Suyuqlikning oraliq agregatsiya holati ekanligidan boshlaylik. Kritik qaynash nuqtasida u gazlarga o'xshaydi va past haroratlarda qattiq moddaga o'xshash xususiyatlar paydo bo'ladi. Suyuqlik ideal modelga ega emas, bu uning muvozanat termodinamik xususiyatlari, muzlash nuqtasi, yopishqoqligi, diffuziyasi, issiqlik o'tkazuvchanligi, sirt tarangligi, entropiya, entalpiya tavsifini sezilarli darajada murakkablashtiradi.
Tanrif
Diffuziya nima? Bu moddaning o'tkazilishiga, muvozanat konsentratsiyasining o'rnatilishiga olib keladigan muhit zarralarining tarqalishi, tarqalishi, harakati. Tashqi ta'sirlar bo'lmasa, bu jarayon zarrachalarning issiqlik harakati bilan belgilanadi. Bunday holda, diffuziya jarayoni konsentratsiyaga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. Diffuziya oqimi konsentratsiya gradientiga o‘xshab o‘zgaradi.
turlar
Agar suyuqlikdagi diffuziya haroratning oʻzgarishi bilan davom etsa, bu termal diffuziya, elektr maydonda esa elektrodiffuziya deb ataladi.
Yirik zarrachalarning suyuqlik yoki gazda harakatlanish jarayoni ostida sodir bo`ladiBraun harakati qonunlari.
Oqim xususiyatlari
Gazlar, suyuqliklar va qattiq moddalardagi diffuziya har xil tezlikda boradi. Turli muhitdagi zarrachalarning issiqlik harakati tabiatidagi farqlar tufayli jarayon gazlarda maksimal tezlikka, qattiq jismlarda esa minimal tezlikka ega.
Zarraning traektoriyasi siniq chiziqdir, chunki yoʻnalishi va tezligi vaqti-vaqti bilan oʻzgarib turadi. Tartibsiz harakat tufayli zarrachaning dastlabki holatidan asta-sekin olib tashlanishi kuzatiladi. Uning toʻgʻri chiziq boʻylab siljishi singan yoʻl boʻylab ketadigan yoʻlga qaraganda ancha qisqaroq.
Fik qonuni
Suyuqlikdagi diffuziya Fikning ikkita qonuniga bo'ysunadi:
- diffuziya oqimining zichligi diffuziya koeffitsienti bilan konsentratsiyaga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir;
- Diffuziya oqimi zichligining oʻzgarish tezligi konsentratsiyaning oʻzgarish tezligiga toʻgʻridan-toʻgʻri proportsional va teskari yoʻnalishga ega.
Suyuqlikdagi diffuziya molekulalarning bir muvozanat holatidan ikkinchisiga sakrashi bilan tavsiflanadi. Har bir bunday sakrash molekulaga boshqa zarralar bilan aloqani uzish uchun yetarli hajmda energiya berilganda kuzatiladi. Oʻrtacha sakrash molekulalar orasidagi masofadan oshmaydi.
Suyuqlikdagi diffuziya nima ekanligini muhokama qilganda, jarayon haroratga bog'liqligini ta'kidlaymiz. Uning ortishi bilan suyuqlik strukturasining "bo'shashishi" sodir bo'ladi, buning natijasida keskin o'sish kuzatiladi.vaqt birligidagi sakrashlar soni.
Gazlar, suyuqliklar va qattiq moddalardagi diffuziya o'ziga xos xususiyatlarga ega. Masalan, qattiq jismlarda mexanizm kristall panjara ichidagi atomlarning harakati bilan bog'liq.
Fenomenning xususiyatlari
Suyuqlikda diffuziya amaliy qiziqish uyg’otadi, chunki u dastlab bir jinsli bo’lmagan muhitda moddaning konsentratsiyasini tenglashtirish bilan birga kechadi. Konsentratsiyasi yuqori boʻlgan joylardan sezilarli darajada koʻproq zarrachalar chiqib ketadi.
Tajribalar
Suyuqliklar bilan oʻtkazilgan tajribalar kimyoviy kinetikada diffuziya alohida ahamiyatga ega ekanligini koʻrsatdi. Reaktivlar yoki katalizatorlar yuzasida kimyoviy jarayon davomida bu jarayon reaksiya mahsulotlarini olish tezligini va dastlabki reagentlarni qo'shishni aniqlashga yordam beradi.
