Co to jest dyfuzja?

Ogólnie rzecz biorąc, dyfuzja oznacza po prostu rozprzestrzenianie się substancji lub jakości z obszaru o stosunkowo wysokim stężeniu do obszaru o niższym stężeniu.Termin ten jest najczęściej używany do opisania procesu, w którym cząsteczki różnych typów osiągają jednolite stężenie, po początkowej nierównomiernie rozmieszczonej, poprzez losowe ruchy.Czasami nazywa się to dyfuzją molekularną i odgrywa kluczową rolę w wielu obszarach fizyki, chemii i biologii.Jest to ściśle związane ze sposobem, w jaki komórki przyjmują składniki odżywcze, dlatego życie nie mogło bez niego istnieć.Termin ten może również odnosić się do rozprzestrzeniania się ciepła lub światła lub, w kontekście nauk społecznych, rozprzestrzenianie się pomysłów lub innowacji przez społeczeństwo.

Dyfuzja molekularna

Cząsteczki są stale w ruchu, ze względu na obecność ciepła;Nawet w wyjątkowo niskich temperaturach występuje pewna energia cieplna, co daje cząstki ruchu termicznego.W ciałach stałych cząstki są utrzymywane w stosunkowo sztywnej strukturze i nie mogą odchylić się zbyt daleko od swoich pozycji wyjściowych, ale w cieczach i gazach mogą poruszać się w mniej ograniczony sposób.Ten ruch jest losowy, ponieważ cząsteczki nieustannie się odbijają, aby nie było ogólnego wzorca.Ten losowy ruch pozwala na wystąpienie dyfuzji.Szybkość, z jaką występuje zjawisko, wzrasta wraz z temperaturą, wraz ze wzrostem prędkości poruszania się cząstek.

Jeśli dwa różne gazy w tej samej temperaturze zostaną ze sobą kontaktowe, wówczas losowy ruch cząsteczek będziepowodują, że mieszają się, dopóki nie zostaną równomiernie rozmieszczone, bez wpływu jakiegokolwiek czynnika zewnętrznego.Podobne zjawisko można często zaobserwować w przypadku dwóch różnych cieczy, ale czasami z powodu czynników chemicznych ciecze nie będą się mieszać.Na przykład dodanie oleju roślinnego do wody nie spowoduje dyfuzji.Gdy substancja substancji stała jest rozpuszczona w cieczy, jego cząsteczki będą rozpowszechniać w cieczy.

W cieczy mieszającej się dyfuzja może być zaobserwowana, jeśli ciecze są w różnych kolorach.Zjawisko to nie należy jednak mylić z konwekcją lub doradztwem, które obejmują masowy ruch płynów przez prądy wymagające źródła energii.Dyfuzja to jedna forma tego, co naukowcy nazywają transport pasywny, co oznacza ruch, który występuje bez wymaganej dodatkowej energii.W często cytowanym przykładzie kropli kolorowego barwnika dodawanego do szklanki wody znaczna część występującej mieszania jest w rzeczywistości spowodowana prądami ustanowionymi przez początkowy ruch kropli barwnika pod grawitacją.W eksperymentach, które eliminują to i podobne efekty, można zaobserwować prawdziwą dyfuzję;Na przykład kolorowa woda może rozpowszechniać przez żel, ale jest to znacznie wolniejszy proces.

Znaczenie dla życia

Dyfuzja odgrywa również rolę w procesach związanych z życiem komórki, szczególnie w transporcie składników odżywczych, aminokwasy i inne niezbędne substancje z jednego miejsca do drugiego.Osmoza, proces, w którym cząsteczki są transportowane przez ściany i błony poszczególnych komórek roślinnych i zwierząt, jest formą dyfuzji.Ściana komórkowa jest selektywnie przepuszczalną membraną lub taką, przez którą mogą przechodzić niektóre cząsteczki, ale inne nie mogą.Jeśli po jednej stronie membrany istnieje roztwór wysokiego stężenia, podczas gdy po drugiej stronie znajduje się to samo roztwór w niższym stężeniu, rozpuszczalnik będzie miał tendencję do przemieszczania się do obszaru wyższego stężenia, aż dwa roztwory osiągną równowagę równowagi.Może się to zdarzyć tylko wtedy, gdy cząsteczki substancji rozpuszczonej i mdash;rozpuszczona substancja mdash;są większe niż w przypadku rozpuszczalnika.Mniejsze cząsteczki rozpuszczalnika mogą przechodzić przez membranę, podczas gdy większe są zbyt duże, aby to zrobić i muszą pozostać po drugiej stronie.

Inne formy dyfuzji

Dyfuzja mogą również oznaczać rozprzestrzenianie się ciepła przez ciało stałe, choćTenjest zwykle określany jako przewodnictwo i rozprzestrzenianie się światła przez półprzezroczystą substancję mdash;Na przykład matowe szkło w żarówce używane do zapewnienia „rozproszonego” światła, które jest przyjemniejsze na oku.Poza kontekstem fizyki termin można użyć do opisania rozprzestrzeniania się pomysłu lub innowacyjnej technologii poprzez populację poprzez kontakt między ludźmi, zgodność w grupie lub obserwacja korzyści przyniesionych innym.