Диффузия

Если в комнату внести какое-нибудь пахучее вещество, например эфир, то его запах через некоторое время будет ощущаться по всей комнате. Почему это происходит?

Распространение запаха объясняется движением молекул. Это движение носит непрерывный и беспорядочный характер. Сталкиваясь с молекулами газов, входящих в состав воздуха, молекулы эфира много раз меняют направление своего движения и, беспорядочно перемещаясь, разлетаются по всей комнате.

То, что молекулы всех тел непрерывно и беспорядочно движутся, подтверждается и другими многочисленными опытами. Рассмотрим один из них.

В стеклянный сосуд наливают водный раствор медного купороса. Этот раствор имеет темно-голубой цвет. Поверх раствора в сосуд очень осторожно, чтобы не смешать жидкости, наливают чистую воду. Медный купорос тяжелее воды и потому остается внизу сосуда.

В начале опыта между двумя жидкостями видна резкая граница. Оставим сосуд в покое. Через несколько дней можно заметить, что граница раздела между жидкостями расплылась. А недели через две эта граница вообще исчезнет и в сосуде будет находиться однородная жидкость бледно-голубого цвета (рис. 72). Это означает, что жидкости перемешались. Самопроизвольное перемешивание веществ называется диффузией.

Диффузия объясняется так (рис. 73). Сначала вследствие своего движения отдельные молекулы воды и медного купороса, находящиеся около границы между ними, обмениваются местами. Молекулы медного купороса попадают в нижний слой воды, а молекулы воды — в верхний слой раствора медного купороса. Граница между жидкостями из-за этого расплывается. Проникнув внутрь «чужой» жидкости, молекулы начинают обмениваться местами с ее частицами, находящимися во все более глубоких слоях. Граница раздела жидкостей становится еще более расплывчатой. Благодаря непрерывному и беспорядочному движению молекул этот процесс приводит в конце концов к тому, что вся жидкость в сосуде становится однородной.

Итак, причиной диффузии является непрерывное и беспорядочное движение частиц вещества. При диффузии частицы одного вещества проникают в промежутки между частицами другого вещества, и вещества перемешиваются.

Диффузия может происходить и в газах, и в жидкостях, и в твердых телах.

Наиболее быстро диффузия происходит в газах (именно поэтому так быстро распространяется запах в воздухе).

В жидкостях диффузия происходит медленнее, чем в газах. Это объясняется тем, что молекулы жидкости расположены значительно гуще, и потому «пробираться» через них значительно труднее.

Медленнее всего диффузия происходит в твердых телах. В одном из опытов гладко отшлифованные пластины свинца и золота положили одна на другую и сжали грузом. Через пять лет золото и свинец проникли друг в друга на 1 мм.

Скорость протекания диффузии увеличивается с ростом температуры.

Диффузия имеет большое значение в процессах жизнедеятельности человека, животных и растений. Например, именно благодаря диффузии кислород из легких проникает в кровь человека, а из крови — в ткани.

1. Объясните, как распространяется эфир в комнате. Что доказывает это явление? 2. Что такое диффузия? 3. Опишите опыт, в котором наблюдают диффузию жидкостей. 4. Что является причиной диффузии? 5. Одинаково ли быстро протекает диффузия в газах, жидкостях и твердых телах? Приведите примеры. 6. На каком явлении основана засолка овощей? 7. Объясните, каким образом молекулы кислорода из воздуха попадают в воду рек, озер и других водоемов.
Экспериментальное задание. Положите иа дио стакана крупиику марганцовки (калия перманганат) и сверху налейте холодную воду. Не перемешивая воду, определите, через какое время молекулы марганцовки попадут в верхний слой воды. Измерив высоту уровня воды, вычислите скорость протекания диффузии.