Kom ons begin met die feit dat die vloeistof 'n intermediêre toestand van aggregasie is. By die kritieke kookpunt is dit soortgelyk aan gasse, en by lae temperature verskyn eienskappe soortgelyk aan 'n vaste stof. 'n Vloeistof het nie 'n ideale model nie, wat die beskrywing van sy ewewig termodinamiese eienskappe, vriespunt, viskositeit, diffusie, termiese geleiding, oppervlakspanning, entropie, entalpie aansienlik bemoeilik.
Definisie
Wat is diffusie? Dit is die verspreiding, verspreiding, beweging van deeltjies van die medium, wat lei tot die oordrag van materie, die vestiging van ewewigskonsentrasies. In die afwesigheid van eksterne invloede word hierdie proses bepaal deur die termiese beweging van die deeltjies. In hierdie geval is die diffusieproses direk eweredig aan die konsentrasie. Die diffusievloed sal soortgelyk aan die konsentrasiegradiënt verander.
variëteite
As diffusie in 'n vloeistof voortgaan met 'n verandering in temperatuur, word dit termiese diffusie genoem, in 'n elektriese veld - elektrodiffusie.
Die proses van beweging van groot deeltjies in 'n vloeistof of gas vind plaas onderwette van Brownse beweging.
Kenmerke van vloei
Diffusie in gasse, vloeistowwe en vaste stowwe vind teen verskillende snelhede plaas. As gevolg van verskille in die aard van die termiese beweging van deeltjies in verskillende media, het die proses die maksimum spoed in gasse, en die minimum tempo - in vaste stowwe.
Die baan van die deeltjie is 'n gebroke lyn, aangesien die rigting en spoed periodiek verander. As gevolg van die wanordelike beweging word 'n geleidelike verwydering van die deeltjie vanaf sy oorspronklike posisie waargeneem. Sy verplasing langs 'n reguit lyn is baie korter as die pad wat langs 'n gebroke pad plaasvind.
Fick's Law
Diffusie in 'n vloeistof gehoorsaam twee Fick se wette:
- diffusie-vloeddigtheid is direk eweredig aan konsentrasie met diffusiekoëffisiënt;
- Die tempo van verandering in die diffusie-vloeddigtheid is direk eweredig aan die tempo van verandering in konsentrasie en het die teenoorgestelde rigting.
Diffusie in 'n vloeistof word gekenmerk deur spronge van molekules van een ewewigsposisie na 'n ander. Elke so 'n sprong word waargeneem wanneer energie aan die molekule oorgedra word in 'n volume wat voldoende is om die binding met ander deeltjies te breek. Die gemiddelde sprong oorskry nie die afstand tussen molekules nie.
Wanneer ons bespreek wat diffusie in 'n vloeistof is, let ons daarop dat die proses van temperatuur afhang. Met sy toename vind die "losmaak" van die vloeibare struktuur plaas, waardeur daar 'n skerp toename indie aantal spronge per tydseenheid.
Diffusie in gasse, vloeistowwe en vaste stowwe het 'n paar kenmerkende eienskappe. Byvoorbeeld, in vaste stowwe word die meganisme geassosieer met die beweging van atome binne die kristalrooster.
Kenmerke van die verskynsel
Diffusie in 'n vloeistof is van praktiese belang as gevolg van die feit dat dit gepaard gaan met die gelykmaking van die konsentrasie van 'n stof in 'n aanvanklik onhomogene medium. Aansienlik meer deeltjies ontsnap uit gebiede met 'n hoë konsentrasie.
Eksperimente
Eksperimente met vloeistowwe het getoon dat diffusie van besondere belang is in chemiese kinetika. Gedurende die verloop van 'n chemiese proses op die oppervlak van reaktante of 'n katalisator, dra hierdie proses by tot die bepaling van die tempo van verwydering van reaksieprodukte en die byvoeging van aanvanklike reagense.
Wat verklaar diffusie in vloeistowwe? Oplosmiddelmolekules kan deur deurskynende membrane penetreer, wat 'n osmotiese druk tot gevolg het. Hierdie verskynsel het toepassing gevind in chemiese en fisiese metodes vir die skeiding van stowwe.
Biologiese stelsels
In hierdie geval kan diffusiemodelle oorweeg word op die voorbeeld van lugsuurstof wat die longe binnedring, absorpsie van spysverteringsprodukte vanaf die ingewande in die bloed, absorpsie van minerale elemente deur wortelhare. Diffusie van ione vind plaas tydens die opwekking van bio-elektriese impulse deur spier- en senuweeselle.
Fisiese faktor wat affekteerdie selektiwiteit van die ophoping in die selle van die liggaam van sekere elemente, is die verskillende tempo van penetrasie van ione deur die selmembrane. Hierdie proses kan uitgedruk word deur Fick se wet, wat die waarde van die diffusiekoëffisiënt vervang met die membraanpermeabiliteit, en in plaas van die konsentrasiegradiënt, gebruik die verskil in waardes aan beide kante van die membraan. Met die diffusiepenetrasie van water en gasse in die sel verander die osmotiese drukaanwysers buite en binne die sel.
Deur te ontleed waarvan diffusie afhang, neem ons kennis dat daar verskeie tipes van hierdie proses is. Die eenvoudige vorm word geassosieer met die vrye oordrag van ione en molekules na die gradiënt van hul elektrochemiese potensiaal. Hierdie opsie is byvoorbeeld geskik vir daardie stowwe waarin die molekules klein is, byvoorbeeld metielalkohol, water.
