Диффузия – это взаимное протекание частиц одного вещества в другое. Рассеивание запаха в воздухе трактуется тем, что молекулы ударяются с молекулами газов, которые входят в совокупность воздуха. Также, молекулы эфира меняют свое направление в разные стороны и распространяются в хаотичном порядке по всему пространству. Также есть много опытов, подтверждающие хаотичное движение и распространение молекул. Вот один из них.
В стеклянную колбу наливают раствор сульфат меди. После него следом наливают обычную воду. Сульфат меди отличается большей плотностью, в отличие от воды, то есть она намного легче медного купороса. Поэтому две данные жидкости разделены резкой границей. Стоит оставить их на несколько дней в покое, после чего следует заметить, что граница, разделяющая данные жидкости значительно стерлась, или же вовсе исчезла и смешался раствор светло-голубого цвета жидкости. Это произошло из-за того, что сульфат меди ударяется о нижнюю границу воды, а вода наоборот, бьется в верхнюю стенку границы. Происходит постепенное смешение двух разных веществ. Самопроизвольное смешение и распространение молекул называется диффузией.
Диффузия может протекать не только в жидких веществах, но еще и в газообразных и твердых веществах. В газообразных веществах распространение протекает намного быстрее, чем в жидких веществах. Это связано с тем, что в жидкостях молекулы распространены гуще, нежели в газах. Поэтому проникать молекулам жидкости намного труднее. В твердых веществах диффузия протекает медленнее всего. Был проведен по этому поводу опыт. Слиток золота и свинца прижали друг к другу пять лет, проникновение произошло лишь на один миллиметр. Скорость распространения диффузии напрямую зависит от температуры протекания.
Также очень огромную роль диффузия играет в нашем организме. Если бы не она, то кровь не обогащалась бы кислородом, а из крови в ткани.
Вариант №2
Возьмем стакан воды и капнем в него каплю окрашенной жидкости, например, йода. Через некоторое время вода станет равномерно слабо окрашенной в цвет йода. Это произошло за счет того, что молекулы йода самопроизвольно (т.е. без постороннего вмешательства) перемешались с молекулами воды.
Такой процесс, когда молекулы одного вещества проникают в промежутки между молекулами другого вещества, называется диффузией. Причина диффузии - тепловое движение частиц. Вследствие диффузии происходит выравнивание концентраций вещества в пределах некоторого пространства (в рассмотренном примере – в стакане воды).
Очень просто продемонстрировать диффузию в газах. Если в одном конце комнаты смочить кусочек ваты одеколоном, через несколько секунд запах одеколона можно почувствовать в другом конце комнаты. Причина запаха – диффузия молекул одеколона в воздухе.
В твердых телах диффузия также возможна, но протекает очень медленно.
Диффундировать могут также частицы самого вещества. Такой процесс называется самодиффузией. Например, в результате самодиффузии происходит выравнивание концентраций в смеси изотопов одного и того же вещества.
Еще одна разновидность диффузии – неупорядоченное движение крупных частиц в газе или жидкости вследствие броуновского движения.
Скорость диффузии в газах наиболее высокая. Наименьшая скорость диффузии наблюдается в твердых телах. Скорость диффузии также зависит от массы диффундирующих молекул (атомов) и температуры. Скорость диффузии увеличивается при уменьшении массы диффундирующих частиц и увеличении температуры среды.
В основе математического описания диффузии лежит закон Фика, который был открыт в 1855 г. немецким физиологом и физиком А. Фиком. Затем на основе закона Фика более полное математическое описание диффузии было позже сделано Альбертом Эйнштейном.
Поскольку за счет диффузии происходит выравнивание концентраций вещества в некоторой среде, это явление имеет большое значение для практики. Например, в живых организмах происходит диффузия кислорода из легких в кровь, а затем из крови – в другие ткани.
В основе многих технологических процессов также лежит диффузия. Например, в порошковой металлургии за счет диффузии происходит спекание порошков. Поэтому знание законов диффузии созданию материалов и разработке новых технологий в авиации, космонавтике и других областях современной техники.
А в ядерной физике известна диффузия нейтронов. При этом нейтроны в веществе многократно изменяют направление своего движения и скорость из-за столкновений с атомными ядрами.
