Conţinut
Cerneala se difuzează în apă din cauza mișcării aleatorii a moleculelor de apă și cerneală. La scară largă, nu vedem moleculele individuale în mișcare. În schimb, vedem cât de întunecată este cerneala în diferite puncte ale soluției, ceea ce indică de fapt concentrația acesteia. Puteți vedea că cerneala se mișcă de la zone cu concentrație mai mare la cele cu concentrație mai mică, iar rata acestei mișcări este proporțională cu coeficientul de difuzie al cernelei în apă.
Mișcări aleatorii
Temperatura este o măsură a mișcărilor aleatorii ale moleculelor. Pe măsură ce moleculele de apă se mișcă la întâmplare într-un amestec cu cerneală, acestea se bat în molecule de cerneală, determinându-le să se miște și aleatoriu. În locurile în care există mai multe molecule de cerneală, există mai multe coliziuni cu moleculele de apă care bat moleculele de cerneală în alte locuri. Drept urmare, în medie, moleculele de cerneală se mută din zone cu mai multe molecule (concentrație mai mare) în zone cu molecule mai puține (concentrație mai mică).
Coeficient de difuzie
Cu cât temperatura apei este mai mare, cu atât moleculele se mișcă mai repede. Aceasta are ca rezultat ciocniri din ce în ce mai grele. În consecință, coeficientul de difuzie este proporțional cu temperatura. Cât de mult se deplasează fiecare moleculă de cerneală după o coliziune depinde de diametrul său, deoarece moleculele mai mari încetinesc mai mult din frecare în comparație cu moleculele mai mici. Fricțiunea intrinsecă într-un fluid se numește vâscozitate. Astfel, coeficientul de difuzie este invers proporțional atât cu diametrul moleculelor, cât și cu vâscozitatea lichidelor.
Entropie și difuzie
A doua lege a termodinamicii afirmă că entropia tinde să crească. Entropia este o măsură a cât de dezordonate, dispersate sau aranjate la întâmplare sunt lucrurile. Pe măsură ce cerneala se diferențiază de o picătură concentrată, moleculele devin mai răspândite și distribuite la întâmplare. Așadar, pe măsură ce cerneala difuzează, entropia sistemului crește.