另外,为什么两种不同颜色的油漆混在一起?我们如何呼吸并从食物中获取营养?工业是如何进入大气和水的?
所有这些事情的发生都是因为扩散,扩散是一种物质的分子和另一种物质的分子之间的过程。
扩散的主要原因是分子的不断运动和对平衡的渴望。当一个区域的粒子浓度过高时,分子倾向于向浓度较低的区域移动。浓度通过粒子的相互渗透来平衡。
扩散可以以不同的聚集状态发生:气体、液体和固体。在每一种介质中,加热时粒子的混合速度都会增加——。温度越高,粒子运动越快,扩散速度也可以通过外力加快。为了溶解茶中的糖,我们用勺子搅拌。
气体的扩散速度最快。粒子彼此相距很远。它们之间有巨大的间隙,另一种物质的分子可以轻松快速地穿过这些间隙。这就是为什么空气清新剂的味道能在几秒钟内传遍整个房间,而同事的新香水从门口就能感觉到整个办公室。
液体扩散需要很长时间。根据物质的温度和密度,混合可能需要几分钟到几个小时。这是因为液体中相邻分子之间的间隙小于分子本身。——粒子不像在气体中那样自由地从一个粒子碰撞到另一个粒子,而是围绕一个位置振荡或跳跃,与相邻的分子交换位置。因此,我们可以观察一滴颜料如何在水杯中慢慢扩散,留下令人惊叹的体积图案。
因为固体的密度很高,所以它的扩散速度很慢。——如果没有外部影响,要过几年才会出现混的第一个迹象。晶体结构中粒子之间的空间非常小,所以其他物质很难在它们之间渗透。在一个实验中,两块板,一块铅板和一块金板,被放在彼此的上面。五年后,发现金已经轻微穿透铅板,而铅原子已经穿透金板。但不会超过一毫米。
这就是为什么高温和机械作用会加速固体中的扩散。我们可以通过在手中摇动来快速混合两种颜色的塑料体。但是,如果只是把它们压在一起,放在那里,那就需要很多年才能混在一起。
扩散在许多生物过程中起着重要的作用。因为它的存在,肺部的气体交换,肠道对物质的吸收,动物通过嗅觉的导航以及肉食性鱼类在水中寻找食物。
同样,它让废气逃逸到大气中,河流、湖泊和海洋受到有毒工业废物的污染。
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