Келгиле, суюктук агрегациянын ортодогу абалы экендигинен баштайлы. Критикалык кайноо чекитинде ал газдарга окшош, ал эми төмөнкү температурада катуу затка окшош мүнөздөмөлөр пайда болот. Суюктуктун идеалдуу модели жок, бул анын тең салмактуулук термодинамикалык касиеттерин, тоңуу температурасын, илешкектүүлүгүн, диффузиясын, жылуулук өткөрүмдүүлүгүн, беттик чыңалуусун, энтропиясын, энтальпиясын бир кыйла татаалдантат.
Аныктама
Диффузия деген эмне? Бул чөйрөнүн бөлүкчөлөрүнүн жайылышы, бөлүштүрүлүшү, кыймылы, бул заттын өтүшүнө, тең салмактуу концентрациялардын орношуна алып келет. Тышкы таасирлер жок болгон учурда бул процесс бөлүкчөлөрдүн жылуулук кыймылы менен аныкталат. Бул учурда диффузия процесси концентрацияга түз пропорционалдуу болот. Диффузия агымы концентрация градиентине окшош өзгөрөт.
Сорттор
Эгер суюктукта диффузия температуранын өзгөрүшү менен жүрсө, ал жылуулук диффузиясы, электр талаасында - электродиффузия деп аталат.
Суюктук же газдагы чоң бөлүкчөлөрдүн кыймыл процесси астында болотброун кыймылынын мыйзамдары.
Агымдын өзгөчөлүктөрү
Газдардагы, суюктуктардагы жана катуу заттардагы диффузия ар кандай ылдамдыкта жүрөт. Ар түрдүү чөйрөлөрдөгү бөлүкчөлөрдүн жылуулук кыймылынын мүнөзүндөгү айырмачылыктарга байланыштуу процесс газдарда максималдуу ылдамдыкка, ал эми минималдуу ылдамдыкка катуу заттарда ээ болот.
Бөлүкчөнүн траекториясы сынык сызык, анткени багыты жана ылдамдыгы мезгил-мезгили менен өзгөрүп турат. Тартипсиз кыймылдан улам бөлүкчөнүн баштапкы абалынан акырындык менен четтетилиши байкалат. Анын түз сызык боюнча жылышы сынык жолдо жүргөн жолго караганда алда канча кыска.
Фик мыйзамы
Суюктуктагы диффузия Фиктин эки мыйзамына баш ийет:
- диффузия агымынын тыгыздыгы диффузия коэффициенти бар концентрацияга түз пропорционал;
- Диффузия агымынын тыгыздыгынын өзгөрүү ылдамдыгы концентрациянын өзгөрүү ылдамдыгына түз пропорционалдуу жана карама-каршы багытка ээ.
Суюктуктагы диффузия молекулалардын бир тең салмактуулук абалынан экинчисине секирүүсү менен мүнөздөлөт. Ар бир мындай секирүү энергия молекулага башка бөлүкчөлөр менен байланышты үзүүгө жетиштүү көлөмдө берилгенде байкалат. Орточо секирүү молекулалардын ортосундагы аралыктан ашпайт.
Суюктукта диффузия деген эмне экенин талкуулоодо процесс температурага көз каранды экенин белгилейбиз. Анын көбөйүшү менен суюктуктун структурасынын "бошоңдошу" пайда болот, анын натыйжасында кескин көбөйөт.убакыт бирдигине секирүүлөрдүн саны.
Газдардагы, суюктуктардагы жана катуу заттардагы диффузиянын айрым өзгөчөлүктөргө ээ. Мисалы, катуу заттарда механизм кристалл торчосунун ичиндеги атомдордун кыймылы менен байланышкан.
Кубулуштун өзгөчөлүктөрү
Суюктуктагы диффузия, алгач бир тектүү эмес чөйрөдө заттын концентрациясынын теңдеши менен коштолгондугуна байланыштуу практикалык кызыгууну жаратат. Концентрациясы жогору жерлерден кыйла көбүрөөк бөлүкчөлөр чыгып кетет.
