Vad är diffusion?

I allmänna termer betyder diffusion helt enkelt spridning av ett ämne eller kvalitet från ett område med relativt hög koncentration till ett område med lägre koncentration. Termen används oftast för att beskriva processen genom vilken molekyler av olika typer uppnår en enhetlig koncentration, efter att de initialt har varit ojämnt fördelade, genom sina slumpmässiga rörelser. Detta kallas ibland molekylär diffusion och det spelar en nyckelroll inom många områden inom fysik, kemi och biologi. Det är nära besläktat med hur celler tar näringsämnen, och därmed kunde livet inte existera utan det. Termen kan också hänvisa till spridningen av värme eller ljus, eller, i samband med samhällsvetenskap, spridningen av idéer eller innovationer genom samhället.

Molecular Diffusion

molekyler är ständigt i rörelse på grund av närvaron av värme; Även vid extremt låga temperaturer finns viss värmeenergi, vilket ger partiklar termisk rörelse. I fasta ämnen hålls partiklarna i en relativt styv STRucture och kan inte avvilja för långt från sina startpositioner, men i vätskor och gaser är de fria att röra sig på ett mindre begränsat sätt. Denna rörelse är slumpmässig, eftersom molekylerna ständigt studsar av varandra, så att det inte finns något övergripande mönster. Denna slumpmässiga rörelse är det som gör att diffusion kan inträffa. Den hastighet med vilken fenomenet inträffar stiger med temperaturen, eftersom hastigheten med vilken partiklarna rör sig ökar.

Om två olika gaser vid samma temperatur föras i kontakt med varandra, kommer med tiden, med tiden, slumpmässig rörelse av deras molekyler att få dem att blandas tills de är jämnt fördelade, utan påverkan av någon extern faktor. Ett liknande fenomen kan ofta observeras med två olika vätskor, men ibland, på grund av kemiska faktorer, kommer vätskorna inte att blandas. Till exempel kommer att lägga till vegetabilisk olja till vatten inte att resultera i diffusion. När ett fast ämne är diSsolved i en vätska kommer dess molekyler att diffundera över vätskan.

I vätskor som blandas kan diffusion vara observerbar om vätskorna har olika färger. Detta fenomen bör emellertid inte förväxlas med konvektion eller advektion, som involverar bulkrörelsen av vätskor av strömmar som kräver en energikälla. Diffusion är en form av vad forskare kallar passiv transport, vilket innebär rörelse som inträffar utan att ytterligare energi krävs. I det ofta citerade exemplet på en droppe färgat färgämne som tillsätts till ett glas vatten beror mycket av blandningen som inträffar faktiskt på de strömmar som ställts in genom den initiala rörelsen av droppen färgämne under tyngdkraften. I experiment som eliminerar detta och liknande effekter kan sann diffusion observeras; Till exempel kan färgat vatten ses att diffundera genom en gel, men detta är en mycket långsammare process.

Vikt för livet

diffusion spelar också en roll i de processer som är involverade i en cells liv, särskiltLy transport av näringsämnen, aminosyror och andra väsentliga ämnen från en plats till en annan. Osmos, processen genom vilken molekyler transporteras över väggarna och membranen i enskilda växt- och djurceller, är en form av diffusion. En cellvägg är ett selektivt permeabelt membran, eller en genom vilket vissa molekyler kan passera, men andra kan inte. Om det på ena sidan av ett membran finns en lösning av en hög koncentration, medan på den andra sidan är samma lösning i en lägre koncentration, tenderar lösningsmedlet att flytta till området med högre koncentration tills de två lösningarna når jämvikt. Detta kan endast uppstå om molekylerna i det lösta ämnet - det upplösta ämnet - är större än lösningsmedlet. De mindre lösningsmedelsmolekylerna kan passera genom membranet, medan de större är för stora för att göra det och måste förbli på andra sidan.

andra former av diffusion

diffusion kan också betyda spridningen av värme genom ett fast ämne,Även om detta vanligtvis kallas ledning och spridning av ljus genom ett genomskinligt ämne - till exempel frostat glas i en glödlampa som används för att ge ett "diffus" ljus som är trevligare i ögat. Utanför fysikens sammanhang kan termen användas för att beskriva spridningen av en idé eller en innovativ teknik genom en befolkning genom kontakt mellan människor, överensstämmelse inom en grupp eller genom observation av de fördelar som ges till andra.