Difúzia molekúl. Difúzia: definícia a príklady v prírodnom svete

Definícia 1

Difúzia molekúl je charakterizovaná procesom prenosu distribuovanej látky a je spôsobená chaotickým pohybom samotných molekúl.

Difúzia molekúl sa uskutočňuje bez vizuálneho pohybu fázových úsekov, pohyb molekúl bude tepelný. Molekulárna difúzia je samovoľný transportný proces látok pod vplyvom ich koncentračného gradientu.

Koncentračná difúzia sa nazýva, ak je vyvolaná nerovnomerným rozložením koncentrácie zložiek zmesi.

Podstata molekulárnej difúzie

Molekulárna difúzia je dobre opísaná vo Fickovom zákone (prvý). Podľa tohto zákona množstvo látky $dM$, ktoré difundovalo počas určitý čas$dt$ cez elementárny povrch $dF$, bude úmerný koncentračnému gradientu $\frac(dc)(dn)$ takejto látky:

$dM = -(DdFdx)\frac(dc)(dn)$ (1)

$M = -(DFx)\frac(dc)(dn)$ (2)

Z druhého vzorca vyplýva, že špecifický tok látky prenášaný molekulárnou difúziou cez jednotkovú povrchovú plochu $F$ je ekvivalentný jednému za jednotku času $t$ (rýchlosť molekulárna difúzia) bude:

$q_m = \frac(M)(Fx) = -(D)\frac(dc)(dn)$ (3)

Podľa svojej štruktúry je Fickov zákon podobný Fourierovmu zákonu, medzi ktorého úlohy patrí popis prenosu tepla v dôsledku tepelnej vodivosti. Navyše, ako analóg teplotného gradientu v v tomto prípade objaví sa koncentračný gradient, charakterizujúci zmenu koncentrácie difúznej látky na jednotku dĺžky normály medzi povrchmi konštantných, ale nerovnakých koncentrácií.

Molekulový difúzny koeficient

Pokiaľ ide o koeficient úmernosti $D$, vo vyjadrení Fickovho zákona sa bude nazývať difúzny koeficient molekúl. Podľa prvého vzorca (1) je koeficient difúzie vyjadrený takto:

$D = \left(\frac(Mdn)(dcFx)\right) = \frac(m^2)(s)$ (4)

Difúzny koeficient ukazuje množstvo látky, ktoré bude difundovať za jednotku času cez povrch s jednotkovým koncentračným gradientom. Koeficient difúzie $D$ možno považovať za obdobu koeficientu tepelnej difúznosti $a$.

Koeficient molekulovej difúzie sa považuje za fyzikálnu konštantu, ktorá charakterizuje vlastnosť prieniku danej látky cez proces difúzie do stacionárneho prostredia. Hodnota $D$ teda nebude závisieť od hydrodynamických podmienok, za ktorých proces prebieha.

Hodnoty difúzneho koeficientu $D$ sa začnú zvyšovať ako indikátory, ako je zvýšenie tlaku a teploty. Hodnota $D$ v každom jednotlivo posudzovanom prípade bude určená podľa teoretických alebo semiempirických rovníc, s povinným zohľadnením tlaku a teploty.

Poznámka 1

Koeficienty difúzie plynu do iného plynné prostredie dostane hodnoty 0,1 – 1 $cm^3/s$. Zároveň, ak plyn difunduje do kvapaliny, budú predstavovať približne 1 $cm^3/deň$. Difúzia molekúl je teda dosť pomalý proces, najmä v tekuté médium.

Príklady molekulárnej difúzie

Poznámka 2

Difúzia sa vo fyzike považuje za proces uskutočňovaný na molekulárnej úrovni a určené náhodným charakterom oddelene sa pohybujúcich molekúl. Rýchlosť difúzie sa teda ukazuje ako úmerná priemernej rýchlosti molekúl. Proces difúzie je určený maximálnou tepelnou rýchlosťou molekúl. To sa týka rýchlosti molekúl s najmenšou hmotnosťou.

