Co to jest dyfuzja?

Zasadniczo 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 trzymane w stosunkowo sztywnym STRUCTURE i nie mogą odchylić się zbyt daleko od swoich pozycji wyjściowych, ale w cieczach i gazach mogą się swobodnie poruszać 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, z jaką porusza się cząstki.

Jeśli dwa różne gazy w tej samej temperaturze zostaną zetknięte ze sobą, z czasem losowy ruch ich cząsteczek spowoduje, że mieszam się, dopóki nie zostaną równomiernie rozłożone, 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. Kiedy substancja stała jest diSsold w cieczy, jego cząsteczki będą rozpowszechniać się w cieczy.

W płynach mieszających dyfuzję może być obserwowalne, 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 zaangażowanych w życie komórki, szczególneTransport składników odżywczych, aminokwasów i innych podstawowych substancji 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 roztworze w niższym stężeniu, rozpuszczalnik będzie miał tendencję do przemieszczania się do obszaru wyższego stężenia, aż dwa roztwory osiągną równowagę. Może się to zdarzyć tylko wtedy, gdy cząsteczki substancji substancji - rozpuszczonej substancji - są większe niż cząsteczki 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 może również oznaczać rozprzestrzenianie się ciepła przez ciało stałe,Chociaż jest to zwykle określane jako przewodnictwo, a rozprzestrzenianie światła przez półprzezroczystą substancję - na przykład matowe szkło w żarówki używanej do zapewnienia „rozproszonego” światła, które jest przyjemniejsze dla oka. Poza kontekstem fizyki termin można wykorzystać do opisania rozprzestrzeniania się pomysłu lub innowacyjnej technologii poprzez populację poprzez kontakt między ludźmi, zgodność w grupie lub poprzez obserwację korzyści przyniesionych innym.