Содержание
Чернила диффундируют в воде из-за случайного движения молекул воды и чернил. В больших масштабах мы не видим движения отдельных молекул. Вместо этого мы видим, насколько темны чернила в разных точках раствора, что фактически указывает на их концентрацию. Вы можете видеть, как чернила перемещаются из областей с более высокой концентрацией в области с более низкой концентрацией, и скорость этого движения пропорциональна коэффициенту диффузии чернил в воде.
Случайные движения
Температура является мерой случайных движений молекул. Когда молекулы воды движутся случайным образом в смеси с чернилами, они сталкиваются с молекулами чернил, что также приводит к их случайному движению. В местах, где больше молекул чернил, происходит больше столкновений с молекулами воды, которые ударяют молекулы чернил в другие места. В результате в среднем молекулы чернил перемещаются из областей с большим количеством молекул (более высокая концентрация) в области с меньшим количеством молекул (более низкая концентрация).
Коэффициент диффузии
Чем выше температура воды, тем быстрее движутся молекулы. Это приводит к более и более жестким столкновениям. Следовательно, коэффициент диффузии пропорционален температуре. Насколько далеко перемещается каждая молекула чернил после столкновения, зависит от ее диаметра, поскольку большие молекулы замедляются в большей степени от трения по сравнению с более мелкими молекулами. Собственное трение в жидкости называется вязкостью. Таким образом, коэффициент диффузии обратно пропорционален как диаметру молекул, так и вязкости жидкостей.
Энтропия и диффузия
Второй закон термодинамики гласит, что энтропия имеет тенденцию к увеличению. Энтропия - это мера того, насколько беспорядочные, рассредоточенные или случайно расположенные вещи. Когда чернила диффундируют из концентрированной капли, молекулы становятся более распределенными и распределенными случайным образом. Так как чернила диффундируют, энтропия системы увеличивается.