Magsimula tayo sa katotohanan na ang likido ay isang intermediate na estado ng pagsasama-sama. Sa kritikal na punto ng kumukulo, ito ay katulad ng mga gas, at sa mababang temperatura, ang mga katangian na katulad ng isang solid ay lilitaw. Ang likido ay walang perpektong modelo, na makabuluhang nagpapakumplikado sa paglalarawan ng equilibrium thermodynamic na katangian nito, nagyeyelong punto, lagkit, diffusion, thermal conductivity, surface tension, entropy, enthalpy.
Definition
Ano ang diffusion? Ito ang pagkalat, pamamahagi, paggalaw ng mga particle ng daluyan, na humahantong sa paglipat ng bagay, ang pagtatatag ng mga konsentrasyon ng balanse. Sa kawalan ng mga panlabas na impluwensya, ang prosesong ito ay tinutukoy ng thermal motion ng mga particle. Sa kasong ito, ang proseso ng pagsasabog ay direktang proporsyonal sa konsentrasyon. Ang diffusion flux ay magbabago nang katulad sa concentration gradient.
Varieties
Kung ang diffusion sa isang likido ay nagpapatuloy sa pagbabago ng temperatura, ito ay tinatawag na thermal diffusion, sa isang electric field - electrodiffusion.
Ang proseso ng paggalaw ng malalaking particle sa isang likido o gas ay nangyayari sa ilalimmga batas ng Brownian motion.
Mga tampok ng daloy
Ang pagsasabog sa mga gas, likido at solid ay nagpapatuloy sa iba't ibang bilis. Dahil sa mga pagkakaiba sa katangian ng thermal motion ng mga particle sa iba't ibang media, ang proseso ay may pinakamataas na bilis sa mga gas, at ang pinakamababang rate - sa solids.
Ang trajectory ng particle ay isang putol na linya, dahil pana-panahong nagbabago ang direksyon at bilis. Dahil sa hindi maayos na paggalaw, ang unti-unting pag-alis ng particle mula sa orihinal na posisyon nito ay sinusunod. Ang displacement nito sa isang tuwid na linya ay mas maikli kaysa sa landas na nagaganap sa isang sirang landas.
Fick's Law
Pagsasabog sa isang likido ay sumusunod sa dalawang batas ni Fick:
- diffusion flux density ay direktang proporsyonal sa konsentrasyon na may diffusion coefficient;
- Ang rate ng pagbabago sa diffusion flux density ay direktang proporsyonal sa rate ng pagbabago sa konsentrasyon at may kabaligtaran na direksyon.
Ang
Diffusion sa isang likido ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagtalon ng mga molekula mula sa isang posisyon ng equilibrium patungo sa isa pa. Ang bawat naturang pagtalon ay sinusunod kapag ang enerhiya ay ibinibigay sa molekula sa dami na sapat upang masira ang bono sa iba pang mga particle. Ang average na pagtalon ay hindi lalampas sa distansya sa pagitan ng mga molekula.
Kapag tinatalakay kung ano ang diffusion sa isang likido, tandaan namin na ang proseso ay nakasalalay sa temperatura. Sa pagtaas nito, ang "pagluwag" ng likidong istraktura ay nangyayari, bilang isang resulta kung saan mayroong isang matalim na pagtaas saang bilang ng mga pagtalon sa bawat yunit ng oras.
Pagsasabog sa mga gas, likido at solid ay may ilang natatanging katangian. Halimbawa, sa mga solido, ang mekanismo ay nauugnay sa paggalaw ng mga atomo sa loob ng crystal lattice.
Mga tampok ng phenomenon
Pagsasabog sa isang likido ay praktikal na interes dahil sa katotohanang ito ay sinasamahan ng pagkakapantay-pantay ng konsentrasyon ng isang sangkap sa isang hindi homogenous na medium. Kapansin-pansing mas maraming particle ang tumatakas mula sa mga lugar na may mataas na konsentrasyon.
Mga Eksperimento
Ipinakita ng mga eksperimento sa mga likido na ang diffusion ay partikular na kahalagahan sa chemical kinetics. Sa panahon ng proseso ng kemikal sa ibabaw ng mga reactant o isang catalyst, ang prosesong ito ay nakakatulong sa pagtukoy ng rate ng pag-alis ng mga produkto ng reaksyon at pagdaragdag ng mga paunang reagents.
