§ 3. Диффузия в газах , жидкостях и твердых телах

Всем хорошо известно, что если в комнату внести какое-либо пахучее вещество, например духи или нафталин, то запах вскоре будет чувствоваться во всей комнате. Распространение запахов происходит из-за того, что молекуле духов (или нафталина) движутся.

Возникает вопрос, почему же запах в комнате распространяется не мгновенно, а спустя некоторое время.

Дело в том, что движению молекул пахучего вещества в опреде­ленном направлении мешает движение молекул воздуха. Молекулы духов (или нафталина) па своем пути сталкиваются с молекулами газов, которые входят в состав воздуха. Они постоянно меняют направ­ление движения и, беспорядочно перемещаясь, разлетаются по комнате.

Проделаем опыт, который можно объяснить только тем, что тела состоят из молекул, которые находятся в непрерывном дви­жении.

Нальем в мензурку (или стакан) раствор медного купороса, имеющего темно-голубой цвет. Сверху осторожно добавим чистой во­ды (рис. 8).

Вначале между водой и медным купоросом будет видна резкая граница, которая через несколько дней станет не такой резкой. Гра­ница, отделяющая одну жидкость от другой, исчезнет через 2 — 3 не­дели. В сосуде образуется однородная жидкость бледно-голубого цвета. Это значит, что жидкости перемешались.

Наблюдаемое явление объясняется тем, что молекулы воды и медного купороса, которые расположены возле границы раздела этих жидкостей, поменялись местами (рис.9). Граница раздела стала расплывчатой. Молекулы медного купороса оказались в ниж­нем слое воды, а молекулы воды переместились в верхний слой мед­ного купороса.

Если дать мензурке постоять 2—3 недели, то граница раздела бу­дет еще более расплывчатой и постепенно совсем исчезнет. Вся вода окрасится в голубой цвет. Это происходит потому, что молекулы, двигаясь непрерывно и беспорядочно, распространяются по всему объему. Жидкость в сосуде становится однородной

Явление, при котором происходит взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого, называют диффузией.

В твердых телах также происходит диффу­зия, но только еще медленнее.

Например, очень гладко отшлифованные пластинки свинца и золота кладут одна на дру­гую и ставят на них некоторый груз. (Пластин­ку золота, как более тяжелую, располагают внизу.) При комнатной температуре (20 °С) за 4—5 лет золото и свинец взаимно проникают друг в друга на расстояние около 1 мм (рис. 10).

Во всех приведенных опытах мы наблюдаем взаимное проникновение молекул веществ, т.е. диффузию. Процесс диффузии ускоряется с повышением температуры. Это происходит потому, что с повышением температуры увеличивается скорость движения молекул.

Явление диффузии играет большую роль в природе. Так, например, благодаря диффузии поддерживается однородный состав атмосферного воздуха вблизи поверхности Земли. Диффузия растворов различных со­лей в почве способствует нормальному питанию растений и т. д.

Вопросы

1. Что такое диффузия? 2. Как протекает диффузия в жид­костях? Опишите опыт. 3. Приведите примеры диффузии в окру­жающем мире.

Задание 1

1. Налейте в один стакан холодной воды, в другой — теплой. Опустите в каждый из них несколько кристалликов марганцовки. Объясните наблюдаемое явление.2. Пользуясь рисунком 8, объясните процесс протекания диффузии в жидкостях.