Що таке дифузія у фізиці?

Будь-який об’єкт або речовину матеріального світу складаються з найдрібніших молекул – і ті перебувають в безперервному русі. У повсякденному житті ми часто спостерігаємо процес змішування деяких речовин, рідин або газів – наприклад, бачимо, як кава розчиняється в воді, відчуваємо, як запах поширюється по кімнаті, і так далі. Фізично ці процеси обумовлені саме змішанням молекул двох речовин – і називається таке змішання дифузією.

Дифузія – через що вона відбувається і якою буває?

При температурі навколишнього середовища вище абсолютного нуля – тобто, при будь-яких умовах на Землі – молекули речовин безперервно хаотично рухаються, переміщаються в просторі, стикаються і змінюють свій напрямок. Обумовлено це тим, що все в природі прагне до рівноваги.

Якщо в одному кутку кімнати велика концентрація молекул будь-якого газоподібної речовини, то ці молекули будуть прагнути проникнути в незайняте простір. А молекули двох рідин, якщо одночасно налити їх в стакан, спробують зайняти все доступне місце – і відповідно, перемішуються.

Дифузію додатково прискорюють зовнішні впливи і підвищення температури – при високій температурі процес відбувається швидше.

Дифузія і агрегатні стани тіл

Процес змішування відбувається між молекулами практично будь-яких тіл і речовин, в якому б агрегатному стані вони не знаходилися. Але звичайно, стан впливає на швидкість дифузії.

Швидше за все перемішуються між собою молекули газів. Цей феномен ми спостерігаємо щодня, користуючись освіжувачем повітря або готуючи вечірній вечерю на плиті – запахи поширюються по приміщенню миттєво.

Повільніше, ніж гази, але все одно швидко, перемішуються рідини. Наприклад, холодне молоко розчиниться в гарячому кави за пару хвилин, при помішуванні – набагато швидше. У школі на уроках фізики учням демонструють експеримент з мідним купоросом – синю рідину додають в воду, і через кілька днів розчин набуває рівномірний блакитний відтінок.

Найповільніше відбувається дифузія в твердих тілах. Однак процес все одно йде, і це неодноразово доведено дослідами. Наприклад, якщо покласти один на одного і щільно притиснути два бруска металу, то через кілька років між ними утворюється тонкий шар, в якому молекули обох металів будуть перемішані один з одним. Дифузія м’яких металів відбувається швидше, твердих – набагато повільніше.

Посилання на основну публікацію