Difúzia je charakterizovaná procesom prenosu energie (alebo hmoty) z média s vysokou koncentráciou do rovnakého média, len s nízkou. Najbežnejším príkladom difúzie je proces miešania plynov (kvapalín) (možno uviesť kvapku atramentu spadnúcu do vody a jej následné rovnomerné zafarbenie).

Ďalším nápadným príkladom difúzie molekúl je experiment s pevným telesom. Takže pri zahrievaní jedného konca tyče alebo jej elektrické nabíjanie teplo sa začne šíriť (a tiež elektriny) v smere od horúcej časti, ktorá bola nabitá, k studenej (nenabitej).

V situácii s kovovou tyčou je zaznamenaný rýchly rozvoj tepelnej difúzie pri takmer okamžitý pohyb prúd. V prípade syntetickej tyče pozorujeme pomalú tepelnú difúziu a veľmi pomalú difúziu elektricky nabitých častíc.

Difúzia molekúl ako proces bude prebiehať ešte viac pomalým tempom. Napríklad z kúska cukru (za predpokladu, že sa dostane do vody a bez následného miešania) bude homogénna hmota s vodou až po niekoľkých týždňoch.

Proces difúzie jedného bude pomalší pevný inému. Meď potiahnutá zlatou vrstvou teda zostane niekoľko tisíc rokov, kým vrstvu obsahujúcu zlato absorbuje do svojho povrchu. Navyše hĺbka prieniku po tomto čase bude len niekoľko mikrometrov.

Prejdime k ďalšiemu problému, pri ktorom budeme musieť mierne zmeniť metódu analýzy – k problému difúzie. Predpokladajme, že vezmeme škatuľu naplnenú plynom tepelná rovnováha a potom ho nastriekali kdekoľvek do škatule malé množstvoďalší plyn. Pôvodný plyn volajme „pozaďový“ plyn a nový plyn „špeciálny“ plyn. Špeciálny plyn sa začne šíriť po celej krabici, ale toto šírenie je spomalené prítomnosťou molekúl pozadia. Jav takéhoto pomalého šírenia sa nazýva difúzia. Difúzia je určená hlavne zrážkami molekúl konkrétneho plynu s molekulami plynu pozadia. Po mnohých zrážkach budú špeciálne molekuly rozmiestnené viac-menej rovnomerne po celej krabici. Je dôležité nezamieňať si difúziu plynov s dopravou veľké množstvá látok v dôsledku konvekčných prúdov. Zvyčajne k zmiešaniu dvoch plynov dochádza práve v dôsledku kombinácie konvekcie a difúzie. Teraz nás zaujíma iba miešanie, ktoré nie je sprevádzané „návalmi vetra“. Plyn sa šíri iba v dôsledku pohybu molekúl, t.j. dochádza k difúzii. Poďme zistiť, či sa difúzia vyskytuje rýchlo.

Pokračujeme teda k výpočtu celkového toku molekúl špeciálneho plynu generovaného molekulárnym pohybom. Všeobecný tok nie je rovná nule iba vtedy, keď sa rozloženie molekúl líši od rovnováhy, inak spriemerovanie pohybu molekúl zníži celkový tok na nulu. Uvažujme najprv prúdenie v smere osi x. Aby sme určili, aký je tento tok, musíme si predstaviť oblasť kolmú na os a spočítať počet molekúl prechádzajúcich touto oblasťou. Aby sme určili celkový tok, musíme považovať za pozitívne tie molekuly, ktoré sa pohybujú v kladnom smere x, a od tohto čísla odpočítať tie molekuly, ktoré sa pohybujú v opačný smer. Ako sme opakovane videli, počet molekúl prechádzajúcich platformou počas času ΔT sa rovná počtu molekúl nachádzajúcich sa na začiatku intervalu ΔT vo vnútri objemu uzavretého medzi našou platformou a platformou umiestnenou vo vzdialenosti v ΔT od nej. (Všimnite si, že tu v je skutočná rýchlosť molekuly a nie rýchlosť driftu.)

