Чи бачили ви коли-небудь полчища дрібних настирливих комах, безладно літаючих довкола над головою? Інший раз здається, що вони ніби нерухомо висять у повітрі. З одного боку цей рій нерухомий, з іншого — комахи всередині нього безупинно рухаються то вправо, то вліво, то вгору, то вниз, постійно стикаючись один з одним і розлітаючись знову в межах цієї хмари, ніби невидима сила утримує їх разом. Руху молекул носять схожий хаотичний характер, при цьому тіло зберігає стабільну форму. Такий рух називається тепловим рухом молекул.

Броунівський рух

У далекому 1827 році відомий британський ботанік Роберт Броун за допомогою мікроскопа вивчав поведінку мікроскопічних часточок квіткового пилку у воді. Він звернув увагу на те, що частинки постійно рухалися в хаотичному, не піддається логічному поясненню порядку, і це безладний рух не залежало ні від руху рідини, в якій вони перебували, ні від її випаровування. Найдрібніші частинки пилку описували складні, загадкові траєкторії. Цікаво те, що інтенсивність такого руху не знижується з часом і не пов'язано з хімічними властивостями середовища, а тільки збільшується, якщо зменшується в'язкість цього середовища або розміри рухомих частинок. Крім цього, великий вплив на швидкість руху молекул має температура: чим вона вище, тим частки рухаються швидше.

Дифузія

Давним-давно люди зрозуміли, що всі речовини на світі складаються з найдрібніших частинок: іонів, атомів, молекул, і між ними є проміжки, і ці частинки постійно і хаотично рухаються. Наслідком теплового руху молекул, є дифузія. Приклади ми можемо спостерігати практично скрізь у повсякденному житті: і в побуті, і в живій природі. Це поширення запахів, склеювання різних твердих предметів, перемішування рідин. Кажучи науковою мовою, дифузія — це явище проникнення молекул однієї речовини в проміжки між молекулами іншої речовини.

Гази і дифузія

Самий простий приклад дифузії в газах — це досить швидке поширення в повітрі запахів (як приємних, так і не дуже). Дифузія в газах може бути вкрай небезпечною, з-за цього явища протікає блискавично отруєння чадним та іншими отруйними газами.

Дифузія в рідинах

Якщо дифузія в газах відбувається швидко, частіше всього за лічені секунди, то дифузія в рідинах займає цілі хвилини і іноді навіть години. Це залежить від щільності і температури.


Одним з прикладів дифузії в рідинах є дуже швидке розчинення солей, спиртів і кислот, за короткий час утворюють однорідні розчини.

Дифузія в твердих тілах

У твердих тілах дифузія протікає важче всього, при звичайній кімнатній або вуличній температурі вона непомітна. У всіх сучасних і старих шкільних підручниках як приклад дифузії в твердих тілах описаний досвід зі свинцевою і золотий пластинками. Цей експеримент показав, що тільки після більше чотирьох років в свинець проникло мізерно мала кількість золота, а свинець проник в золото на глибину не більш п'яти міліметрів. Така відмінність обумовлена тим, що щільність свинцю набагато вище щільності золота. Отже, швидкість та інтенсивність дифузії залежить не в останню чергу від щільності речовини і швидкості хаотичного руху молекул, а швидкість, в свою чергу — від температури. Дифузія інтенсивніше і швидше протікає при більш високих температурах.

Приклади дифузії в побуті

Ми навіть не замислюємося про те, що практично щодня на кожному кроці зустрічаємо явище дифузії. Саме тому це явище вважається одним із найбільш значних і цікавих у фізиці. Один з найпростіших прикладів дифузії в побуті — розчинення цукру в чаї або каву. Якщо в склянку з окропом помістити шматочок цукру, він через деякий час зникне безслідно, при цьому навіть обсяг рідини практично не зміниться. Якщо уважно озирнутися навколо, можна знайти чимало прикладів дифузії, полегшують наш побут:

розчинення прального порошку, марганцівки, солі;

розпорошення освіжувачів повітря;

аерозолі для горла;

вимивання бруду з поверхні білизни;

змішування фарб художником;

замішування тіста;

приготування наваристих бульйонів, супів, підлив, солодких компотів і морсів.

У 1638 р., повернувшись з Монголії, посол Василь Старков підніс російському цареві Михайлу Федоровичу в подарунок майже 66 кг сушених листя, що володіють дивним терпкуватим ароматом. Це засушенное рослина дуже сподобалося ні разу не пробовавшим його москвичам, і вони його з задоволенням досі вживають. Впізнали його? Звичайно ж, це чай, який заварюється завдяки явища дифузії.

Приклади дифузії в навколишньому світі

Роль дифузії в навколишньому світі дуже велика. Одним з найважливіших прикладів дифузії є кровообіг в живих організмах. Кисень з повітря проникає в капіляри крові, розташовані в легенях, після цього розчиняється в них і розноситься по всьому організму. У свою чергу вуглекислий газ дифундує з капілярів в альвеоли легень. Поживні речовини, що виділяються з їжі шляхом дифузії проникають в клітини. У трав'янистих видів рослин дифузія йде через всю їхню зелену поверхню, у більш великих квітучих рослин - через листя і стебла, біля кущів та дерев — через тріщини в корі стовбурів і гілок і чечевички. Крім того, прикладом дифузії в навколишньому світі є всмоктування води і розчинених у ній мінералів кореневою системою рослин з грунту. Саме дифузія є причиною того, що склад нижнього шару атмосфери є неоднорідним і складається з декількох газів. На жаль, в нашому недосконалому світі знайдеться зовсім небагато людей, які не знають, що таке ін'єкція, також відома як "укол". Цей вид хворобливого, але ефективного лікування також заснований на явищі дифузії. Забруднення навколишнього середовища: грунту, повітря, водойм — це теж приклади дифузії в природі. Тануть в синьому небі білі хмари, так улюблені поетами всіх часів — теж вона— відома кожному учневі середніх і старших класів дифузія! Отже, дифузія — це те, без чого життя наша була б не просто важче, а практично неможливою.