Mayenin aralıq aqreqasiya vəziyyəti olmasından başlayaq. Kritik qaynama nöqtəsində qazlara bənzəyir və aşağı temperaturda bərk maddəyə bənzər xüsusiyyətlər görünür. Mayenin ideal modeli yoxdur ki, bu da onun tarazlıq termodinamik xassələrinin, donma nöqtəsinin, özlülüyünün, diffuziyasının, istilik keçiriciliyinin, səthi gərginliyinin, entropiyasının, entalpiyasının təsvirini xeyli çətinləşdirir.
Tərif
Diffuziya nədir? Bu, maddənin ötürülməsinə, tarazlıq konsentrasiyalarının qurulmasına səbəb olan mühitin hissəciklərinin yayılması, paylanması, hərəkətidir. Xarici təsirlər olmadıqda, bu proses hissəciklərin istilik hərəkəti ilə müəyyən edilir. Bu halda diffuziya prosesi konsentrasiya ilə düz mütənasibdir. Diffuziya axını konsentrasiya qradiyenti ilə eyni şəkildə dəyişəcək.
çeşidlər
Mayedə diffuziya temperaturun dəyişməsi ilə gedirsə, buna termal diffuziya, elektrik sahəsində isə elektrodiffuziya deyilir.
Maye və ya qazda iri hissəciklərin hərəkəti prosesi altında baş verirBrownian hərəkət qanunları.
Axımın xüsusiyyətləri
Qazlarda, mayelərdə və bərk cisimlərdə diffuziya müxtəlif sürətlə gedir. Müxtəlif mühitlərdə hissəciklərin istilik hərəkətinin təbiətindəki fərqlərə görə proses qazlarda maksimum sürətə, minimum sürətə isə bərk cisimlərdə malikdir.
Zərrəciyin trayektoriyası qırıq xəttdir, çünki istiqamət və sürət vaxtaşırı dəyişir. Hərəkətin nizamsız olması səbəbindən hissəciyin ilkin vəziyyətindən tədricən çıxarılması müşahidə olunur. Onun düz xətt boyunca yerdəyişməsi qırıq yolda gedən yoldan çox qısadır.
Fik Qanunu
Mayedə diffuziya iki Fick qanununa tabedir:
- diffuziya axınının sıxlığı diffuziya əmsalı ilə konsentrasiya ilə düz mütənasibdir;
- Diffuziya axınının sıxlığının dəyişmə sürəti konsentrasiyanın dəyişmə sürəti ilə düz mütənasibdir və əks istiqamətə malikdir.
Mayedə diffuziya molekulların bir tarazlıq mövqeyindən digərinə sıçrayışları ilə xarakterizə olunur. Hər bir belə sıçrayış molekula digər hissəciklərlə əlaqəni qırmaq üçün kifayət qədər həcmdə enerji verildikdə müşahidə olunur. Orta atlama molekullar arasındakı məsafəni keçmir.
Mayedə diffuziyanın nə olduğunu müzakirə edərkən, prosesin temperaturdan asılı olduğunu qeyd edirik. Artması ilə maye strukturunun "gevşməsi" baş verir, bunun nəticəsində kəskin artım olur.vaxt vahidi üzrə atlamaların sayı.
Qazlarda, mayelərdə və bərk maddələrdə diffuziya bəzi fərqli xüsusiyyətlərə malikdir. Məsələn, bərk cisimlərdə mexanizm atomların kristal qəfəs daxilində hərəkəti ilə əlaqələndirilir.
Fenomenin xüsusiyyətləri
Mayedə diffuziya, ilkin olaraq qeyri-bərabər mühitdə maddənin konsentrasiyasının bərabərləşməsi ilə müşayiət olunduğu üçün praktiki maraq doğurur. Yüksək konsentrasiyası olan ərazilərdən əhəmiyyətli dərəcədə daha çox hissəcik qaçır.
Təcrübələr
Mayelərlə aparılan təcrübələr göstərdi ki, kimyəvi kinetikada diffuziya xüsusi əhəmiyyət kəsb edir. Reaksiyaya girən maddələrin və ya katalizatorun səthində kimyəvi prosesin gedişi zamanı bu proses reaksiya məhsullarının xaric olma sürətinin müəyyən edilməsinə və ilkin reagentlərin əlavə edilməsinə kömək edir.
