Qu'est-ce que la diffusion?

De manière générale, la diffusion signifie simplement l’étalement d’une substance ou d’une qualité d’une zone de concentration relativement élevée à une zone de concentration plus faible. Le terme est le plus couramment utilisé pour décrire le processus par lequel des molécules de types différents atteignent une concentration uniforme, après avoir été initialement distribuées, par leurs mouvements aléatoires. Cela s'appelle parfois la diffusion moléculaire et joue un rôle clé dans de nombreux domaines de la physique, de la chimie et de la biologie. Elle est étroitement liée à la manière dont les cellules absorbent les nutriments, de sorte que la vie ne pourrait pas exister sans elle. Le terme peut également faire référence à la diffusion de chaleur ou de lumière, ou, dans le contexte des sciences sociales, à la diffusion d’idées ou d’innovations à travers la société.

Diffusion Moléculaire

Les molécules sont constamment en mouvement, en raison de la présence de chaleur; même à des températures extrêmement basses, une certaine quantité de chaleur est présente, donnant un mouvement thermique aux particules. Dans les solides, les particules sont maintenues dans une structure relativement rigide et ne peuvent pas trop s'écarter de leurs positions de départ, mais dans les liquides et les gaz, elles sont libres de se déplacer de manière moins restreinte. Ce mouvement est aléatoire, car les molécules rebondissent constamment les unes sur les autres, de sorte qu'il n'y a pas de motif global. Ce mouvement aléatoire est ce qui permet à la diffusion de se produire. La vitesse à laquelle le phénomène se produit augmente avec la température, tandis que la vitesse de déplacement des particules augmente.

Si deux gaz différents à la même température entrent en contact l'un avec l'autre, le mouvement aléatoire de leurs molécules les fera se mélanger jusqu'à obtenir une distribution uniforme, sans l'influence d'aucun facteur externe. Un phénomène similaire peut souvent être observé avec deux liquides différents, mais parfois, en raison de facteurs chimiques, les liquides ne se mélangent pas. Par exemple, l'ajout d'huile végétale à l'eau ne provoquera pas de diffusion. Lorsqu'un solide est dissous dans un liquide, ses molécules se diffusent dans tout le liquide.

Dans les liquides qui se mélangent, la diffusion peut être observable si les liquides ont des couleurs différentes. Ce phénomène ne doit cependant pas être confondu avec la convection ou l'advection, qui impliquent le mouvement massif de fluides par des courants nécessitant une source d'énergie. La diffusion est une forme de ce que les scientifiques appellent le transport passif, c'est-à-dire un mouvement qui se produit sans qu'aucune énergie supplémentaire ne soit nécessaire. Dans l'exemple souvent cité d'une goutte de colorant coloré ajoutée à un verre d'eau, le mélange est en grande partie dû aux courants créés par le mouvement initial de la goutte de colorant sous l'effet de la gravité. Dans les expériences qui éliminent cet effet et des effets similaires, une véritable diffusion peut être observée; par exemple, on peut voir que l'eau colorée diffuse à travers un gel, mais le processus est beaucoup plus lent.

Importance pour la vie

La diffusion joue également un rôle dans les processus impliqués dans la vie d'une cellule, notamment le transport des nutriments, des acides aminés et d'autres substances essentielles d'un endroit à un autre. L'osmose, le processus par lequel les molécules sont transportées à travers les parois et les membranes de cellules individuelles de plantes et d'animaux, est une forme de diffusion. Une paroi cellulaire est une membrane sélectivement perméable, ou une membrane à travers laquelle certaines molécules peuvent passer, mais que d'autres ne peuvent pas. Si, d'un côté de la membrane, il y a une solution de concentration élevée, alors que de l'autre côté est la même solution à une concentration inférieure, le solvant aura tendance à se déplacer vers la zone de concentration supérieure jusqu'à ce que les deux solutions atteignent l'équilibre . Cela ne peut se produire que si les molécules du soluté - la substance dissoute - sont plus grandes que celles du solvant. Les plus petites molécules de solvant peuvent traverser la membrane, alors que les plus grosses sont trop grosses pour le faire et doivent rester de l’autre côté.

Autres formes de diffusion

La diffusion peut également signifier la diffusion de la chaleur à travers un solide, bien qu’on parle habituellement de conduction, et la diffusion de la lumière à travers une substance translucide - par exemple le verre dépoli dans une ampoule utilisée pour fournir une lumière «diffuse» plus efficace. agréable à l'oeil. En dehors du contexte de la physique, le terme peut être utilisé pour décrire la diffusion d'une idée ou d'une technologie innovante par le biais d'une population par le biais de contacts interpersonnels, de la conformité au sein d'un groupe ou par l'observation des avantages apportés aux autres.