Výpočty si zjednodušíme, ak vezmeme lokalitu o jednej jednotkovej ploche. Potom sa počet špeciálnych molekúl prechádzajúcich platformou zľava doprava (kladné smery x ležia napravo od platformy) rovná n_vΔT, kde n_ je počet špeciálnych molekúl v jednotkovom objeme naľavo od platformy ( s presnosťou na faktor ˜ 1/6, ale takéto faktory zanedbávame!). Podobne je počet špeciálnych molekúl pohybujúcich sa sprava doľava n + vΔT, kde n + je hustota špeciálnych molekúl napravo od platformy. Ak molekulový tok označíme písmenom J, čím rozumieme celkový tok molekúl cez jednotku plochy za jednotku času, dostaneme

Čo myslíš n_ a n +? Keď povieme „hustota naľavo od lokality“, ako ďaleko doľava? Hustotu musíme merať v mieste, odkiaľ molekula vyráža na svoj „voľný let“, pretože počet začínajúcich molekúl je určený počtom molekúl nachádzajúcich sa v tomto mieste. n_ je teda hustota molekúl pri strednej vzdialenosti voľnej dráhy l naľavo od našej imaginárnej oblasti a n + je hustota molekúl vo vzdialenosti strednej voľnej dráhy napravo od nej.

Distribúciu špeciálnych molekúl v krabici možno pohodlne opísať pomocou nepretržitá funkcia x, y a z, ktoré označíme n a. Pod n a (x, y, z) musíme pochopiť hustotu špeciálnych molekúl v malom objeme okolo bodu (x, y, z). Potom rozdiel (n + -n_) môže byť reprezentovaný ako

Dosadením tohto výsledku do (43.22) a zanedbaním faktora 2 dostaneme

Dozvedeli sme sa, že tok špeciálnych molekúl je úmerný derivácii hustoty, alebo, ako sa niekedy nazýva, „gradientu hustoty“.

Je zrejmé, že sme urobili niekoľko hrubých aproximácií. Nehovoriac o tom, že sme neustále zabúdali na faktory, použili sme v, keď sme mali dať v x a umiestnením objemov obsahujúcich molekuly n + a n_ na konce kolmice k miestu sme vzali kolmice dĺžky l. Medzitým pre tie molekuly, ktoré sa nepohybujú kolmo na povrch, l zodpovedá dĺžke naklonenej dráhy. Tieto nedostatky je možné opraviť; viac dôkladná analýza by to ukázalo pravá strana rovnicu (43.24) treba vynásobiť 1/3. Správnejšia odpoveď teda vyzerá takto:

Podobné rovnice možno napísať pre prúdy v smere y a z.

Pomocou makroskopických pozorovaní je možné merať prúd J x a gradient hustoty dn a / dx. Ich pomer, zistený experimentálne, sa nazýva „koeficient difúzie“ D. To znamená, že

Podarilo sa nám ukázať, že predpokladaná hodnota koeficientu D pre plyn je

Doteraz sme v tejto kapitole študovali dva rôzne procesy: mobilitu (drift molekúl pod vplyvom „vonkajšej“ sily) a difúziu (rozptyl molekúl určený len vnútorné sily, náhodné kolízie). Tieto procesy však spolu súvisia, pretože oba javy sú založené na tepelnom pohybe a v oboch prípadoch sa vo výpočtoch objavila stredná voľná dráha l.

Ak dosadíme do rovnice (43.25) l=vτ a τ=µm, potom to dopadne

Ho mv 2 závisí len od teploty. Stále si to pamätáme

Takže D, koeficient difúzie, rovná produktu kT na µ, koeficient mobility:

Ukazuje sa, že (43,31) je presný pomer medzi koeficientmi. Hoci sme urobili veľmi hrubé predpoklady, nie je potrebné k tomu pridávať žiadne ďalšie faktory. Dá sa ukázať, že (43.31) je skutočne vždy presne splnené. To platí aj vo veľmi ťažké prípady(napríklad pre prípad suspendovania v kvapaline jemné častice), keď náš jednoduché výpočty Jednoznačne odmietajú slúžiť.