Ano ang nagpapaliwanag ng diffusion sa mga likido? Ang mga molekula ng solvent ay nakakapasok sa pamamagitan ng mga translucent na lamad, na nagreresulta sa isang osmotic pressure. Ang phenomenon na ito ay nakahanap ng aplikasyon sa mga kemikal at pisikal na pamamaraan para sa paghihiwalay ng mga sangkap.
Biological system
Sa kasong ito, ang mga modelo ng pagsasabog ay maaaring isaalang-alang sa halimbawa ng air oxygen na pumapasok sa mga baga, pagsipsip ng mga produkto ng pagtunaw mula sa bituka papunta sa dugo, pagsipsip ng mga elemento ng mineral sa pamamagitan ng mga ugat ng buhok. Ang pagsasabog ng mga ion ay nangyayari sa panahon ng pagbuo ng mga bioelectric impulses ng mga selula ng kalamnan at nerve.
Pisikal na salik na nakakaapektoang selectivity ng akumulasyon sa mga cell ng katawan ng ilang mga elemento, ay ang iba't ibang rate ng pagtagos ng mga ions sa pamamagitan ng mga lamad ng cell. Ang prosesong ito ay maaaring ipahayag ng batas ni Fick, na pinapalitan ang halaga ng diffusion coefficient sa pagkamatagusin ng lamad, at sa halip na ang gradient ng konsentrasyon, gamitin ang pagkakaiba sa mga halaga sa magkabilang panig ng lamad. Sa pamamagitan ng diffusion penetration ng tubig at mga gas sa cell, nagbabago ang osmotic pressure indicator sa labas at loob ng cell.
Pagsusuri kung saan nakasalalay ang diffusion, tandaan namin na mayroong ilang uri ng prosesong ito. Ang simpleng anyo ay nauugnay sa libreng paglipat ng mga ion at molekula patungo sa gradient ng kanilang potensyal na electrochemical. Halimbawa, ang pagpipiliang ito ay angkop para sa mga sangkap kung saan maliit ang sukat ng mga molekula, halimbawa, methyl alcohol, tubig.
Ang limitadong variant ay ipinapalagay ang mahinang paglilipat ng bagay. Halimbawa, kahit na ang maliliit na particle ay hindi makakapasok sa isang cell.
Mga Pahina ng Kasaysayan
Diffusion ay natuklasan noong kasagsagan ng sinaunang kulturang Greek. Si Democritus at Anaxogoras ay kumbinsido na ang anumang sangkap ay binubuo ng mga atomo. Ipinaliwanag nila ang iba't ibang mga sangkap na karaniwan sa kalikasan sa pamamagitan ng mga koneksyon sa pagitan ng mga indibidwal na atomo. Ipinapalagay nila na ang mga particle na ito ay maaaring maghalo upang bumuo ng mga bagong sangkap. Kabilang sa mga tagapagtatag ng teorya ng molekular-kinetic, na ipinaliwanag ang mekanismo ng pagsasabog, si Mikhail Lomonosov ay gumanap ng isang espesyal na papel. Nagbigay sila ng kahulugan sa isang molekula, isang atom, at ipinaliwanag ang mekanismo ng pagkalusaw.
Mga Eksperimento
Ang karanasan sa asukal ay nagbibigay-daan sa iyong maunawaan ang lahat ng mga tampok ng pagsasabog. Kung maglalagay ka ng isang piraso ng asukal sa malamig na tsaa, unti-unting bubuo ang isang makapal na syrup sa ilalim ng tasa. Nakikita ito sa mata. Pagkaraan ng ilang oras, ang syrup ay pantay na ipapamahagi sa buong dami ng likido at hindi na makikita. Ang prosesong ito ay kusang nagpapatuloy at hindi kasama ang paghahalo ng mga bahagi ng solusyon. Katulad nito, kumakalat ang halimuyak ng pabango sa buong silid.
Ang mga eksperimento sa itaas ay nagpapakita na ang diffusion ay isang kusang proseso ng pagtagos ng mga molecule ng isang substance patungo sa isa pa. Ang pagkalat ng bagay ay nangyayari sa lahat ng direksyon, sa kabila ng pagkakaroon ng grabidad. Ang ganitong proseso ay isang direktang kumpirmasyon ng patuloy na paggalaw ng mga molekula ng bagay.
Kaya, sa halimbawa sa itaas, ang pagsasabog ng mga molekula ng asukal at tubig ay isinasagawa, na sinasamahan ng pare-parehong pamamahagi ng mga molekula ng organikong bagay sa kabuuan ng dami ng likido.
