Vai esat kādreiz redzējuši mazu, kaitinošu punduru barus, kas nejauši mudž virs galvas? Reizēm šķiet, ka tās nekustīgi karājas gaisā. No vienas puses, šis bars ir nekustīgs, no otras puses, tajā esošie kukaiņi nepārtraukti kustas pa labi, pa kreisi, uz augšu, uz leju, pastāvīgi saduras viens ar otru un atkal izklīst šajā mākonī, it kā neredzams spēks tos saturētu kopā..
Molekulu kustības ir līdzīgi haotiskas, kamēr ķermenis saglabā stabilu formu. Šo kustību sauc par molekulu termisko kustību.
Brauna kustība
1827. gadā slavenais britu botāniķis Roberts Brauns izmantoja mikroskopu, lai pētītu mikroskopisko putekšņu daļiņu uzvedību ūdenī. Viņš vērsa uzmanību uz to, ka daļiņas pastāvīgi pārvietojās haotiskā, izaicinošā loģiskā secībā, un šī nejaušā kustība nav ne no kā atkarīga.šķidruma kustība, kurā tie atradās, ne arī tā iztvaikošana. Mazākās putekšņu daļiņas aprakstīja sarežģītas, noslēpumainas trajektorijas. Interesanti, ka šādas kustības intensitāte ar laiku nesamazinās un nav saistīta ar barotnes ķīmiskajām īpašībām, bet tikai palielinās, ja samazinās šīs vides viskozitāte vai kustīgo daļiņu izmērs. Turklāt temperatūrai ir liela ietekme uz molekulu kustības ātrumu: jo augstāka tā ir, jo ātrāk kustas daļiņas.
Difūzija
Jau sen cilvēki saprata, ka visas pasaules vielas sastāv no mazākajām daļiņām: joniem, atomiem, molekulām, un starp tām ir spraugas, un šīs daļiņas pastāvīgi un nejauši pārvietojas.
Difūzija ir molekulu termiskās kustības sekas. Piemērus varam novērot gandrīz visur ikdienā: gan ikdienā, gan savvaļā. Tā ir smaku izplatība, dažādu cietu priekšmetu līmēšana, šķidrumu sajaukšana.
Zinātniski runājot, difūzija ir vienas vielas molekulu iekļūšanas parādība spraugās starp citas vielas molekulām.
Gāzes un difūzija
Vienkāršākais piemērs difūzijai gāzēs ir diezgan strauja smaku (gan patīkamu, gan ne tik patīkamu) izplatīšanās gaisā.
Difūzija gāzēs var būt ārkārtīgi bīstama, jo šīs parādības dēļ zibens ātrumā notiek saindēšanās ar oglekļa monoksīdu un citām toksiskām gāzēm.
Difūzija šķidrumos
Kamēr difūzija gāzēs notiek ātri, visbiežāk sekundēs, difūzija šķidrumos aizņem veselas minūtes undažreiz pat stundas. Tas ir atkarīgs no blīvuma un temperatūras.
Viens difūzijas šķidrumos piemēri ir ļoti ātra sāļu, spirtu un skābju šķīdināšana, īsā laikā veidojot viendabīgus šķīdumus.
Difūzija cietās vielās
Cietās vielās difūzija ir visgrūtākā, normālā istabas vai āra temperatūrā tā ir neredzama. Visās mūsdienu un vecās skolas mācību grāmatās eksperimenti ar svina un zelta plāksnēm ir aprakstīti kā difūzijas piemērs cietās vielās. Šis eksperiments parādīja, ka tikai pēc vairāk nekā četriem gadiem svinā iekļuva niecīgs zelta daudzums, un svins iekļuva zeltā ne vairāk kā piecu milimetru dziļumā. Šī atšķirība ir saistīta ar to, ka svina blīvums ir daudz lielāks nekā zelta blīvums.
Līdz ar to difūzijas ātrums un intensitāte ir ne mazāk atkarīga no vielas blīvuma un molekulu haotiskās kustības ātruma, savukārt ātrums ir atkarīgs no temperatūras. Augstākā temperatūrā difūzija ir intensīvāka un ātrāka.
Izkliedes piemēri ikdienas dzīvē
Mēs pat neaizdomājamies par to, ka katru dienu gandrīz uz katra soļa sastopamies ar difūzijas fenomenu. Tāpēc šī parādība tiek uzskatīta par vienu no nozīmīgākajām un interesantākajām fizikā.
Viens no vienkāršākajiem difūzijas piemēriem ikdienas dzīvē ir cukura izšķīdināšana tējā vai kafijā. Ja cukura gabaliņu ieliek glāzē verdoša ūdens, tas pēc kāda laika pazudīs bez pēdām, kamēr pat šķidruma tilpumspraktiski nemainīgs.
Ja uzmanīgi paskatās apkārt, jūs varat atrast daudzus difūzijas piemērus, kas atvieglo mūsu dzīvi:
- veļas pulvera, kālija permanganāta, sāls šķīdināšana;
- gaisa atsvaidzinātāju izsmidzināšana;
- rīkles aerosoli;
- netīrumu mazgāšana no veļas virsmas;
- mākslinieka krāsu sajaukšana;
- mīklas mīcīšana;
- bagātīgu buljonu, zupu un mērču, saldo kompotu un augļu dzērienu gatavošana.
1638. gadā, atgriežoties no Mongolijas, vēstnieks Vasīlijs Starkovs Krievijas caram Mihailam Fjodorovičam uzdāvināja gandrīz 66 kg k altētu lapu ar dīvainu pīrāgu aromātu. Maskaviešiem, kuri to nekad nav mēģinājuši, šis žāvētais augs ļoti iepatikās, un viņi to joprojām izmanto ar prieku. Vai tu viņu atpazini? Protams, šī ir tēja, kas tiek pagatavota difūzijas fenomena dēļ.
Izkliedes piemēri vidē
Difūzijas loma apkārtējā pasaulē ir ļoti liela. Viens no svarīgākajiem difūzijas piemēriem ir asinsrite dzīvos organismos. Skābeklis no gaisa nonāk asins kapilāros, kas atrodas plaušās, pēc tam izšķīst tajos un izplatās pa visu ķermeni. Savukārt oglekļa dioksīds no kapilāriem izkliedējas plaušu alveolos. No pārtikas izdalītās barības vielas izkliedējas šūnās.
Zālaugu sugās difūzija notiek pa visu to zaļo virsmu, lielākos ziedošajos augos - caur lapām un kātiem, krūmos un kokos - caur plaisāmstumbru un zaru un lēcu mizā.
Turklāt difūzijas ārpasaulē piemērs ir augu sakņu sistēmas ūdens un tajā izšķīdināto minerālvielu uzsūkšanās no augsnes.
Tieši difūzija ir iemesls, kāpēc atmosfēras apakšējo daļu sastāvs ir neviendabīgs un sastāv no vairākām gāzēm.
Diemžēl mūsu nepilnīgajā pasaulē ir ļoti maz cilvēku, kuri nezina, kas ir injekcija, ko sauc arī par "injekciju". Šādas sāpīgas, bet efektīvas ārstēšanas pamatā ir arī difūzijas fenomens.
Vides piesārņojums: augsne, gaiss, ūdenstilpes – arī tie ir difūzijas piemēri dabā.
B alti mākoņi, kas kūst zilajās debesīs, visu laiku dzejnieku iemīļota - viņa ir arī difūzija, ko pazīst katrs vidusskolnieks un vidusskolēns!
Tātad, difūzija ir kaut kas, bez kā mūsu dzīve būtu ne tikai grūtāka, bet gandrīz neiespējama.