Suyuqliklarda diffuziya nima bilan izohlanadi? Erituvchi molekulalar shaffof membranalar orqali o'tishga qodir, natijada osmotik bosim paydo bo'ladi. Ushbu hodisa moddalarni ajratishning kimyoviy va fizik usullarida qo'llanilishini topdi.
Biologik tizimlar
Bunday holda, diffuziya modellarini havo kislorodining o'pkaga kirishi, ovqat hazm qilish mahsulotlarini ichakdan qonga singishi, mineral elementlarning ildiz tuklari tomonidan singishi misolida ko'rib chiqish mumkin. Ionlarning tarqalishi mushak va nerv hujayralari tomonidan bioelektrik impulslar hosil bo'lganda sodir bo'ladi.
Ta'sir etuvchi jismoniy omilma'lum elementlarning tana hujayralarida to'planishining selektivligi, hujayra membranalari orqali ionlarning kirib borishining turli tezligi. Ushbu jarayonni Fick qonuni bilan ifodalash mumkin, diffuziya koeffitsienti qiymatini membrana o'tkazuvchanligi bilan almashtiradi va konsentratsiya gradienti o'rniga membrananing har ikki tomonidagi qiymatlar farqidan foydalaning. Suv va gazlarning hujayra ichiga diffuziya orqali kirib borishi bilan hujayra tashqarisidagi va ichidagi osmotik bosim ko'rsatkichlari o'zgaradi.
Diffuziya nimaga bogʻliqligini tahlil qilib, bu jarayonning bir necha turlari mavjudligini taʼkidlaymiz. Oddiy shakl ionlar va molekulalarning elektrokimyoviy potentsialining gradienti tomon erkin o'tishi bilan bog'liq. Masalan, bu variant molekulalari kichik hajmga ega bo'lgan moddalar uchun javob beradi, masalan, metil spirti, suv.
Cheklangan variant moddaning kuchsiz uzatilishini nazarda tutadi. Masalan, hatto kichik zarrachalar ham hujayra ichiga kira olmaydi.
Tarix sahifalari
Diffuziya qadimgi yunon madaniyatining gullagan davrida kashf etilgan. Demokrit va Anaksgor har qanday moddaning atomlardan iboratligiga ishonch hosil qilgan. Ular tabiatda keng tarqalgan moddalarning xilma-xilligini alohida atomlar orasidagi bog'lanishlar bilan izohladilar. Ular bu zarralar aralashib, yangi moddalar hosil qilishi mumkin, deb taxmin qilishgan. Diffuziya mexanizmini tushuntiruvchi molekulyar-kinetik nazariyaning asoschilari orasida Mixail Lomonosov alohida rol o'ynadi. Ular molekula, atomga ta'rif berdilar va erish mexanizmini tushuntirdilar.
Tajribalar
Shakar bilan tajriba diffuziyaning barcha xususiyatlarini tushunish imkonini beradi. Sovuq choyga bir bo'lak shakar solib qo'ysangiz, piyola tubida asta-sekin qalin sirop hosil bo'ladi. Yalang'och ko'z bilan ko'rish mumkin. Biroz vaqt o'tgach, sirop suyuqlikning butun hajmiga teng ravishda taqsimlanadi va endi ko'rinmaydi. Bu jarayon o'z-o'zidan davom etadi va eritmaning tarkibiy qismlarini aralashtirishni o'z ichiga olmaydi. Xuddi shunday, parfyumning xushbo'y hidi xona bo'ylab tarqaladi.
Yuqoridagi tajribalar shuni koʻrsatadiki, diffuziya bir modda molekulalarining ikkinchi moddaga oʻz-oʻzidan kirib borishi jarayonidir. Moddaning tarqalishi tortishish kuchi mavjudligiga qaramay, barcha yo'nalishlarda sodir bo'ladi. Bunday jarayon materiya molekulalarining doimiy harakatining bevosita tasdig'idir.
Shunday qilib, yuqoridagi misolda shakar va suv molekulalarining diffuziyasi amalga oshiriladi, bu suyuqlikning butun hajmida organik moddalar molekulalarining bir xil taqsimlanishi bilan birga keladi.