Ang mga eksperimento ay ginagawang posible na matukoy ang diffusion hindi lamang sa mga likido, kundi pati na rin sa mga gaseous substance. Halimbawa, maaari kang mag-install ng isang lalagyan na may singaw ng eter sa mga kaliskis. Unti-unti, ang mga tasa ay magiging balanse, pagkatapos ang baso ng eter ay magiging mas mabigat. Ano ang dahilan ng hindi pangkaraniwang bagay na ito?
Sa paglipas ng panahon, ang mga molekula ng eter ay humahalo sa mga particle ng hangin, at ang isang partikular na amoy ay nagsisimulang madama sa silid. Sa isang kurso sa physics sa mataas na paaralan, ang isang eksperimento ay isinasaalang-alang kung saan ang isang guro ay nagtunaw ng butil ng potassium permanganate (potassium permanganate) sa tubig. Sa una, ang isang malinaw na tilapon ng paggalaw ng butil ay makikita,ngunit unti-unti ang buong solusyon ay nakakakuha ng isang pare-parehong lilim. Batay sa eksperimento, ipinaliwanag ng guro ang mga tampok ng diffusion.
Upang matukoy ang mga salik na nakakaapekto sa bilis ng proseso sa mga likido, maaari mong gamitin ang tubig na may iba't ibang temperatura. Sa isang mainit na likido, ang proseso ng magkaparehong paghahalo ng mga molekula ay sinusunod nang mas mabilis, samakatuwid, mayroong direktang kaugnayan sa pagitan ng halaga ng temperatura at rate ng pagsasabog.
Konklusyon
Ang mga eksperimento na isinagawa gamit ang mga gas, likido at solid ay ginagawang posible na bumalangkas ng mga batas ng physics, itatag ang ugnayan sa pagitan ng mga indibidwal na dami.
Ito ay bilang isang resulta ng mga eksperimento na ang mekanismo ng mutual penetration ng mga particle ng isang substance sa isa pa ay naitatag, ang magulong kalikasan ng kanilang paggalaw ay napatunayan. Sa empirikal, natagpuan na ang pagsasabog ay nangyayari nang pinakamabilis sa mga gas na sangkap. Napakahalaga ng prosesong ito para sa wildlife, ginagamit sa agham at teknolohiya.
Salamat sa hindi pangkaraniwang bagay na ito, napanatili ang homogenous na komposisyon ng atmospera ng daigdig. Kung hindi, ang stratification ng troposphere sa magkakahiwalay na mga gas na sangkap ay mapapansin, at ang mabigat na carbon dioxide, na hindi angkop para sa paghinga, ay magiging pinakamalapit sa ibabaw ng ating planeta. Ano kaya ang hahantong nito? Mawawala na lang ang wildlife.
Ang papel ng diffusion sa mundo ng halaman ay mahusay din. Ang malago na korona ng mga puno ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng diffusion exchange sa ibabaw ng mga dahon. Bilang isang resulta, hindi lamang paghinga ang isinasagawa, kundi pati na rin ang nutrisyon ng puno. Kasalukuyang nasa agrikulturaginagamit ang foliar feeding ng mga palumpong at puno, na kinabibilangan ng pag-spray sa korona ng mga espesyal na compound ng kemikal.
Sa panahon ng diffusion ang halaman ay tumatanggap ng mga sustansya mula sa lupa. Ang mga prosesong pisyolohikal na nagaganap sa mga buhay na organismo ay nauugnay din sa hindi pangkaraniwang bagay na ito. Halimbawa, ang balanse ng asin ay imposible nang walang pagsasabog. Ang ganitong mga proseso ay may malaking kahalagahan sa pagbibigay ng mga lawa at ilog ng oxygen. Ang gas ay pumapasok sa kailaliman ng reservoir nang tumpak sa pamamagitan ng pagsasabog. Kung wala ang ganoong proseso, ang buhay sa loob ng reservoir ay hindi na iiral.
Ang pag-inom ng mga gamot na nagbibigay-daan sa isang tao na protektahan ang kanyang sarili mula sa mga pathogen ng iba't ibang sakit at mapabuti ang kagalingan ay nakabatay din sa diffusion. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay ginagamit sa hinang ng mga metal, ang paggawa ng juice ng asukal mula sa mga beet chips, at ang paghahanda ng confectionery. Mahirap makahanap ng ganitong sangay ng modernong industriya kung saan hindi ginagamit ang diffusion.