Ukázať, že (43,31) je pravda vo väčšine všeobecné prípady, odvodíme to inak, použijeme len základné princípy štatistická mechanika. Predstavte si, že z nejakého dôvodu existuje gradient „špeciálnych“ molekúl a vznikol difúzny prúd, úmerný gradientu hustoty podľa (43.26). Potom vytvoríme silové pole v smere osi x tak, že na každú špeciálnu molekulu bude pôsobiť sila F. Podľa definície pohyblivosti µ je rýchlosť driftu daná vzťahom

Pomocou obvyklých argumentov je možné nájsť driftový prúd ( celkový počet molekuly prekračujúce jednotku plochy za jednotku času):

A teraz môžete riadiť silu F takým spôsobom, že driftový prúd spôsobený silou F kompenzuje difúziu, potom sa celkový prúd špeciálnych molekúl bude rovnať nule. V tomto prípade máme J x + J dr = 0, alebo

V tomto prípade „kompenzácie“ je konštantný (v priebehu času) gradient hustoty rovný

Teraz je ľahké myslieť ďalej! Koniec koncov, dosiahli sme rovnováhu a teraz môžeme aplikovať naše rovnovážne zákony štatistickej mechaniky. Podľa týchto zákonov je pravdepodobnosť nájdenia molekuly v blízkosti bodu x úmerná exp (-U/kT), kde U je potenciálna energia. Ak hovoríme o hustote molekúl n a, znamená to:

Diferencovaním (43.37) vzhľadom na x dostaneme

V našom prípade sila F smeruje pozdĺž osi x a potenciálna energia U sa rovná -Fx, a - dU/dx = F. Rovnica (43.39) má tvar

[To je presne rovnica (40.2), z ktorej sme odvodili exp(-U/kT); kružnica je uzavretá.] Porovnaním (43.40) a (43.36) dostaneme rovnicu (43.31). Ukázali sme, že v rovnici (43.31), ktorá vyjadruje difúzny prúd prostredníctvom pohyblivosti, sú všetky koeficienty správne a samotná rovnica je vždy správna. Pohyblivosť a difúzia spolu úzko súvisia. Einstein objavil toto spojenie.

IN školské osnovy Na kurze fyziky (približne v siedmom ročníku) sa školáci učia, že difúzia je proces, ktorý predstavuje vzájomné prenikanie častíc jednej látky medzi častice inej látky, čím dochádza k vyrovnávaniu koncentrácií v celom obsadenom objeme. Toto je dosť ťažko pochopiteľná definícia. Aby sme pochopili, čo je jednoduchá difúzia, zákon difúzie, jeho rovnica, je potrebné podrobne študovať materiály o týchto otázkach. Ak však má človek dosť Všeobecná myšlienka, potom vám nižšie uvedené údaje pomôžu získať základné vedomosti.

Fyzikálny jav - čo to je

Vzhľadom na to, že mnohí ľudia sú zmätení alebo vôbec nevedia, čo je fyzikálny jav a ako sa líši od chemického, ako aj to, o aký typ javu sa difúzia týka, je potrebné pochopiť, čo je fyzikálny jav. . Takže, ako každý vie, fyzika je nezávislá veda, týkajúci sa oblasti prírodných vied, ktorá sa zaoberá štúdiom všeobecných prírodné zákony o štruktúre a pohybe hmoty a študuje aj hmotu samotnú. Fyzikálny jav je teda jav, v dôsledku ktorého nevznikajú nové látky, ale dochádza len k zmene štruktúry látky. Rozdiel fyzikálny jav z chemikálie spočíva práve v tom, že v dôsledku toho sa nezískavajú nové látky. Difúzia je teda fyzikálny jav.

