Jeste li ikada vidjeli horde malih dosadnih mušica kako se nasumično roje iznad glave? Ponekad se čini da kao da nepomično vise u zraku. S jedne strane, ovaj roj je nepomičan, s druge strane, kukci u njemu neprestano se kreću desno, lijevo, gore, dolje, neprestano se sudaraju jedan s drugim i ponovno se raspršuju unutar ovog oblaka, kao da ih nevidljiva sila drži zajedno.
Pokreti molekula su slično kaotični, dok tijelo zadržava stabilan oblik. Ovo kretanje se naziva toplinsko kretanje molekula.
Brownov pokret
Daleke 1827., poznati britanski botaničar Robert Brown koristio je mikroskop za proučavanje ponašanja mikroskopskih čestica peludi u vodi. Skrenuo je pozornost na činjenicu da su se čestice neprestano kretale u kaotičnom, prkoseći logičnom redu, a to nasumično kretanje nije ovisilo ni o čemu.kretanja tekućine u kojoj su bili, niti od njezina isparavanja. Najmanje čestice peludi opisale su složene, tajanstvene putanje. Zanimljivo je da se intenzitet takvog kretanja ne smanjuje s vremenom i nije povezan s kemijskim svojstvima medija, već samo raste ako se smanji viskoznost tog medija ili veličina pokretnih čestica. Osim toga, temperatura ima veliki utjecaj na brzinu kretanja molekula: što je viša, to se čestice brže kreću.
Difuzija
Davno su ljudi shvatili da se sve tvari na svijetu sastoje od najsitnijih čestica: iona, atoma, molekula, a između njih postoje praznine, a te se čestice neprestano i nasumično kreću.
Difuzija je posljedica toplinskog gibanja molekula. Primjere možemo promatrati gotovo posvuda u svakodnevnom životu: i u svakodnevnom životu i u divljini. To je širenje mirisa, lijepljenje raznih čvrstih predmeta, miješanje tekućina.
Znanstveno govoreći, difuzija je fenomen prodiranja molekula jedne tvari u praznine između molekula druge tvari.
Plinovi i difuzija
Najjednostavniji primjer difuzije u plinovima je prilično brzo širenje mirisa (i ugodnih i ne baš ugodnih) u zraku.
Difuzija u plinovima može biti izuzetno opasna, zbog ove pojave do trovanja ugljičnim monoksidom i drugim otrovnim plinovima dolazi brzinom munje.
Difuzija u tekućinama
Dok se difuzija u plinovima događa brzo, najčešće u sekundama, difuzija u tekućinama traje cijele minute iponekad čak i satima. Ovisi o gustoći i temperaturi.
Jedan primjer difuzije u tekućinama je vrlo brzo otapanje soli, alkohola i kiselina, stvarajući homogene otopine u kratkom vremenu.
Difuzija u čvrstim tvarima
U krutim tvarima, difuzija je najteža, pri normalnoj sobnoj ili vanjskoj temperaturi ona je nevidljiva. U svim suvremenim i starim školskim udžbenicima pokusi s olovnim i zlatnim pločama opisani su kao primjer difuzije u čvrstim tvarima. Ovaj pokus je pokazao da je tek nakon više od četiri godine zanemariva količina zlata prodrla u olovo, a olovo je prodrlo u zlato do dubine od najviše pet milimetara. Ova razlika je zbog činjenice da je gustoća olova mnogo veća od gustoće zlata.
Slijedom toga, brzina i intenzitet difuzije ne najmanje ovise o gustoći tvari i brzini kaotičnog kretanja molekula, a brzina, pak, ovisi o temperaturi. Difuzija je intenzivnija i brža na višim temperaturama.
Primjeri difuzije u svakodnevnom životu
Ne razmišljamo ni o tome da se svaki dan na gotovo svakom koraku susrećemo s fenomenom difuzije. Zato se ovaj fenomen smatra jednim od najznačajnijih i najzanimljivijih u fizici.
Jedan od najjednostavnijih primjera difuzije u svakodnevnom životu je otapanje šećera u čaju ili kavi. Stavite li komad šećera u čašu kipuće vode, nakon nekog vremena nestat će bez traga, dok je čak i volumen tekućinepraktički nepromijenjen.
Ako pažljivo pogledate oko sebe, možete pronaći mnoge primjere difuzije koji nam olakšavaju život:
- prašak za otapanje, kalijev permanganat, sol;
- prskanje osvježivača zraka;
- sprejevi za grlo;
- pranje prljavštine s površine platna;
- miješanje boja od strane umjetnika;
- mijesenje tijesta;
- priprema bogatih čorba, juha i umaka, slatkih kompota i voćnih napitaka.
Godine 1638., vraćajući se iz Mongolije, veleposlanik Vasilij Starkov poklonio je ruskom caru Mihailu Fedoroviču gotovo 66 kg osušenog lišća čudne kiselkaste arome. Moskovljanima koji je nikada nisu probali ova se osušena biljka jako svidjela, a i dalje je sa zadovoljstvom koriste. Jeste li ga prepoznali? Naravno, radi se o čaju koji se kuha zbog fenomena difuzije.
Primjeri širenja u okoliš
Uloga difuzije u svijetu oko nas je vrlo velika. Jedan od najvažnijih primjera difuzije je cirkulacija krvi u živim organizmima. Kisik iz zraka ulazi u krvne kapilare smještene u plućima, zatim se u njima otapa i širi se po cijelom tijelu. Zauzvrat, ugljični dioksid difundira iz kapilara u alveole pluća. Hranjive tvari oslobođene iz hrane difundiraju u stanice.
Kod zeljastih biljnih vrsta, difuzija se odvija kroz njihovu cijelu zelenu površinu, kod većih cvjetnica - kroz lišće i stabljike, u grmlju i drveću - kroz pukotineu kori debla i grana i leće.
Osim toga, primjer difuzije u vanjskom svijetu je apsorpcija vode i minerala otopljenih u njoj korijenskim sustavom biljaka iz tla.
Upravo difuzija je razlog zašto je sastav donje atmosfere heterogen i sastoji se od nekoliko plinova.
Nažalost, u našem nesavršenom svijetu, vrlo je malo ljudi koji ne znaju što je injekcija, poznata i kao "injekcija". Ova vrsta bolnog, ali učinkovitog liječenja također se temelji na fenomenu difuzije.
Zagađenje okoliša: tlo, zrak, vodena tijela - ovo su također primjeri difuzije u prirodi.
Bijeli oblaci koji se tope na plavom nebu, tako voljeni pjesnicima svih vremena - ona je i difuzija koju zna svaki srednjoškolac!
Dakle, difuzija je nešto bez čega bi naš život bio ne samo teži, već i gotovo nemoguć.
