Heb je ooit hordes kleine vervelende muggen gezien die willekeurig boven je hoofd zwermen? Soms lijkt het alsof ze bewegingloos in de lucht hangen. Aan de ene kant is deze zwerm bewegingsloos, aan de andere kant bewegen de insecten erin constant naar rechts, links, omhoog, omlaag, botsen constant met elkaar en verspreiden zich weer in deze wolk, alsof een onzichtbare kracht ze bij elkaar houdt.
De bewegingen van moleculen zijn even chaotisch, terwijl het lichaam een stabiele vorm behoudt. Deze beweging wordt de thermische beweging van moleculen genoemd.
Brownse beweging
In 1827 gebruikte de beroemde Britse botanicus Robert Brown een microscoop om het gedrag van microscopisch kleine pollendeeltjes in water te bestuderen. Hij vestigde de aandacht op het feit dat de deeltjes constant bewogen in een chaotische, logische volgorde tarten, en deze willekeurige beweging was van niets afhankelijk.de beweging van de vloeistof waarin ze waren, noch door de verdamping ervan. De kleinste stuifmeeldeeltjes beschreven complexe, mysterieuze banen. Het is interessant dat de intensiteit van een dergelijke beweging niet afneemt met de tijd en niet gerelateerd is aan de chemische eigenschappen van het medium, maar alleen toeneemt als de viscositeit van dit medium of de grootte van de bewegende deeltjes afneemt. Daarnaast heeft temperatuur een grote invloed op de bewegingssnelheid van moleculen: hoe hoger deze is, hoe sneller de deeltjes bewegen.
Diffusie
Lang geleden realiseerden mensen zich dat alle stoffen in de wereld uit de kleinste deeltjes bestaan: ionen, atomen, moleculen, en er zijn openingen tussen hen, en deze deeltjes zijn constant en willekeurig in beweging.
Diffusie is een gevolg van de thermische beweging van moleculen. We kunnen voorbeelden bijna overal in het dagelijks leven zien: zowel in het dagelijks leven als in het wild. Dit is de verspreiding van geuren, het lijmen van verschillende vaste voorwerpen, het mengen van vloeistoffen.
Wetenschappelijk gezien is diffusie het fenomeen van de penetratie van moleculen van de ene stof in de openingen tussen de moleculen van een andere stof.
Gassen en diffusie
Het eenvoudigste voorbeeld van diffusie in gassen is de vrij snelle verspreiding van geuren (zowel aangename als minder aangename) in de lucht.
Diffusie in gassen kan extreem gevaarlijk zijn, door dit fenomeen treedt vergiftiging met koolmonoxide en andere giftige gassen razendsnel op.
Diffusie in vloeistoffen
Terwijl diffusie in gassen snel plaatsvindt, meestal in seconden, duurt diffusie in vloeistoffen hele minuten ensoms zelfs uren. Het hangt af van dichtheid en temperatuur.
Een voorbeeld van diffusie in vloeistoffen is de zeer snelle oplossing van zouten, alcoholen en zuren, waarbij in korte tijd homogene oplossingen worden gevormd.
Diffusie in vaste stoffen
In vaste stoffen is diffusie het moeilijkst, bij normale kamer- of buitentemperatuur is het onzichtbaar. In alle moderne en oude schoolboeken worden experimenten met lood en gouden platen beschreven als een voorbeeld van diffusie in vaste stoffen. Dit experiment toonde aan dat pas na meer dan vier jaar een verwaarloosbare hoeveelheid goud in lood doordrong, en lood tot een diepte van niet meer dan vijf millimeter. Dit verschil is te wijten aan het feit dat de dichtheid van lood veel hoger is dan de dichtheid van goud.
Daarom hangen de snelheid en intensiteit van diffusie niet in de laatste plaats af van de dichtheid van de stof en de snelheid van de chaotische beweging van moleculen, en de snelheid hangt op zijn beurt af van de temperatuur. Diffusie is intenser en sneller bij hogere temperaturen.
Voorbeelden van verspreiding in het dagelijks leven
We staan er niet eens bij stil dat we elke dag bij bijna elke stap het fenomeen diffusie tegenkomen. Dat is de reden waarom dit fenomeen wordt beschouwd als een van de belangrijkste en meest interessante in de natuurkunde.
Een van de eenvoudigste voorbeelden van diffusie in het dagelijks leven is het oplossen van suiker in thee of koffie. Als een stuk suiker in een glas kokend water wordt geplaatst, zal het na een tijdje spoorloos verdwijnen, terwijl zelfs de hoeveelheid vloeistofpraktisch onveranderd.
Als je goed om je heen kijkt, kun je veel voorbeelden van verspreiding vinden die ons leven gemakkelijker maken:
- oplossend waspoeder, kaliumpermanganaat, zout;
- luchtverfrissers spuiten;
- keelspray;
- vuil van het oppervlak van het linnen wassen;
- kleuren mengen door de kunstenaar;
- kneden van deeg;
- bereiding van rijke bouillons, soepen en jus, zoete compotes en vruchtendranken.
In 1638, toen hij terugkeerde uit Mongolië, schonk ambassadeur Vasily Starkov de Russische tsaar Mikhail Fedorovich als geschenk bijna 66 kg gedroogde bladeren met een vreemd scherp aroma. Moskovieten die het nog nooit hebben geprobeerd, hielden erg van deze gedroogde plant en gebruiken hem nog steeds met plezier. Heb je hem herkend? Dit is natuurlijk een thee die wordt gebrouwen vanwege het fenomeen diffusie.
Voorbeelden van diffusie in de omgeving
De rol van diffusie in de wereld om ons heen is erg groot. Een van de belangrijkste voorbeelden van diffusie is de bloedcirculatie in levende organismen. Zuurstof uit de lucht komt de bloedcapillairen in de longen binnen, lost er vervolgens in op en verspreidt zich door het lichaam. Op zijn beurt diffundeert koolstofdioxide vanuit de haarvaten naar de longblaasjes. Voedingsstoffen die vrijkomen uit voedsel diffunderen de cellen in.
Bij kruidachtige plantensoorten vindt diffusie plaats door hun hele groene oppervlak, bij grotere bloeiende planten - door bladeren en stengels, in struiken en bomen - door scheurenin de bast van stammen en takken en linzen.
Een voorbeeld van diffusie in de buitenwereld is bovendien de opname van water en daarin opgeloste mineralen door het wortelstelsel van planten uit de bodem.
Het is diffusie, dat is de reden waarom de samenstelling van de lagere atmosfeer heterogeen is en uit verschillende gassen bestaat.
Helaas zijn er in onze onvolmaakte wereld maar heel weinig mensen die niet weten wat een injectie, ook wel een "injectie" genoemd, is. Dit soort pijnlijke maar effectieve behandeling is ook gebaseerd op het fenomeen diffusie.
Milieuvervuiling: bodem, lucht, waterlichamen - dit zijn ook voorbeelden van diffusie in de natuur.
Witte wolken smelten in de blauwe lucht, zo geliefd bij dichters van alle tijden - ze is ook een verspreiding die bekend is bij elke middelbare en middelbare scholier!
Verspreiding is dus iets zonder welke ons leven niet alleen moeilijker, maar bijna onmogelijk zou zijn.
