Диффузия часто ассоциируется со школьным опытом, когда яркий пищевой краситель наливают в колбу с водой и он эффективно перемешивается с жидкостью. Но на самом деле таких примеров гораздо больше. С ее помощью клетки живых организмов насыщаются кислородом, происходит газообмен и распространяются нервные импульсы.
Мы расскажем вам, что такое диффузия, как она происходит и что она значит для нашей жизни.
Что такое диффузия
Диффузия это перемещение вещества из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией. Чаще всего она происходит в жидкостях и газах, когда их частицы случайно сталкиваются друг с другом и разлетаются в разные стороны.
Представьте себе, что кто-то распыляет дезодорант на противоположной стороне комнаты. Через некоторое время запах настигает вас. Это происходит потому, что частицы продукта столкнулись с частицами воздуха и распространились по всему помещению. В результате вы стали ощущать запах дезодоранта, частицы которого достигли вашего носа. Этот процесс называется диффузией.
Как происходит диффузия
Диффузия может происходить в твердых телах, газах и жидкостях. Скорость процесса зависит от типа вещества. Поэтому газ диффундирует в другой газ очень быстро. В жидкости, напротив, диффундирует медленнее, а в твердом теле скорость диффузии существенно замедляется. То же самое справедливо и для жидкости: она быстрее диффундирует в другую жидкость, чем в твердое тело.
Чтобы получить представление об этом процессе, представьте себе, что вы смешиваете воду с клюквенным сиропом. В достаточно плотном и густом сиропе концентрация вещества выше, чем в воде. В процессе диффузии он распространяется по заполненному водой пространству и частично смешивается с водой. В результате он становится более разбавленным и менее концентрированным, а вода приобретает характерный черничный вкус.
Что влияет на диффузию
- Тип вещества. Частицы газов более подвижны, и диффузия в них происходит быстрее, чем в жидкостях и твердых телах.
- Температура. Чем горячее газ или жидкость, тем больше энергии у частиц и тем быстрее происходит диффузия.
- Концентрация вещества. Чем больше частиц, тем выше скорость диффузии.
- Расстояние. Чем меньше расстояние распространения частиц, тем выше скорость диффузии.
- Размер частиц. Диффузия в мелких частицах происходит быстрее, чем в крупных. Это связано с массой молекулы и площадью ее поверхности. Тяжелая молекула с большой площадью поверхности будет медленно смешиваться с другими частицами, в то время как более мелкие и легкие частицы будут распространяться быстрее.
Значение диффузии в нашей жизни
Многие естественные процессы в наших организмах основаны на диффузии молекул. Например, при дыхании происходит диффузия газов (кислорода и углекислого газа) в кровь и из крови. Когда воздух попадает в наш организм, эритроциты связывают кислород и переносят его к тканям, где происходит обмен газами и питательными веществами. При этом углекислый газ и отработанные продукты диффундируют из клеток тканей в кровь, а кислород и питательные вещества из крови — в ткани организма.
Даже производство кислорода, которым мы дышим, зависит от явления диффузии. При фотосинтезе из энергии солнечного света, воды и углекислого газа образуются глюкоза, кислород и вода. Углекислый газ проникает из воздуха через крошечные поры в листьях растений, называемые стоматами. Образующийся при этом кислород, в свою очередь, распространяется через эти стомы из растений в атмосферу.
