829-1901) พบว่าอัตราการแพร่แปรผันตรงกับความแตกต่างของความเข้มข้น (C)2 - ค1ยิ่งความแตกต่างของความเข้มข้นมากเท่าไร อัตราการไหลของโมเลกุลสารก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น
ในทางกลับกัน ยิ่งความแตกต่างของความเข้มข้นน้อยลงเท่าใด อัตราการไหลของโมเลกุลของสารก็จะยิ่งต่ำลงเท่านั้น นี่อาจเป็นไปตามที่เราคาดการณ์ไว้ว่า ความแตกต่างของความเข้มข้นจะมีผลต่ออัตราการไหลของโมเลกุลด้วย นอกจากการเปลี่ยนตำแหน่งโดยการแพร่แล้ว โมเลกุลของสาร (โดยเฉพาะสารที่เป็นก๊าซ) ยังสามารถเคลื่อนที่จากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งได้โดยอาศัยแรงลมช่วยอีกด้วย
การประยุกต์ใช้การแพร่กระจายในชีวิตประจำวัน
หากไม่มีการกระจายกลิ่น แฟนสาวที่คุณรักก็จะไม่ได้รับรู้ถึงกลิ่นหอมของน้ำหอมของคุณ เช่นเดียวกับที่หากไม่มีการกระจายกลิ่น กลิ่นหอมของอาหารฝีมือคุณแม่ในครัวที่น่ารับประทานก็จะไม่สามารถปลุกคุณให้ตื่นจากภวังค์และอยากรับประทานอาหารอร่อยๆ บนโต๊ะอาหารได้ การกระจายกลิ่นจึงมีบทบาทสำคัญต่อการอยู่รอดของมนุษย์ สัตว์ พืช และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ด้วยเช่นกัน
โดยปกติแล้วพืชต้องการคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 ) เพื่อใช้ในการสังเคราะห์แสง เนื่องจากความเข้มข้นของ CO2 ภายในใบและในอากาศแตกต่างกันโมเลกุลของ CO2 จึงแพร่เข้าสู่ใบผ่านทางปากใบ ในทางตรงกันข้าม ไอน้ำและออกซิเจนจะแพร่ออกไป นอกจากพืชแล้ว แมว หนู และสัตว์อื่นๆ ก็อาจขาดอากาศหายใจได้หากไม่มีการแพร่ หากพืชต้องการ CO2 ในการสังเคราะห์แสง แมว หนู และสัตว์อื่นๆ ก็ต้องการออกซิเจนสำหรับทุกปฏิกิริยาที่สร้างพลังงาน โมเลกุลของออกซิเจนเคลื่อนที่โดยการแพร่เพื่อเข้าไปภายในเซลล์
