Co je difúze?

Obecně řečeno, difúze jednoduše znamená šíření látky nebo kvality z oblasti s relativně vysokou koncentrací do oblasti s nižší koncentrací. Tento termín se nejčastěji používá k popisu procesu, kterým molekuly různých typů dosahují rovnoměrné koncentrace poté, co byly původně nerovnoměrně distribuovány, prostřednictvím jejich náhodných pohybů. Toto se někdy nazývá molekulární difúze a hraje klíčovou roli v mnoha oblastech fyziky, chemie a biologie. Je úzce spjata se způsobem, jakým buňky přijímají živiny, takže život bez něj nemůže existovat. Termín může také se odkazovat na šíření tepla nebo světla, nebo, v souvislosti se společenskou vědou, šíření nápadů nebo inovací přes společnost.

Molekulární difúze

Molekuly jsou neustále v pohybu kvůli přítomnosti tepla; I při extrémně nízkých teplotách je přítomna určitá tepelná energie, která způsobuje tepelný pohyb částic. V pevných látkách jsou částice drženy v relativně tuhé struktuře a nemohou se bloudit příliš daleko od svých výchozích poloh, ale v kapalinách a plynech se mohou pohybovat méně omezeným způsobem. Tento pohyb je náhodný, protože molekuly se neustále odrazí od sebe, takže neexistuje celkový vzorec. Tento náhodný pohyb umožňuje rozptylování. Rychlost, ve které se jev vyskytuje, stoupá s teplotou, jak se zvyšuje rychlost, s níž se částice pohybují.

Pokud se dva různé plyny při stejné teplotě dostanou do vzájemného kontaktu, pak náhodný pohyb jejich molekul v průběhu času způsobí jejich smíchání, dokud nebudou rovnoměrně distribuovány, bez vlivu jakéhokoli vnějšího faktoru. Podobný jev lze často pozorovat u dvou různých kapalin, ale někdy se kvůli chemickým faktorům nebudou mísit. Například přidání rostlinného oleje do vody nebude mít za následek difúzi. Když je pevná látka rozpuštěna v kapalině, její molekuly se rozptýlí v kapalině.

U tekutin, které se mísí, může být pozorována difúze, pokud jsou kapaliny různé barvy. Tento jev by se však neměl zaměňovat s prouděním nebo vedením, které zahrnuje hromadný pohyb tekutin proudy, které vyžadují zdroj energie. Difúze je jednou z forem toho, co vědci nazývají pasivním transportem, což znamená pohyb, ke kterému dochází, aniž by byla zapotřebí žádná další energie. V často citovaném příkladu kapky barevného barviva přidávaného do sklenice vody je velká část míchání, ke které dochází, ve skutečnosti způsobena proudy nastavenými počátečním pohybem kapky barviva gravitací. V experimentech, které toto a podobné účinky eliminují, lze pozorovat skutečnou difúzi; například je vidět, že barevná voda difunduje gelem, ale je to mnohem pomalejší proces.

Význam pro život

Difúze také hraje roli v procesech zapojených do života buňky, zejména při transportu živin, aminokyselin a dalších základních látek z jednoho místa na druhé. Osmóza, proces, kterým jsou molekuly transportovány stěnami a membránami jednotlivých rostlinných a živočišných buněk, je formou difúze. Buněčná stěna je selektivně propustná membrána nebo membrána, skrz kterou mohou určité molekuly procházet, ale jiné nemohou. Pokud je na jedné straně membrány roztok vysoké koncentrace, zatímco na druhé straně je stejný roztok v nižší koncentraci, bude mít rozpouštědlo tendenci se pohybovat do oblasti vyšší koncentrace, dokud oba roztoky nedosáhnou rovnováhy. . K tomu může dojít pouze v případě, že molekuly rozpuštěné látky - rozpuštěné látky - jsou větší než molekuly rozpouštědla. Menší molekuly rozpouštědla mohou procházet membránou, zatímco ty větší jsou příliš velké, aby to dokázaly, a musí zůstat na druhé straně.

Jiné formy difúze

Difúze může také znamenat šíření tepla pevnou látkou, i když se to obvykle označuje jako vedení, a šíření světla průsvitnou látkou - například matné sklo ve žárovce používané k poskytování „rozptýleného“ světla, které je více příjemné na oko. Mimo fyzický kontext lze tento termín použít k popisu šíření myšlenky nebo inovativní technologie prostřednictvím populace prostřednictvím kontaktu mezi lidmi, shody ve skupině nebo pozorováním výhod, které přináší ostatním.