Beperkte variant veronderstel 'n swak oordrag van materie. Byvoorbeeld, selfs klein deeltjies kan nie in 'n sel binnedring nie.
Geskiedenisbladsye
Diffusie is ontdek tydens die bloeitydperk van die antieke Griekse kultuur. Demokritus en Anaxogoras was oortuig dat enige stof uit atome bestaan. Hulle het die verskeidenheid stowwe wat algemeen in die natuur voorkom, verduidelik deur die verbindings tussen individuele atome. Hulle het aanvaar dat hierdie deeltjies kon meng om nuwe stowwe te vorm. Onder die stigters van die molekulêr-kinetiese teorie, wat die meganisme van diffusie verduidelik het, het Mikhail Lomonosov 'n spesiale rol gespeel. Hulle het 'n definisie van 'n molekule, 'n atoom gegee en die meganisme van ontbinding verduidelik.
Eksperimente
Ervaring met suiker laat jou toe om al die kenmerke van diffusie te verstaan. As jy 'n stukkie suiker in koue tee sit, sal 'n dik stroop geleidelik onder in die beker vorm. Dit is met die blote oog sigbaar. Na 'n rukkie sal die stroop eweredig deur die volume van die vloeistof versprei word en sal dit nie meer sigbaar wees nie. Hierdie proses verloop spontaan en behels nie die vermenging van die komponente van die oplossing nie. Net so versprei die geur van parfuum deur die vertrek.
Bogenoemde eksperimente toon dat diffusie 'n spontane proses van penetrasie van molekules van een stof in 'n ander is. Die verspreiding van materie vind in alle rigtings plaas, ten spyte van die teenwoordigheid van swaartekrag. So 'n proses is 'n direkte bevestiging van die konstante beweging van die materiemolekules.
Dus, in die voorbeeld hierbo, word die diffusie van suiker- en watermolekules uitgevoer, wat gepaard gaan met 'n eenvormige verspreiding van organiese materiaalmolekules deur die volume van die vloeistof.
Eksperimente maak dit moontlik om diffusie nie net in vloeistowwe op te spoor nie, maar ook in gasvormige stowwe. Byvoorbeeld, jy kan 'n houer met eterdamp op die weegskaal installeer. Geleidelik sal die koppies in balans kom, dan sal die glas eter swaarder wees. Wat is die rede vir hierdie verskynsel?
Met verloop van tyd meng etermolekules met lugdeeltjies, en 'n spesifieke reuk begin in die kamer gevoel word. In 'n hoërskool fisika kursus word 'n eksperiment oorweeg waarin 'n onderwyser 'n korrel kaliumpermanganaat (kaliumpermanganaat) in water oplos. Aanvanklik is 'n duidelike trajek van graanbeweging sigbaar,maar geleidelik kry die hele oplossing 'n eenvormige skakering. Op grond van die eksperiment verduidelik die onderwyser die kenmerke van diffusie.
Om faktore te identifiseer wat die spoed van die proses in vloeistowwe beïnvloed, kan jy water van verskillende temperature gebruik. In 'n warm vloeistof word die proses van onderlinge vermenging van molekules baie vinniger waargeneem, daarom is daar 'n direkte verband tussen die temperatuurwaarde en die diffusietempo.
Gevolgtrekking
Eksperimente uitgevoer met gasse, vloeistowwe en vaste stowwe maak dit moontlik om die wette van fisika te formuleer, die verband tussen individuele hoeveelhede vas te stel.
Dit was as gevolg van die eksperimente dat die meganisme van wedersydse penetrasie van deeltjies van een stof in 'n ander vasgestel is, die chaotiese aard van hul beweging is bewys. Empiries is gevind dat diffusie die vinnigste in gasvormige stowwe plaasvind. Hierdie proses is van groot belang vir natuurlewe, word in wetenskap en tegnologie gebruik.
Danksy hierdie verskynsel word die homogene samestelling van die aarde se atmosfeer gehandhaaf. Andersins sou die stratifikasie van die troposfeer in afsonderlike gasvormige stowwe waargeneem word, en swaar koolstofdioksied, ongeskik vir asemhaling, sou die naaste aan die oppervlak van ons planeet wees. Waartoe sou dit lei? Wild sal eenvoudig ophou bestaan.
Die rol van diffusie in die plantwêreld is ook groot. Die welige kroon van bome kan verklaar word deur diffusie-uitruiling deur die oppervlak van die blare. As gevolg hiervan word nie net asemhaal nie, maar ook die voeding van die boom. Tans in die landboublaarvoeding van struike en bome word gebruik, wat behels dat die kroon met spesiale chemiese verbindings gespuit word.
Dit is tydens diffusie dat die plant voedingstowwe uit die grond ontvang. Fisiologiese prosesse wat in lewende organismes voorkom, word ook met hierdie verskynsel geassosieer. Soutbalans is byvoorbeeld onmoontlik sonder diffusie. Sulke prosesse is van groot belang om mere en riviere van suurstof te voorsien. Die gas betree die dieptes van die reservoir presies deur diffusie. As so 'n proses afwesig was, sou lewe binne die reservoir ophou bestaan.
Die inname van middels wat 'n persoon toelaat om homself te beskerm teen patogene van verskeie siektes en welstand te verbeter, is ook gebaseer op diffusie. Hierdie verskynsel word gebruik in die sweis van metale, die vervaardiging van suikersap uit beetskyfies en die voorbereiding van lekkergoed. Dit is moeilik om so 'n tak van die moderne industrie te vind waar diffusie nie gebruik word nie.
