Ste že kdaj videli horde majhnih nadležnih mušic, ki naključno rojijo nad glavo? Včasih se zdi, da nepremično visijo v zraku. Po eni strani je ta roj negiben, po drugi pa se žuželke v njem nenehno premikajo desno, levo, gor, dol, nenehno trčijo med seboj in se spet razsipajo znotraj tega oblaka, kot da jih drži skupaj nevidna sila..
Premiki molekul so podobno kaotični, medtem ko telo ohranja stabilno obliko. To gibanje se imenuje toplotno gibanje molekul.
Brownov gib
Davnega leta 1827 je slavni britanski botanik Robert Brown uporabil mikroskop za preučevanje obnašanja mikroskopskih delcev cvetnega prahu v vodi. Opozoril je na dejstvo, da se delci nenehno gibljejo v kaotičnem, nasprotovanju logičnemu redu in to naključno gibanje ni bilo odvisno od ničesar.gibanja tekočine, v kateri so bili, niti od njenega izhlapevanja. Najmanjši delci cvetnega prahu so opisali zapletene, skrivnostne poti. Zanimivo je, da se intenzivnost takšnega gibanja s časom ne zmanjšuje in ni povezana s kemičnimi lastnostmi medija, ampak se le poveča, če se viskoznost tega medija oziroma velikost gibljivih delcev zmanjša. Poleg tega ima temperatura velik vpliv na hitrost gibanja molekul: višja kot je, hitreje se premikajo delci.
Difuzija
Že dolgo nazaj so ljudje spoznali, da so vse snovi na svetu sestavljene iz najmanjših delcev: ionov, atomov, molekul in med njimi so vrzeli, ti delci pa se nenehno in naključno premikajo.
Difuzija je posledica toplotnega gibanja molekul. Primere lahko opazujemo skoraj povsod v vsakdanjem življenju: tako v vsakdanjem življenju kot v divjini. To je širjenje vonjav, lepljenje različnih trdnih predmetov, mešanje tekočin.
Znanstveno gledano je difuzija pojav prodiranja molekul ene snovi v vrzeli med molekulami druge snovi.
Plini in difuzija
Najenostavnejši primer difuzije v plinih je dokaj hitro širjenje vonjav (tako prijetnih kot ne tako prijetnih) v zraku.
Difuzija v plinih je lahko izredno nevarna, saj zaradi tega pojava pride do zastrupitve z ogljikovim monoksidom in drugimi strupenimi plini z bliskovito hitrostjo.
Difuzija v tekočinah
Medtem ko difuzija v plinih poteka hitro, najpogosteje v nekaj sekundah, difuzija v tekočinah traja cele minute invčasih celo ure. Odvisno od gostote in temperature.
Eden od primerov difuzije v tekočinah je zelo hitro raztapljanje soli, alkoholov in kislin, ki tvorijo homogene raztopine v kratkem času.
Difuzija v trdnih snoveh
V trdnih snoveh je difuzija najtežja, pri normalni sobni ali zunanji temperaturi je nevidna. V vseh sodobnih in starih šolskih učbenikih so poskusi s svinčevimi in zlatimi ploščami opisani kot primer difuzije v trdnih snoveh. Ta poskus je pokazal, da je šele po več kot štirih letih v svinec prodrla zanemarljiva količina zlata, svinec pa je prodrl v zlato do globine največ pet milimetrov. Ta razlika je posledica dejstva, da je gostota svinca veliko večja od gostote zlata.
Posledično sta hitrost in intenzivnost difuzije nenazadnje odvisna od gostote snovi in hitrosti kaotičnega gibanja molekul, hitrost pa je odvisna od temperature. Difuzija je intenzivnejša in hitrejša pri višjih temperaturah.
Primeri difuzije v vsakdanjem življenju
Sploh ne razmišljamo o tem, da se vsak dan skoraj na vsakem koraku srečamo s pojavom difuzije. Zato ta pojav velja za enega najpomembnejših in najbolj zanimivih v fiziki.
Eden najpreprostejših primerov difuzije v vsakdanjem življenju je raztapljanje sladkorja v čaju ali kavi. Če kos sladkorja damo v kozarec vrele vode, bo čez nekaj časa izginil brez sledu, medtem ko bo celotna prostornina tekočinepraktično nespremenjeno.
Če natančno pogledate naokoli, lahko najdete številne primere razpršenosti, ki nam olajšajo življenje:
- pralni prašek za raztapljanje, kalijev permanganat, sol;
- pršenje osvežilcev zraka;
- pršila za grlo;
- pranje umazanije s površine perila;
- mešanje barv umetnika;
- mesenje testa;
- priprava bogatih juh, juh in omak, sladkih kompotov in sadnih napitkov.
Leta 1638, ko se je vrnil iz Mongolije, je veleposlanik Vasilij Starkov ruskemu carju Mihailu Fedoroviču kot darilo podaril skoraj 66 kg posušenih listov s čudno trpko aromo. Moskovčanom, ki je še nikoli niso poskusili, je bila ta posušena rastlina zelo všeč in jo še vedno z veseljem uporabljajo. Ste ga prepoznali? Seveda je to čaj, ki se skuha zaradi pojava difuzije.
Primeri difuzije v okolju
Vloga difuzije v svetu okoli nas je zelo velika. Eden najpomembnejših primerov difuzije je krvni obtok v živih organizmih. Kisik iz zraka vstopi v krvne kapilare, ki se nahajajo v pljučih, nato se v njih raztopi in se razširi po telesu. Po drugi strani pa ogljikov dioksid difundira iz kapilar v pljučne alveole. Hranila, sproščena iz hrane, razpršijo v celice.
Pri zelnatih rastlinskih vrstah poteka difuzija skozi celotno zeleno površino, pri večjih cvetočih rastlinah - skozi liste in stebla, v grmovju in drevesih - skozi razpokev lubju debel in vej in leče.
Poleg tega je primer difuzije v zunanjem svetu absorpcija vode in mineralov, ki jih koreninski sistem rastlin v njej raztopi iz zemlje.
Prav difuzija je razlog, zakaj je sestava spodnje atmosfere heterogena in je sestavljena iz več plinov.
Na žalost je v našem nepopolnem svetu zelo malo ljudi, ki ne vedo, kaj je injekcija, znana tudi kot "injekcija". Tovrstno boleče, a učinkovito zdravljenje temelji tudi na fenomenu difuzije.
Onasnaževanje okolja: tla, zrak, vodna telesa - tudi to so primeri širjenja v naravi.
Beli oblaki, ki se topijo na modrem nebu, tako ljubljeni pesnikom vseh časov - tudi ona je difuzija, ki jo pozna vsak srednješolec!
Torej je difuzija nekaj, brez česar bi bilo naše življenje ne le težje, ampak skoraj nemogoče.