Эксперимент
Суюктуктар менен жүргүзүлгөн эксперименттер диффузиянын химиялык кинетикада өзгөчө мааниге ээ экендигин көрсөттү. Реактивдердин же катализатордун бетиндеги химиялык процесстин жүрүшүндө бул процесс реакция продуктыларын алуу ылдамдыгын аныктоого жана баштапкы реагенттерди кошууга көмөктөшөт.
Суюктуктардагы диффузия эмне менен түшүндүрүлөт? Эриткичтин молекулалары тунук мембраналар аркылуу өтө алат, натыйжада осмостук басым пайда болот. Бул көрүнүш заттарды бөлүү үчүн химиялык жана физикалык методдордо колдонууну тапты.
Биологиялык системалар
Мында диффузиялык моделдерди абанын кычкылтекинин өпкөгө кириши, ичегиден тамак сиңирүү продуктыларынын канга сиңүүсү, минералдык элементтердин тамыр түкчөлөрү менен сиңүүсү мисалында кароого болот. Иондордун диффузиясы булчуң жана нерв клеткалары тарабынан биоэлектрдик импульстарды генерациялоодо ишке ашат.
Таасир берүүчү физикалык факторкээ бир элементтердин дененин клеткаларында топтоо селективдүүлүгү, клетка мембраналары аркылуу иондордун өтүү ылдамдыгы ар кандай. Бул процессти Фик мыйзамы менен туюнтса болот, диффузия коэффициентинин маанисин мембрананын өткөрүмдүүлүгү менен алмаштырып, концентрация градиентинин ордуна мембрананын эки жагындагы маанилердин айырмасын колдонсо болот. Суунун жана газдын клеткага диффузиялык кириши менен клетканын сыртындагы жана ичиндеги осмостук басымдын көрсөткүчтөрү өзгөрөт.
Диффузия эмнеден көз каранды экенин талдап, бул процесстин бир нече түрү бар экенин белгилейбиз. Жөнөкөй түрү иондордун жана молекулалардын электрохимиялык потенциалынын градиентине карай эркин өтүшү менен байланышкан. Мисалы, бул параметр молекулалары кичинекей өлчөмдөгү заттар үчүн ылайыктуу, мисалы, метил спирти, суу.
Чектелген вариант заттын начар өткөрүлүшүн болжолдойт. Мисалы, кичинекей бөлүкчөлөр да клетканын ичине кире албайт.
Тарых барактары
Диффузия байыркы грек маданиятынын гүлдөп турган мезгилинде ачылган. Демокрит менен Анаксогор ар кандай зат атомдордон турат деп ишенишкен. Алар жаратылышта кеңири таралган заттардын ар түрдүүлүгүн айрым атомдордун ортосундагы байланыштар менен түшүндүрүшкөн. Алар бул бөлүкчөлөр жаңы заттарды пайда кылуу үчүн аралаша алат деп ойлошкон. Диффузия механизмин түшүндүргөн молекулярдык-кинетикалык теориянын негиздөөчүлөрүнүн арасында Михаил Ломоносов өзгөчө роль ойногон. Алар молекулага, атомго аныктама берип, эрүү механизмин түшүндүрүштү.
Эксперимент
Кант менен болгон тажрыйба диффузиянын бардык өзгөчөлүктөрүн түшүнүүгө мүмкүндүк берет. Муздак чайга бир кесим шекерди салсаңыз, акырындык менен чыны түбүндө коюу сироп пайда болот. Бул көзгө көрүнүп турат. Бир нече убакыт өткөндөн кийин, сироп суюктуктун көлөмү боюнча бирдей бөлүштүрүлөт жана мындан ары көрүнбөй калат. Бул процесс өзүнөн өзү жүрөт жана эритменин компоненттерин аралаштырууну камтыбайт. Ошо сыяктуу эле, атырдын жыты бүт бөлмөгө тарайт.
Жогорудагы эксперименттер диффузия бир заттын молекулаларынын экинчи затка кирүү процессинин стихиялуу процесси экендигин көрсөтүп турат. Заттын таралышы тартылуу күчү болгонуна карабастан, бардык багыттар боюнча болот. Мындай процесс заттын молекулаларынын тынымсыз кыймылынын түз ырастоосу болуп саналат.
