Диффузия

Диффузия - это процесс, при котором молекулы материала перемещаются из области высокой концентрации (где молекул много) в область низкой концентрации (где молекул меньше) до тех пор, пока не достигнут равновесия (молекулы равномерно распределены).

Диффузия обычно происходит в растворе в газе или в жидкости. Можно наблюдать диффузию, когда две жидкости смешиваются в прозрачном контейнере. Это описывает постоянное движение частиц во всех жидкостях и газах. Эти частицы движутся во всех направлениях, сталкиваясь друг с другом. Диффузия может работать только с газами и жидкостями.

Примеры

• Кубик сахара оставляют на некоторое время в стакане с водой.
• Запах аммиака распространяется из передней части класса в заднюю часть комнаты.
• Парфюмы поднимаются из флакона при удалении верхней части.
• Пищевая краска, упавшая на мензурку, растекается.
• запах еды распространился по всему дому.

Молекулы имеют тенденцию перемещаться из мест с высокой концентрацией в места с низкой, просто перемещаясь случайным образом. Например, в легком больше кислорода, чем в крови, поэтому молекулы кислорода имеют тенденцию перемещаться в кровь. Аналогичным образом, в крови больше молекул углекислого газа, чем в легком, поэтому молекулы углекислого газа имеют тенденцию перемещаться в легкие. Это происходит в клеточной биологии, где небольшие молекулы просто распространяются через клеточную мембрану, но более крупные молекулы проникают только за счет использования энергии: см. активный транспорт.

Случайное движение молекул жидкости заставляет их распространяться до тех пор, пока граница не остановит их.

Диффузия является пассивным процессом, поэтому не требует энергии, так как происходит вниз по градиенту концентрации.

Скорость распространения

На диффузию влияет:

• градиент концентрации - диффузия будет больше там, где градиент больше.
• температура - диффузия будет происходить быстрее, когда температура будет выше, так как есть больше кинетической энергии.
• площадь поверхности - диффузия будет больше там, где она больше.
• расстояние диффузии - при коротком расстоянии диффузии будет больше.

Площадь поверхности и объем

В маленьких одноклеточных организмах простая диффузия может обмениваться молекулами достаточно быстро, чтобы сохранить им жизнь. Помогает высокое отношение площади поверхности к объему.

Однако для многоклеточного организма простой диффузии недостаточно. Чтобы остаться в живых, им необходимо перемещать больше материала на большие расстояния. Они эволюционировали, чтобы иметь внутренние структуры и системы для быстрого движения распределения. Например, у человека есть легкие для того, чтобы диффузия происходила быстро. То же самое происходит и в растениях с листом.

Вопросы и ответы

В: Что такое диффузия?

В: В каком типе материалов обычно происходит диффузия?

В: Как мы можем наблюдать диффузию?

В: Что описывает диффузия?

В: Есть ли какое-то определенное направление, в котором частицы движутся во время диффузии?

В: Прекращается ли движение частиц после достижения равновесия?

В: Существуют ли исключения из этого процесса?

Поиск по букве