Definícia pojmu difúzia

Ako však viete, môže existovať veľa formulácií konkrétneho konceptu všeobecný význam by sa nemali meniť. A fenomén difúzie nie je výnimkou. Zovšeobecnená definícia je nasledovná: difúzia je fyzikálny jav, ktorý predstavuje vzájomné prenikanie častíc (molekúl, atómov) dvoch alebo viacerých látok až do Rovnomerné rozdelenie v celom objeme, ktorý tieto látky zaberajú. V dôsledku difúzie nevznikajú žiadne nové látky, preto ide práve o fyzikálny jav. Jednoduchá difúzia sa nazýva difúzia, v dôsledku ktorej sa častice pohybujú z oblasti najvyššej koncentrácie do oblasti s nižšou koncentráciou, čo je spôsobené tepelným (chaotickým, Brownovým) pohybom častíc. Inými slovami, difúzia je proces miešania častíc rôznych látok a častice sú rovnomerne rozložené v celom objeme. Toto je veľmi zjednodušená definícia, ale najzrozumiteľnejšia.

Typy difúzie

Difúziu možno zaznamenať tak pri pozorovaní plynných, ako aj tekuté látky, a pre pevné. Preto zahŕňa niekoľko typov:

• Kvantová difúzia je proces difúzie častíc alebo bodových defektov (lokálne poruchy v kryštálovej mriežke látky), ktorý sa vyskytuje v pevných látkach. Miestne porušenia- ide o porušenie v určitom bode kryštálovej mriežky.

• Koloidný - difúzia vyskytujúca sa v celom objeme koloidného systému. Koloidný systém je médium, v ktorom sú rozmiestnené častice, bubliny, kvapky iného média, ktoré sa od prvého média líši stavom agregácie a zložením. Takéto systémy, ako aj procesy v nich prebiehajúce, sú podrobne študované v rámci koloidnej chémie.
• Konvekčný - prenos mikročastíc jednej látky makročasticami média. Študovaním pohybu sa zaoberá špeciálny odbor fyziky, nazývaný hydrodynamika kontinuum. Odtiaľ môžete získať vedomosti o stavoch prúdenia.
• Turbulentná difúzia je proces prenosu jednej látky do druhej, spôsobený turbulentný pohyb druhá látka (typická pre plyny a kvapaliny).

Potvrdzuje sa tvrdenie, že k difúzii môže dochádzať ako v plynoch a kvapalinách, tak aj v pevných látkach.

Aký je Fickov zákon?

Nemecký vedec, fyzik Fick, odvodil zákon ukazujúci závislosť hustoty toku častíc cez jednotku plochy od zmeny koncentrácie látky na jednotku dĺžky. Tento zákon je zákonom šírenia. Zákon možno formulovať takto: tok častíc, ktorý je nasmerovaný pozdĺž osi, je úmerný derivácii počtu častíc vzhľadom na premennú vynesenú pozdĺž osi, voči ktorej je smer toku častíc určený. Inými slovami, tok častíc pohybujúcich sa v smere osi je úmerný derivácii počtu častíc vzhľadom na premennú, ktorá je vynesená pozdĺž tej istej osi ako tok. Fickov zákon nám umožňuje opísať proces presunu hmoty v čase a priestore.

Difúzna rovnica

Keď v látke existujú toky, dochádza k redistribúcii samotnej látky v priestore. V tejto súvislosti existuje niekoľko rovníc, ktoré popisujú tento proces prerozdeľovania z makroskopického hľadiska. Difúzna rovnica je diferenciálna. Vyplýva to z všeobecná rovnica prenos hmoty, ktorý sa nazýva aj rovnica kontinuity. V prítomnosti difúzie sa používa Fickov zákon, ktorý je popísaný vyššie. Rovnica vyzerá takto:

dn/dt=(d/dx)*(D*(dn/dx)+q.

Difúzne metódy

Difúzna metóda, alebo presnejšie spôsob jej implementácie v tvrdé materiály, široko používaný v V poslednej dobe. Je to spôsobené výhodami metódy, jednou z ktorých je jednoduchosť použitého zariadenia a samotného procesu. Podstata difúznej metódy z pevné zdroje pozostáva z nanášania filmov dopovaných jedným alebo viacerými prvkami na polovodiče. Okrem metódy pevného zdroja existuje niekoľko ďalších metód vykonávania difúzie:

• v uzavretom objeme (ampulková metóda). Minimálna toxicita je výhodou metódy, ale jej vysoká cena v dôsledku jednorazovej použiteľnosti ampulky je významnou nevýhodou;
• v otvorenom objeme (tepelná difúzia). Možnosť použitia mnohých prvkov je vylúčená z dôvodu vysokých teplôt, ako aj bočná difúzia sú veľké nevýhody tejto metódy;
• v čiastočne uzavretom objeme (boxová metóda). Toto je prechodná metóda medzi dvoma vyššie opísanými metódami.

