Τι είναι η διάχυση;

Η διάχυση είναι η διαδικασία στην οποία τα άτομα ή τα μόρια μετακινούνται από μια περιοχή υψηλής συγκέντρωσης σε μια περιοχή χαμηλής συγκέντρωσης. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η διάχυση συμβαίνει σε αέρια και υγρά. Κατά τη διάρκεια της διάχυσης, η κίνηση της ύλης συνεχίζεται μέχρι να υπάρξει ομοιόμορφη κατανομή. Το σχήμα κίνησης εξαρτάται από τη βαθμίδα συγκέντρωσης των εμπλεκόμενων υγρών ή αερίων. Ο όρος διάχυση προέρχεται από μια λατινική λέξη "diffundere" που σημαίνει "να εξαπλωθεί". Εκτός από τη διάχυση, άλλοι τρόποι με τους οποίους οι ουσίες κινούνται από μια περιοχή στην άλλη περιλαμβάνουν ενεργή μεταφορά και όσμωση. Η έννοια της διάχυσης επηρεάζει πολλούς κλάδους όπως η βιολογία, η φυσική, η οικονομία, η οικονομία, η κοινωνιολογία και η χημεία.

Ψευδής διάχυση

Η λανθασμένη διάχυση αναφέρεται στο σφάλμα που συμβαίνει όταν κάποιος χρησιμοποιεί την ανοιχτή διαφορική φόρμουλα υπολογισμού πολυδιάστατων περιπτώσεων μετάδοσης-διάχυσης. Το σφάλμα απουσιάζει όταν η ροή της ιδιότητας είναι παράλληλη με κάθε κύριο άξονα.

Η διαδικασία διάχυσης

Υπάρχουν δύο τρόποι με τους οποίους λαμβάνει χώρα διάχυση: η φαινομενολογική προσέγγιση και η ατομική άποψη. Σύμφωνα με τη φαινομενολογική προσέγγιση, η διάχυση συμβαίνει όταν μια ουσία μετακινείται από μια ιδιαίτερα συγκεντρωμένη περιοχή σε μια περιοχή χαμηλής συγκέντρωσης, η οποία βασίζεται στον νόμο της διάχυσης του Fick. Αντίθετα, η ατομική άποψη κατανοεί τη διάχυση ως αποτέλεσμα μιας τυχαίας περιστροφής των σωματιδίων σε μια ουσία. Δύο μελετητές, Robert Brown και Albert Einstein, επινόησαν αυτή την άποψη. Ο Brown είναι υπεύθυνος για την Random Walk Theory, την οποία σχεδίασε το 1827, ενώ ο Einstein επινόησε τις ατομικές ιδιότητες της διάχυσης και τη θεωρία του Brownian motion.

Παράγοντες που επηρεάζουν τη διάχυση

Τέσσερις κύριοι παράγοντες επηρεάζουν τη διάχυση των υγρών. Το ένα είναι η βαθμίδα συγκέντρωσης. Υψηλότερες βαθμίδες συγκέντρωσης θα οδηγήσουν σε υψηλότερα ποσοστά διάχυσης και αντίστροφα. Δεύτερον, η θερμοκρασία επηρεάζει επίσης τη διάχυση, καθώς επηρεάζει την κινητική ιδιότητα της ύλης. Όταν οι θερμοκρασίες είναι αυξημένες, η ταχύτητα των σωματιδίων σε κίνηση αυξάνεται, οδηγώντας σε ταχύτερη διάχυση. Τρίτον, η διάχυση εξαρτάται από την πυκνότητα ενός αερίου ή υγρού. Κάθε φορά που η διάχυτη ουσία έχει μικρότερη πυκνότητα, γίνεται πιο ελαφριά και μπορεί να διαχέεται πιο γρήγορα. Η πυκνότητα επηρεάζεται ελαφρώς και από το μέγεθος των σωματιδίων.

Παραδείγματα διάχυσης

Ένα παράδειγμα διάχυσης παρατηρείται σε εργαστηριακά πειράματα. Κάθε φορά που χρησιμοποιείται η ένωση υδρόθειου, παράγει μια πικάντικη μυρωδιά. Με τον καιρό, όλοι στο εργαστήριο μπορούν να μυρίσουν το αέριο. Αυτή η μυρωδιά είναι ένδειξη διάχυσης του αερίου στο δωμάτιο. Το αέριο θα διαχέεται αργά στο εργαστήριο μέχρι να επιτύχει μια κατάσταση ισορροπίας. Ένα άλλο κοινό παράδειγμα είναι ο χρωματισμός τροφίμων που χρησιμοποιείται στην κουζίνα. Όταν το χρωματισμό τροφίμων αναμειγνύεται με νερό και στη συνέχεια προστίθεται στα τρόφιμα, απλώνεται ομοιογενώς στο φαγητό. Τέλος, όταν ψεκάζετε ένα άρωμα σε ένα δωμάτιο, απλώνεται σε όλο το δωμάτιο, καθιστώντας δυνατή τη μυρωδιά του μυρωδιού από οπουδήποτε στο δωμάτιο. Η εξάπλωση του αρώματος είναι ένα παράδειγμα διάχυσης αερίου στην ατμόσφαιρα. Στην κοινωνιολογία, ένα παράδειγμα διάχυσης είναι η έννοια της πολιτισμικής διάχυσης, η οποία ισχυρίζεται ότι η κουλτούρα μιας εθνικής ομάδας ή μιας φυλής μπορεί γρήγορα να εξαπλωθεί σε μια άλλη.