物质扩散
扩散:不同物质的粒子混合在一起的现象称为扩散。扩散的发生是由于物质粒子的运动。
扩散是一个自然的过程。空气中不同气体的混合是一个不断发生的自然过程。
扩散发生在高浓度到低浓度之间。
扩散(Diffusion)来自拉丁语“diffundere”。“diffundere”的意思是“展开”。- 扩散发生在固体、液体和气体中。
罗伯特·布朗发现了物质粒子的随机时刻。阿尔伯特·爱因斯坦在罗伯特·布朗发现的基础上发展了布朗运动理论。
目录
气体扩散:
扩散在气体中发生得最快。
气体粒子有更大的动能,因为它们以高速运动。由于粒子的高速运动,气体扩散最为迅速。
例子:混合:空气中气体的混合
从工厂里冒出来的烟只有在烟囱口附近才能看到。升到高空后,它与空气混合而消失。这是因为气体的扩散。
液体扩散:
扩散发生在液体中。在液体中扩散的速度比在气体中要小。
由于有动能,液体粒子有足够的运动来扩散。当两种液体放在一起时,它们由于扩散而混合在一起。
例如;当盐溶液保持在水中,这使得整个溶液在一段时间后是咸的。这是因为液体中的扩散。
固体扩散:
在固体的情况下,扩散速度最慢。在固体中扩散速度几乎可以忽略不计。
由于固体粒子的动能最小,所以它们不运动。因此,在固体的情况下,扩散需要很长时间。
有时我们观察到黑板上的粉笔痕迹长时间不容易擦掉。这是因为粉笔的颗粒与黑板的颗粒扩散,粉笔的痕迹无法抹去。
合金是两种或两种以上金属的混合物。由于固体间的扩散,可以制备合金。青铜、钢、黄铜都是合金的例子。
日常生活中的扩散:
- 坐在客厅里,即使是在厨房里做饭,我们也能闻到我们最喜欢的食物的味道。食物中的蒸汽通过空气扩散到达我们身边,我们就闻到了食物的味道。
- 我们从远处闻到了烧香的味道。烧香时,香因受热而蒸发。从香中出来的蒸汽与空气混合,到达我们。
- 同样地,我们从远处就能感觉到气味的好坏。
- 当糖加入水中时,由于扩散而混合。糖的粒子与水的粒子由于不断的运动而发生碰撞。最后它们因为扩散而混合在一起。
- 碳酸饮料是由气体在水中扩散而制成的。当碳酸饮料的瓶盖打开时,我们会注意到嘶嘶声,嘶嘶声是因为气体从水中扩散出来。苏打水、软饮料(可口可乐)等都是碳酸饮料,主要是因为二氧化碳在水中扩散。
- 水生动物呼吸时吸收水中的溶解氧。水生植物利用水中溶解的二氧化碳在水下合成食物。这些气体由于扩散而溶解在水中。
温度和扩散速率:
扩散速率随温度的升高而增大,随温度的降低而减小。
扩散是由于物质粒子的运动而发生的。温度的升高增加了动能,从而提高了物质粒子的运动速度。移动速度的增加增加了扩散的速度。
例子:我们从远处闻不到冷食物的味道,而从远处却能闻到热食物的味道。因为气味从冷的食物中以气体的形式散发出来,没有足够的动能来传播更远的距离。但是当食物是热的时候,从食物中出来的蒸汽移动得更快,因为有更多的动能,即使我们离它有一段距离,它也能到达我们。这表明温度增加了扩散速率。