Ak sa chcete dozvedieť viac o metódach a vlastnostiach difúzie, musíte študovať Ďalšie čítanie venované práve týmto otázkam.

Absolútne všetci ľudia počuli o takom koncepte ako difúzia. To bola jedna z tém na hodinách fyziky v 7. ročníku. Napriek tomu, že nás tento fenomén obklopuje úplne všade, málokto o ňom vie. Čo to vlastne znamená? Čo je to fyzický význam , a ako si s jeho pomocou môžete uľahčiť život? Dnes o tom budeme hovoriť.

Difúzia vo fyzike: definícia

Ide o proces prenikania molekúl jednej látky medzi molekuly inej látky. Rozprávanie jednoduchým jazykom, tento proces možno nazvať miešaním. Počas tohto miešaním dochádza k vzájomnému prenikaniu molekúl látky medzi sebou. Napríklad pri príprave kávy molekuly instantnej kávy prenikajú do molekúl vody a naopak.

Rýchlosť tohto fyzikálny proces závisí od nasledujúcich faktorov:

1. Teplota.
2. Súhrnný stav látky.
3. Vonkajší vplyv.

Čím vyššia je teplota látky, tým rýchlejšie sa molekuly pohybujú. teda proces miešania prebieha rýchlejšie pri vysokých teplotách.

Súhrnný stav hmoty - najdôležitejším faktorom . V každom stave agregácie sa molekuly pohybujú určitou rýchlosťou.

Difúzia sa môže vyskytnúť v nasledujúcich stavoch agregácie:

1. Kvapalina.
2. Pevné.

S najväčšou pravdepodobnosťou bude mať čitateľ teraz otázky ďalšie otázky:

1. Aké sú príčiny difúzie?
2. Kde sa to deje rýchlejšie?
3. Ako sa používa v skutočný život?

Odpovede na ne nájdete nižšie.

Príčiny

Absolútne všetko na tomto svete má svoj vlastný dôvod. A difúzia nie je výnimkou. Fyzici dokonale chápu dôvody jeho výskytu. Ako ich priviesť obyčajný človek?

Určite každý počul, že molekuly sú in neustály pohyb. Tento pohyb je navyše neusporiadaný a chaotický a jeho rýchlosť je veľmi vysoká. Vďaka tomuto pohybu a neustálej zrážke molekúl dochádza k ich vzájomnému prenikaniu.

Existujú nejaké dôkazy o tomto pohybe? Určite! Pamätáte si, ako rýchlo ste začali cítiť parfum alebo deodorant? A vôňa jedla, ktoré pripravuje vaša mama v kuchyni? Pamätajte si, ako rýchlo príprava čaju alebo kávy. To všetko by sa nemohlo stať, nebyť pohybu molekúl. Dospeli sme k záveru, že hlavným dôvodom difúzie je neustály pohyb molekúl.

Teraz zostáva len jedna otázka - čo spôsobilo tento pohyb? Poháňa ho túžba po rovnováhe. To znamená, že v látke sú oblasti s vysokou a nízkou koncentráciou týchto častíc. A vďaka tejto túžbe sa neustále presúvajú z oblasti vysokej koncentrácie do oblasti nízkej koncentrácie. Sú neustále naraziť do seba a dochádza k vzájomnému prieniku.

Difúzia v plynoch

Proces miešania častíc v plynoch je najrýchlejší. Môže sa vyskytnúť tak medzi homogénnymi plynmi, ako aj medzi plynmi s rôznymi koncentráciami.

