O dyfuzji...- marcowe warsztaty naukowe

Dyfuzja polega na samorzutnym mieszaniu się cząsteczek i atomów różnych substancji. Zachodzi ona pod wpływem ruchów cieplnych.

Najszybciej zachodzi oczywiście w gazach. Już niewielka ilość silnie pachnącej (albo obrzydliwie cuchnącej) substancji daje się wyczuć nosem po niedługim czasie od zetknięcia z powietrzem. Po prostu cząsteczki owego zapachowego środka odrywają się od macierzystej  powierzchni i mieszają się z powietrzem. Dalej są one roznoszone we wszystkie strony, bo są chaotycznie popychane przez cząsteczki powietrza.

Na rysunku poniżej przedstawiono sytuację, gdy na starcie dwa gazy są zlokalizowane w oddzielnych obszarach.

                                                           

Oczywiste jest, że jeśli cząsteczki tych gazów chaotycznie poruszają się, zderzają, przekazują energię kinetyczną, to wkrótce nastąpi ich wymieszanie. My obserwowaliśmy, jak zachodzi dyfuzja cząsteczek kadzidełka w powietrzu. Zmierzyliśmy czas  po 30 sekundach - zapach był wyczuwalny w odległości około 3m.

                                                          

Następnie zbadaliśmy jak zachodzi dyfuzja w  cieczach o różnym stężeniu. Najtrudniej było umieścić tak wężyk aby nie było w nim pęcherzyków  powietrza. Maciej musiał się sporo namęczyć.       

                                                   

Czas dyfuzji zwiększył się do kilku minut, chociaż odległości to kilkanaście centymetrów.

Potem sprawdziliśmy jak będzie zachodziła dyfuzja ciała stałego do wody: 

                                                                 

 

Co ciekawe, dyfuzja zachodzi nie tylko dla gazów i cieczy (co jest dość zrozumiałe, jako że cząsteczki w tych stanach skupienia wykonują intensywne ruchy chaotyczne), ale nawet i w ciałach stałych. Jednak w tym ostatnim przypadku jej tempo jest bardzo powolne.

 

Dyfuzję można zaobserwować na różnych przykładach np. jeśli położymy na sobie płytkę złota i srebra to po upływie kilkunastu miesięcy można zauważyć w złocie cząsteczki srebra i na odwrót. Dyfuzję wykorzystuje się często np. gdy chcemy zabarwić ubranie na ulubiony kolor lub jeśli chcemy, aby nasz ulubiony zapach rozniósł się po całej przestrzeni. 

(Opracowanie: Wioletta  Kunicka)