Tajribalar nafaqat suyuqliklarda, balki gazsimon moddalarda ham diffuziyani aniqlash imkonini beradi. Misol uchun, siz tarozida efir bug'i bilan konteyner o'rnatishingiz mumkin. Asta-sekin, stakanlar muvozanatga keladi, keyin efir stakani og'irroq bo'ladi. Bu hodisaning sababi nima?
Vaqt o’tishi bilan efir molekulalari havo zarralari bilan aralashib ketadi va xonada o’ziga xos hid sezila boshlaydi. O'rta maktab fizikasi kursida o'qituvchi kaliy permanganat (kaliy permanganat) donini suvda eritib yuboradigan tajriba ko'rib chiqiladi. Dastlab, don harakatining aniq traektori ko'rinadi,lekin asta-sekin butun eritma bir xil soyaga ega bo'ladi. Tajriba asosida o'qituvchi diffuziya xususiyatlarini tushuntiradi.
Suyuqlikdagi jarayon tezligiga ta'sir qiluvchi omillarni aniqlash uchun siz har xil haroratdagi suvdan foydalanishingiz mumkin. Issiq suyuqlikda molekulalarning o'zaro aralashishi jarayoni tezroq kuzatiladi, shuning uchun harorat qiymati va diffuziya tezligi o'rtasida to'g'ridan-to'g'ri bog'liqlik mavjud.
Xulosa
Gazlar, suyuqliklar va qattiq jismlar bilan oʻtkazilgan tajribalar fizika qonunlarini shakllantirish, alohida miqdorlar oʻrtasidagi munosabatni oʻrnatish imkonini beradi.
Tajribalar natijasida bir moddaning zarrachalarining ikkinchi moddaga oʻzaro kirib borish mexanizmi oʻrnatildi, ular harakatining xaotik tabiati isbotlandi. Empirik tarzda diffuziya eng tez gazsimon moddalarda sodir bo'lishi aniqlandi. Bu jarayon yovvoyi tabiat uchun katta ahamiyatga ega, fan va texnologiyada qoʻllaniladi.
Ushbu hodisa tufayli yer atmosferasining bir hil tarkibi saqlanib qoladi. Aks holda, troposferaning alohida gazsimon moddalarga tabaqalanishi kuzatiladi va nafas olish uchun yaroqsiz bo'lgan og'ir karbonat angidrid sayyoramiz yuzasiga eng yaqin bo'lar edi. Bu nimaga olib keladi? Yovvoyi tabiat yo'q bo'lib ketadi.
O’simlik dunyosida diffuziyaning roli ham katta. Daraxtlarning yam-yashil tojini barglar yuzasi orqali diffuziya almashinuvi bilan izohlash mumkin. Natijada, nafaqat nafas olish, balki daraxtning oziqlanishi ham amalga oshiriladi. Hozirda qishloq xo'jaligidabutalar va daraxtlarni barglardan oziqlantirish qo'llaniladi, bu tojni maxsus kimyoviy birikmalar bilan püskürtmeyi o'z ichiga oladi.
Diffuziya paytida o'simlik tuproqdan ozuqa moddalarini oladi. Tirik organizmlarda sodir bo'ladigan fiziologik jarayonlar ham bu hodisa bilan bog'liq. Masalan, diffuziyasiz tuz balansi mumkin emas. Bunday jarayonlar ko'l va daryolarni kislorod bilan ta'minlashda katta ahamiyatga ega. Gaz diffuziya yo'li bilan rezervuarning chuqurligiga kiradi. Agar bunday jarayon bo'lmaganida, suv omboridagi hayot to'xtab qolar edi.
Odamni turli kasalliklarning patogenlaridan himoya qilish va farovonlikni yaxshilash imkonini beruvchi dori vositalarini qabul qilish ham diffuziyaga asoslangan. Bu hodisa metallarni payvandlashda, lavlagi chiplaridan shakar sharbatini ishlab chiqarishda va qandolatchilik mahsulotlarini tayyorlashda qo'llaniladi. Diffuziya ishlatilmaydigan zamonaviy sanoatning bunday tarmog'ini topish qiyin.