Živé príklady zo života:

1. Osviežovač vzduchu cítite difúziou.
2. Cítite vôňu vareného jedla. Všimnite si, že ju začnete cítiť okamžite, no vôňu osviežovača po niekoľkých sekundách. Vysvetľuje sa to tým, že keď vysoká teplota rýchlosť pohybu molekúl je väčšia.
3. Slzy, ktoré vám tečú pri krájaní cibule. Molekuly cibule sa zmiešajú s molekulami vzduchu a vaše oči na to reagujú.

Ako prebieha difúzia v kvapalinách?

Difúzia v kvapalinách je pomalšia. Môže to trvať niekoľko minút až niekoľko hodín.

Väčšina názorné príklady zo života:

1. Príprava čaju alebo kávy.
2. Miešanie vody a manganistanu draselného.
3. Príprava roztoku soli alebo sódy.

V týchto prípadoch dochádza k difúzii veľmi rýchlo (do 10 minút). Ak sa však na proces aplikuje vonkajší vplyv, napríklad miešanie týchto roztokov lyžičkou, proces pôjde oveľa rýchlejšie a nebude trvať dlhšie ako jednu minútu.

Difúzia pri miešaní hustejších tekutín bude trvať oveľa dlhšie. Napríklad zmiešanie dvoch tekutých kovov môže trvať niekoľko hodín. Samozrejme, môžete to urobiť za pár minút, ale v tomto prípade to bude fungovať zliatiny nízkej kvality.

Napríklad difúzia pri miešaní majonézy a kyslej smotany bude trvať veľmi dlho. Ak sa však uchýlite k pomoci vonkajšieho vplyvu, tento proces nezaberie ani minútu.

Difúzia v pevných látkach: príklady

IN pevné látky aha, vzájomné prenikanie častíc prebieha veľmi pomaly. Tento proces môže trvať niekoľko rokov. Jeho trvanie závisí od zloženia látky a jej štruktúry kryštálová mriežka.

Experimenty dokazujúce, že existuje difúzia v pevných látkach.

1. Prilepenie dvoch dosiek rôzne kovy. Ak budete tieto dve platne držať blízko seba a pod tlakom, do piatich rokov bude medzi nimi vrstva široká 1 milimeter. Táto malá vrstva bude obsahovať molekuly oboch kovov. Tieto dve dosky budú spojené dohromady.
2. Aplikuje sa veľmi tenký olovený valec tenká vrstva zlato. Potom sa táto štruktúra umiestni na 10 dní do pece. Teplota vzduchu v rúre je 200 stupňov Celzia. Po rozrezaní tohto valca na tenké kotúče bolo veľmi jasne viditeľné, že olovo preniklo do zlata a naopak.

Príklady difúzie v prostredí

Ako ste už pochopili, čím tvrdšie médium, tým nižšia je rýchlosť miešania molekúl. Teraz si povedzme, kam sa v reálnom živote môžete dostať praktický prínos z tohto fyzikálneho javu.

Proces difúzie prebieha v našom živote neustále. Aj keď ležíme na posteli, na povrchu plachty zostáva veľmi tenká vrstva našej pokožky. Taktiež absorbuje pot. Práve kvôli tomu sa posteľ zašpiní a treba ju vymeniť.

Takže prejav tohto procesu v každodennom živote môže byť nasledovný:

1. Keď natriete maslo na chlieb, vpije sa do neho.
2. Pri nakladaní uhoriek soľ najprv difunduje vodou a potom slaná voda začína difundovať s uhorkami. V dôsledku toho získame chutné občerstvenie. Banky treba zrolovať. Je to potrebné, aby sa zabezpečilo, že sa voda neodparí. Presnejšie povedané, molekuly vody by nemali difundovať s molekulami vzduchu.
3. Pri umývaní riadu prenikajú molekuly vody a saponátu do molekúl zvyšných kúskov jedla. To im pomáha zmiznúť z taniera a urobiť ho čistejším.