Mayelərdə diffuziyanı nə izah edir? Solvent molekulları şəffaf membranlara nüfuz edə bilir, nəticədə osmotik təzyiq yaranır. Bu fenomen maddələrin ayrılması üçün kimyəvi və fiziki üsullarda tətbiq tapmışdır.
Bioloji sistemlər
Bu zaman hava oksigeninin ağciyərlərə daxil olması, həzm məhsullarının bağırsaqdan qana sorulması, mineral elementlərin kök tükləri tərəfindən udulması misalında diffuziya modelləri nəzərdən keçirilə bilər. İonların diffuziyası əzələ və sinir hüceyrələri tərəfindən bioelektrik impulsların yaranması zamanı baş verir.
Təsir edən fiziki amilmüəyyən elementlərin bədənin hüceyrələrində toplanmasının seçiciliyi, hüceyrə membranları vasitəsilə ionların müxtəlif nüfuz sürətidir. Bu proses, diffuziya əmsalının dəyərini membranın keçiriciliyi ilə əvəz edən Fick qanunu ilə ifadə edilə bilər və konsentrasiya qradiyenti əvəzinə membranın hər iki tərəfindəki dəyərlər fərqindən istifadə edin. Su və qazların hüceyrəyə diffuziya yolu ilə daxil olması ilə hüceyrənin xaricində və daxilində osmotik təzyiq göstəriciləri dəyişir.
Diffuziyanın nədən asılı olduğunu təhlil edərək qeyd edirik ki, bu prosesin bir neçə növü var. Sadə forma ionların və molekulların elektrokimyəvi potensialının qradientinə doğru sərbəst ötürülməsi ilə əlaqələndirilir. Məsələn, bu seçim molekullarının kiçik ölçülü olduğu maddələr üçün uyğundur, məsələn, metil spirti, su.
Məhdud variant maddənin zəif ötürülməsini nəzərdə tutur. Məsələn, hətta kiçik hissəciklər də hüceyrəyə nüfuz edə bilməz.
Tarix Səhifələri
Diffuziya qədim Yunan mədəniyyətinin çiçəklənmə dövründə kəşf edilmişdir. Demokrit və Anaksoqor hər hansı bir maddənin atomlardan ibarət olduğuna əmin idilər. Təbiətdə ümumi olan maddələrin müxtəlifliyini ayrı-ayrı atomlar arasındakı əlaqə ilə izah etdilər. Onlar güman edirdilər ki, bu hissəciklər yeni maddələr əmələ gətirmək üçün qarışa bilər. Diffuziya mexanizmini izah edən molekulyar-kinetik nəzəriyyənin yaradıcıları arasında Mixail Lomonosov xüsusi rol oynamışdır. Onlar molekula, atoma tərif verdilər və həll olunma mexanizmini izah etdilər.
Təcrübələr
Şəkərlə təcrübə diffuziyanın bütün xüsusiyyətlərini anlamağa imkan verir. Soyuq çaya bir parça şəkər qoysanız, fincanın dibində tədricən qalın şərbət əmələ gələcək. Bu çılpaq gözlə görünür. Bir müddət sonra şərbət mayenin bütün həcminə bərabər paylanacaq və artıq görünməyəcəkdir. Bu proses kortəbii şəkildə gedir və məhlulun komponentlərinin qarışdırılmasını nəzərdə tutmur. Eynilə, ətir qoxusu bütün otağa yayılır.
Yuxarıdakı təcrübələr göstərir ki, diffuziya bir maddənin molekullarının digərinə kortəbii nüfuz prosesidir. Maddənin yayılması cazibə qüvvəsinin olmasına baxmayaraq bütün istiqamətlərdə baş verir. Belə bir proses maddə molekullarının daimi hərəkətinin birbaşa təsdiqidir.
Beləliklə, yuxarıdakı misalda şəkər və su molekullarının diffuziyası həyata keçirilir ki, bu da mayenin bütün həcmi boyunca üzvi maddə molekullarının vahid paylanması ilə müşayiət olunur.
