Videli ste už niekedy hordy malých otravných pakomárov, ktoré sa náhodne hemžia nad hlavou? Niekedy sa zdá, že nehybne visia vo vzduchu. Na jednej strane je tento roj nehybný, na druhej sa hmyz v ňom neustále pohybuje doprava, doľava, hore, dole, neustále do seba naráža a opäť sa rozptyľuje v tomto oblaku, akoby ich držala pohromade neviditeľná sila..
Pohyb molekúl je podobne chaotický, pričom telo si zachováva stabilný tvar. Tento pohyb sa nazýva tepelný pohyb molekúl.
Brownov pohyb
V roku 1827 použil slávny britský botanik Robert Brown mikroskop na štúdium správania mikroskopických peľových častíc vo vode. Upozornil na skutočnosť, že častice sa neustále pohybovali v chaotickom, logickom poradí, a tento náhodný pohyb nezávisel od ničoho.pohybom kvapaliny, v ktorej sa nachádzali, ani z jej vyparovania. Najmenšie častice peľu opisovali zložité, záhadné trajektórie. Je zaujímavé, že intenzita takéhoto pohybu s časom neklesá a nesúvisí s chemickými vlastnosťami média, ale zvyšuje sa až vtedy, ak klesá viskozita tohto média alebo veľkosť pohybujúcich sa častíc. Okrem toho má teplota veľký vplyv na rýchlosť pohybu molekúl: čím je vyššia, tým rýchlejšie sa častice pohybujú.
Diffusion
Už dávno si ľudia uvedomili, že všetky látky na svete pozostávajú z najmenších častíc: iónov, atómov, molekúl a medzi nimi sú medzery a tieto častice sa neustále a náhodne pohybujú.
Difúzia je dôsledkom tepelného pohybu molekúl. Príklady môžeme pozorovať takmer všade v každodennom živote: v každodennom živote aj vo voľnej prírode. Ide o šírenie pachov, lepenie rôznych pevných predmetov, miešanie tekutín.
Vedecky povedané, difúzia je fenomén prenikania molekúl jednej látky do medzier medzi molekulami inej látky.
Plyny a difúzia
Najjednoduchším príkladom difúzie v plynoch je pomerne rýchle šírenie pachov (príjemných aj menej príjemných) vo vzduchu.
Difúzia v plynoch môže byť mimoriadne nebezpečná, pretože v dôsledku tohto javu dochádza k otrave oxidom uhoľnatým a inými toxickými plynmi rýchlosťou blesku.
Difúzia v kvapalinách
Zatiaľ čo difúzia v plynoch prebieha rýchlo, najčastejšie v priebehu niekoľkých sekúnd, difúzia v kvapalinách trvá celé minúty aniekedy aj hodiny. Závisí to od hustoty a teploty.
Jedným príkladom difúzie v kvapalinách je veľmi rýchle rozpúšťanie solí, alkoholov a kyselín, čím sa v krátkom čase vytvoria homogénne roztoky.
Difúzia v pevných látkach
V pevných látkach je difúzia najťažšia, pri bežnej izbovej alebo vonkajšej teplote ju nevidno. Vo všetkých moderných a starých školských učebniciach sú experimenty s olovenými a zlatými platňami opísané ako príklad difúzie v pevných látkach. Tento experiment ukázal, že až po viac ako štyroch rokoch preniklo do olova zanedbateľné množstvo zlata a olovo preniklo do zlata do hĺbky najviac päť milimetrov. Tento rozdiel je spôsobený skutočnosťou, že hustota olova je oveľa vyššia ako hustota zlata.
V dôsledku toho rýchlosť a intenzita difúzie v neposlednom rade závisí od hustoty látky a rýchlosti chaotického pohybu molekúl a rýchlosť zasa závisí od teploty. Difúzia je intenzívnejšia a rýchlejšia pri vyšších teplotách.
Príklady difúzie v každodennom živote
Ani sa nezamýšľame nad tým, že takmer na každom kroku sa každý deň stretávame s fenoménom difúzie. Preto je tento jav považovaný za jeden z najvýznamnejších a najzaujímavejších vo fyzike.
Jedným z najjednoduchších príkladov difúzie v každodennom živote je rozpúšťanie cukru v čaji alebo káve. Ak sa kúsok cukru vloží do pohára vriacej vody, po chvíli zmizne bez stopy, zatiaľ čo objem kvapalinyprakticky bez zmeny.
Ak sa pozorne rozhliadnete okolo seba, nájdete veľa príkladov šírenia, ktoré nám uľahčujú život:
- rozpustný prací prášok, manganistan draselný, soľ;
- osviežovače vzduchu v spreji;
- spreje do krku;
- zmývanie nečistôt z povrchu bielizne;
- miešanie farieb umelcom;
- miesenie cesta;
- príprava bohatých vývarov, polievok a prívarkov, sladkých kompótov a ovocných nápojov.
V roku 1638, po návrate z Mongolska, daroval veľvyslanec Vasilij Starkov ruskému cárovi Michailovi Fedorovičovi ako darček takmer 66 kg sušených listov so zvláštnou kyslou arómou. Moskovčania, ktorí to nikdy nevyskúšali, si túto sušenú rastlinu veľmi obľúbili a s radosťou ju používajú dodnes. Spoznali ste ho? Samozrejme, ide o čaj, ktorý sa varí vďaka fenoménu difúzie.
Príklady difúzie v prostredí
Úloha šírenia vo svete okolo nás je veľmi vysoká. Jedným z najdôležitejších príkladov difúzie je krvný obeh v živých organizmoch. Kyslík zo vzduchu vstupuje do krvných kapilár umiestnených v pľúcach, potom sa v nich rozpúšťa a šíri sa po tele. Oxid uhličitý zasa difunduje z kapilár do pľúcnych alveol. Živiny uvoľnené z potravy difundujú do buniek.
V bylinných druhoch rastlín dochádza k difúzii cez celý ich zelený povrch, vo väčších kvitnúcich rastlinách - cez listy a stonky, v kríkoch a stromoch - cez trhlinyv kôre kmeňov a konárov a šošovici.
Okrem toho príkladom difúzie vo vonkajšom svete je absorpcia vody a minerálov v nej rozpustených koreňovým systémom rastlín z pôdy.
Práve difúzia je dôvodom, prečo je zloženie spodnej atmosféry heterogénne a pozostáva z niekoľkých plynov.
V našom nedokonalom svete je bohužiaľ veľmi málo ľudí, ktorí nevedia, čo je injekcia, známa aj ako „injekcia“. Tento druh bolestivej, ale účinnej liečby je tiež založený na fenoméne difúzie.
Znečistenie životného prostredia: pôda, vzduch, vodné útvary – aj to sú príklady difúzie v prírode.
Biele oblaky topiace sa na modrej oblohe, tak milované básnikmi všetkých čias – je tiež rozšírením, ktoré pozná každý stredoškolák!
Takže difúzia je niečo, bez čoho by bol náš život nielen ťažší, ale takmer nemožný.