Ошентип, жогорудагы мисалда кант менен суунун молекулаларынын диффузиясы ишке ашырылат, ал органикалык зат молекулаларынын суюктуктун бүткүл көлөмү боюнча бирдей бөлүштүрүлүшү менен коштолот.
Тажрыйбалар диффузияны суюктуктарда гана эмес, газ түрүндөгү заттарда да аныктоого мүмкүндүк берет. Мисалы, таразага эфир буусу бар идиш орното аласыз. Бара-бара чөйчөктөр тең салмактуулукка келет, анан эфирдин стакандары оорлойт. Бул көрүнүштүн себеби эмнеде?
Убакыттын өтүшү менен эфир молекулалары аба бөлүкчөлөрү менен аралашып, бөлмөдө белгилүү бир жыт сезиле баштайт. Орто мектептин физика курсунда мугалим калий перманганатынын (калий перманганатынын) данын сууда эритип жаткан эксперимент каралат. Алгач дан кыймылынын так траекториясы көрүнүп турат,бирок бара-бара бүт чечим бирдиктүү көлөкө алат. Эксперименттин негизинде мугалим диффузиянын өзгөчөлүктөрүн түшүндүрөт.
Суюктуктардагы процесстин ылдамдыгына таасир этүүчү факторлорду аныктоо үчүн ар кандай температурадагы сууну колдонсоңуз болот. Ысык суюктукта молекулалардын өз ара аралашуу процесси алда канча тезирээк байкалат, демек, температуранын мааниси менен диффузия ылдамдыгынын ортосунда түз байланыш бар.
Тыянак
Газдар, суюктуктар жана катуу заттар менен жүргүзүлгөн эксперименттер физиканын мыйзамдарын түзүүгө, жеке чоңдуктардын ортосундагы байланышты орнотууга мүмкүндүк берет.
Тажрыйбалардын натыйжасында бир заттын бөлүкчөлөрүнүн экинчи затка өз ара киришинин механизми аныкталган, алардын кыймылынын башаламан мүнөзү далилденген. Эмпирикалык түрдө диффузия газ түрүндөгү заттарда эң ылдам жүрөрү аныкталган. Бул процесс жапайы жаратылыш үчүн чоң мааниге ээ, илимде жана техникада колдонулат.
Бул кубулуштун аркасында жер атмосферасынын бир тектүү курамы сакталып турат. Болбосо, тропосферанын өзүнчө газ түрүндөгү заттарга катмарланышы байкалып, дем алууга жараксыз оор көмүр кычкыл газы биздин планетанын бетине эң жакын болуп калмак. Бул эмнеге алып келет? Жапайы жаратылыш жок болот.
Өсүмдүк дүйнөсүндө диффузиянын ролу да чоң. Дарактардын жапжашыл таажы жалбырактардын бети аркылуу диффузиялык алмашуу менен түшүндүрүлөт. Натыйжада, бир гана дем алуу эмес, ошондой эле дарактын тамактануу жүзөгө ашырылат. Учурда айыл чарбасындабадалдарды жана дарактарды жалбырактан азыктандыруу колдонулат, ал таажы атайын химиялык кошулмалар менен чачууну камтыйт.
Өсүмдүк топурактан азык заттарды диффузия учурунда алат. Тирүү организмдерде болуп жаткан физиологиялык процесстер да ушул көрүнүш менен байланыштуу. Мисалы, диффузиясыз туз балансы мүмкүн эмес. Мындай процесстердин көлдөрдү жана дарыяларды кычкылтек менен камсыз кылууда чоң мааниси бар. Газ резервуардын тереңдигине диффузия жолу менен так кирет. Эгер мындай процесс жок болсо, суу сактагычтын ичиндеги жашоо жок болмок.
Адамга ар кандай оорулардын козгогучтарынан коргонууга жана жыргалчылыгын жакшыртууга мүмкүндүк берүүчү дарыларды кабыл алуу да диффузияга негизделген. Бул көрүнүш металлдарды ширетүүдө, кызылчанын чиптеринен кант ширесин алууда, кондитердик азыктарды даярдоодо колдонулат. Диффузия колдонулбаган заманбап индустриянын мындай тармагын табуу кыйын.