Prejav difúzie v prírode:

1. K procesu oplodnenia dochádza práve vďaka tomuto fyzikálnemu javu. Molekuly vajíčka a spermie difundujú, potom sa objaví embryo.
2. Hnojenie pôdy. Použitím určitých chemikálií alebo kompostu sa pôda stáva úrodnejšou. Prečo sa to deje? Myšlienka je, že molekuly hnojív difundujú s molekulami pôdy. Potom dochádza k procesu difúzie medzi molekulami pôdy a koreňom rastliny. Vďaka tomu bude sezóna produktívnejšia.
3. Miešanie priemyselného odpadu so vzduchom ho značne znečisťuje. Z tohto dôvodu je vzduch v okruhu jedného kilometra veľmi znečistený. Jeho molekuly difundujú s molekulami čistý vzduch zo susedných oblastí. Takto sa to zhoršuje ekologická situácia v meste.

Prejav tohto procesu v priemysle:

1. Silikónizácia je proces difúzneho nasýtenia kremíkom. Koná sa v plynová atmosféra. Kremíkom nasýtená vrstva dielu má nie veľmi vysokú tvrdosť, ale vysokú odolnosť proti korózii a zvýšenú odolnosť proti opotrebovaniu v morská voda, dusičná, chlorovodíková v kyselinách sírových.
2. Difúzia v kovoch hrá dôležitú úlohu pri výrobe zliatin. Na získanie vysoko kvalitnej zliatiny je potrebné vyrábať zliatiny pri vysokých teplotách a s vonkajší vplyv. To výrazne urýchli proces difúzie.

Tieto procesy sa vyskytujú v rôznych oblastiach priemysel:

1. Elektronické.
2. Polovodič.
3. Mechanické inžinierstvo.

Ako viete, proces difúzie môže mať pozitívne aj negatívny efekt. Musíte byť schopní riadiť svoj život a maximalizovať výhody tohto fyzického javu, ako aj minimalizovať škody.

Teraz poznáte podstatu takého fyzického javu, akým je difúzia. Spočíva vo vzájomnom prenikaní častíc v dôsledku ich pohybu. A v živote sa úplne všetko hýbe. Ak ste študent, potom po prečítaní nášho článku určite dostanete známku 5. Veľa šťastia!

- jav prenikania molekúl jednej látky do priestorov medzi molekulami druhej látky.

Parfém cítime v určitej vzdialenosti od flakónu. Vysvetľuje to skutočnosť, že molekuly parfumu sa podobne ako molekuly vzduchu pohybujú. Medzi molekulami sú medzery. Molekuly parfumu prenikajú do medzier medzi molekulami vzduchu a molekuly vzduchu prenikajú do medzier medzi molekulami parfumu.

Experimenty ukazujú, že difúzia v plynoch - najrýchlejší proces, v kvapalinách postupuje oveľa pomalšie, ale dá sa dokonca pozorovať v pevných látkach . Spojením dvoch tyčí z rôznych kovov, ako je meď a hliník, s hladko leštenými povrchmi a ponechaním v tejto polohe dlho(na 4-5 rokov), zistíme ich fúziu v dôsledku prieniku atómov medi do vzorky hliníka a naopak prieniku atómov hliníka do tej medenej.

Difúzia v plynoch prebieha rýchlejšie ako v kvapalinách, pretože plyny majú nižšiu hustotu ako kvapaliny, t.j. molekuly plynu sa nachádzajú na dlhé vzdialenosti jeden od druhého. Difúzia prebieha ešte pomalšie v pevných látkach, pretože molekuly pevných látok sú ešte bližšie k sebe ako molekuly kvapalín.

Rýchlosť difúzie závisí nielen od stavu agregácie látky, ale aj na teplote . Pri vyšších teplotách bude difúzia prebiehať rýchlejšie. Stáva sa to preto, že molekuly sa pohybujú rýchlejšie, keď teplota stúpa. Rýchlosť pohybu molekúl a telesná teplota sú vzájomne prepojené. Viac priemerná rýchlosť pohyb molekúl tela, tým vyššia je jeho teplota.

Prejavy difúzie: farbenie, lepenie, penetrácia živiny z čriev do krvi.