Диффузия – это одно из тех физических явлений, которое мы наблюдаем каждый день. Невероятное превращение воды в чай при помощи чайного пакетика, приятный аромат духов, который разносится по комнате, при их использовании, засолка овощей. Таких примеров огромное количество, но где же здесь диффузия, и что это такое?
По сути, это смешивание веществ. Например, возьмем кружку с кофе и молоко. И молоко и кофе состоят из молекул. При добавлении молока в кофе, их молекулы начнут смешиваться, и мы будем видеть, как черный кофе постепенно становится светлее. Для того чтобы разобраться подробнее, представим себя химиками. Возьмем марганцовку (KMnO4) и стакан с водой (H2O). Смешаем одно с другим. Произойдет химическая реакция: KMnO4 при диссоциации распадется на K+ и MnO4-. Отметим, что молекулы H2O поляризованы и представлены в виде сцепленных ионов H+ – OH-. В результате смешивания веществ, начнет происходить хаотичное перемещение их ионов. В ходе этого перемещения сцепленные ионы воды изменят свой цвет и освободят место для ранее не реагировавших ионов. Что в этот момент увидит простой обыватель? Вода станет фиолетовенькая. Этот процесс и называется диффузией.
Диффузия – это процесс, при котором молекулы одного вещества проникают между молекулами другого вещества. Для диффузии необходимо постоянное движение молекул, которое возможно благодаря кинетической энергии.
Стоит отметить, что не все вещества способны к диффузии друг с другом. Например, капля масла электрически нейтральна и ее молекулы соединены очень крепкими связями. Поэтому, попав в воду, масло не смешается с ней.
Не каждый студент может себе позволить за семестр в ВУЗе отдать 100 000 ₽. Но круто, что есть гранты на учебу. Грант-на-вуз.рф – это возможность учиться на желанной специальности. По ссылке каждый получит бонус от 300 ₽ до 100 000 ₽ – грант-на-вуз.рф
Из-за стремления к равновесию, частицы движутся оттуда, где их больше всего, туда, где их меньше всего. В процессе такого движения они сталкиваются и проникают друг в друга. Диффузия может происходить и в жидкостях (при наливании молока в кофе), и в газах (распылив духи по воздуху), и в твердых телах (засолка овощей). При этом процесс смешивания будет происходить быстрее всего в газах. Все потому, что молекулы в них расположены на довольно большом расстоянии и другим молекулам очень легко проходить в эти промежутки. А вот с твердыми телами наоборот. Молекулы находятся очень плотно к друг к другу, поэтому перемещение между ними происходит очень медленно. Попробуйте пробежаться в переполненном автобусе, вряд ли вы сможете развить большую скорость. Классическим примером по диффузии в твердых телах является смешивание свинца и золота. Для этого соединяют пластину свинца и золота, и реакция заметна только спустя 5 лет. И то в свинец проникает мизерное количество золота, а свинец может проникнуть в золото только примерно на 1 миллиметр. Такое расхождение происходит из-за разности в плотности веществ (у свинца она выше).
Но есть способ ускорить процесс – повысить температуру. Так, для того чтобы выковать меч или нож, не нужно ждать 5 лет, чтобы сталь смешалась с другими металлами, стоит просто нагреть это все до температуры плавления. А чайный пакетик куда быстрее заваривается в горячей воде, чем в теплой.
Процесс диффузии можно записать в виде формулы:
Где J – плотность материала, D – коэффициент диффузии, зависящий от температуры, а ac/dx – градиент концентрации двух веществ.
Напоминаем про сервис грант-на-вуз.рф. Не упусти свой шанс изучать то, что тебе нравится. Ну или просто сэкономить на учебе. Ты точно получишь от 300 ₽ до 100 000 ₽, перейдя по ссылке грант-на-вуз.рф!
Диффузия везде и во всем. Это неотъемлемый процесс для существования нашего мира. Так муравьи помечают запахом свой путь и могут найти дорогу назад благодаря диффузии. А плотоядным животным этот процесс помогает найти пропитание. Да и как мы без чаёчка? ;)
Спасибо, что прочитали статью. Не забывайте про подписку на канал, а также рекомендую почитать канал наших друзей:
https://zen.yandex.ru/fgbnuac — последние научные достижения и лучшие образовательные практики.
Хорошего дня и не болейте.