Təcrübələr təkcə mayelərdə deyil, qaz halında olan maddələrdə də diffuziyanı aşkar etməyə imkan verir. Məsələn, tərəzidə efir buxarı olan bir konteyner quraşdıra bilərsiniz. Tədricən, fincanlar tarazlığa gələcək, sonra efir şüşəsi daha ağır olacaq. Bu fenomenin səbəbi nədir?
Zaman keçdikcə efir molekulları hava hissəcikləri ilə qarışır və otaqda özünəməxsus qoxu hiss olunmağa başlayır. Orta məktəb fizika kursunda müəllimin suda kalium permanqanat (kalium permanqanat) dənəsini həll etdiyi təcrübə nəzərdən keçirilir. Əvvəlcə taxıl hərəkətinin aydın traektoriyası görünür,lakin tədricən bütün həll vahid bir kölgə əldə edir. Təcrübə əsasında müəllim diffuziyanın xüsusiyyətlərini izah edir.
Mayelərdə prosesin sürətinə təsir edən amilləri müəyyən etmək üçün müxtəlif temperaturlu sudan istifadə edə bilərsiniz. İsti mayedə molekulların qarşılıqlı qarışması prosesi daha sürətli müşahidə olunur, buna görə də temperatur dəyəri ilə diffuziya sürəti arasında birbaşa əlaqə var.
Nəticə
Qazlar, mayelər və bərk maddələrlə aparılan təcrübələr fizika qanunlarını formalaşdırmağa, ayrı-ayrı kəmiyyətlər arasında əlaqə yaratmağa imkan verir.
Təcrübələr nəticəsində bir maddənin hissəciklərinin digərinə qarşılıqlı nüfuz mexanizmi quruldu, onların hərəkətinin xaotik xarakteri sübuta yetirildi. Empirik olaraq aşkar edilmişdir ki, diffuziya ən sürətli qaz halında olan maddələrdə baş verir. Bu proses vəhşi təbiət üçün böyük əhəmiyyət kəsb edir, elm və texnologiyada istifadə olunur.
Bu fenomen sayəsində yer atmosferinin homojen tərkibi qorunur. Əks halda, troposferin ayrı-ayrı qaz maddələrinə təbəqələşməsi müşahidə olunar və nəfəs almaq üçün yararsız olan ağır karbon qazı planetimizin səthinə ən yaxın olardı. Bu nəyə gətirib çıxaracaqdı? Vəhşi təbiət sadəcə mövcud olmağı dayandıracaq.
Bitki dünyasında diffuziyanın rolu da böyükdür. Ağacların sulu tacı yarpaqların səthi vasitəsilə diffuziya mübadiləsi ilə izah edilə bilər. Nəticədə, yalnız nəfəs almaq deyil, həm də ağacın qidalanması həyata keçirilir. Hazırda kənd təsərrüfatındakolların və ağacların yarpaqdan qidalanmasından istifadə olunur ki, bu da tacın xüsusi kimyəvi birləşmələrlə çiləməsini nəzərdə tutur.
Məhz diffuziya zamanı bitki torpaqdan qida qəbul edir. Canlı orqanizmlərdə baş verən fizioloji proseslər də bu hadisə ilə bağlıdır. Məsələn, diffuziya olmadan duz balansı mümkün deyil. Bu cür proseslər göllərin və çayların oksigenlə təmin olunmasında böyük əhəmiyyət kəsb edir. Qaz diffuziya yolu ilə anbarın dərinliklərinə dəqiq daxil olur. Əgər belə bir proses olmasaydı, su anbarında həyat sona çatardı.
İnsana özünü müxtəlif xəstəliklərin patogenlərindən qorumağa və rifah halını yaxşılaşdırmağa imkan verən dərmanların qəbulu da diffuziyaya əsaslanır. Bu hadisə metalların qaynaqlanmasında, çuğundur çiplərindən şəkər şirəsi istehsalında, qənnadı məmulatlarının hazırlanmasında istifadə olunur. Diffuziyadan istifadə olunmayan müasir sənaye sahəsini tapmaq çətindir.
