Apskritai, difuzija tiesiog reiškia medžiagos ar kokybės išplitimą iš santykinai didelės koncentracijos srities į mažesnės koncentracijos sritį. Šis terminas dažniausiai vartojamas apibūdinti procesui, kai skirtingų tipų molekulės pasiekia vienodą koncentraciją, iš pradžių pasiskirstę netolygiai, atsitiktinai judant. Tai kartais vadinama molekuline difuzija ir atlieka pagrindinį vaidmenį daugelyje fizikos, chemijos ir biologijos sričių. Tai glaudžiai susijusi su tuo, kaip ląstelės pasisavina maistines medžiagas, todėl be jo gyvybė negalėtų egzistuoti. Šis terminas taip pat gali reikšti šilumos ar šviesos sklaidą arba, socialinių mokslų kontekste, idėjų ar inovacijų sklaidą visuomenėje.
Molekulinė difuzija
Molekulės nuolat juda dėl šilumos buvimo; net esant labai žemai temperatūrai, yra šiek tiek šilumos energijos, kuri suteikia dalelėms šiluminį judėjimą. Kietose dalelėse dalelės laikomos santykinai standžioje struktūroje ir negali nuklysti per toli nuo pradinės padėties, tačiau skysčiuose ir dujose jos gali laisvai judėti mažiau ribotai. Šis judėjimas yra atsitiktinis, nes molekulės nuolat atsimuša viena nuo kitos, todėl nėra bendro modelio. Šis atsitiktinis judėjimas leidžia difuzijai įvykti. Reiškinio atsiradimo greitis didėja didėjant temperatūrai, nes didėja dalelių judėjimo greitis.
Jei dvi skirtingos tos pačios temperatūros dujos susiliečia viena su kita, laikui bėgant atsitiktinis jų molekulių judėjimas privers jas maišytis tol, kol pasiskirstys tolygiai, be jokio išorinio veiksnio įtakos. Panašų reiškinį dažnai galima pastebėti naudojant du skirtingus skysčius, tačiau kartais dėl cheminių veiksnių skysčiai nesusimaišys. Pavyzdžiui, į vandenį įpylus augalinio aliejaus, nebus difuzija. Kai kieta medžiaga ištirpsta skystyje, jos molekulės išsisklaidys visame skystyje.
Maišytuose skysčiuose difuzija gali būti stebima, jei skysčiai yra skirtingų spalvų. Tačiau šio reiškinio nereikėtų painioti su konvekcija arba advekcija, kuri apima masinį skysčių judėjimą srovėmis, kurioms reikalingas energijos šaltinis. Difuzija yra viena iš formų, kurią mokslininkai vadina pasyviuoju transportu, ty judėjimu, kuris vyksta nereikalaujant jokios papildomos energijos. Dažnai cituojamame pavyzdyje, kai į stiklinę vandens įlašinamas spalvotų dažų lašas, didžioji dalis susimaišymo iš tikrųjų vyksta dėl srovių, kurias sukuria pradinis dažų lašo judėjimas veikiant gravitacijai. Eksperimentuose, kurie pašalina šį ir panašų poveikį, galima pastebėti tikrąją difuziją; pavyzdžiui, spalvotas vanduo pasklinda per gelį, tačiau tai daug lėtesnis procesas.
Svarba gyvybei
Difuzija taip pat vaidina svarbų vaidmenį procesuose, susijusiuose su ląstelės gyvybe, ypač maistinių medžiagų, aminorūgščių ir kitų būtinų medžiagų pernešimu iš vienos vietos į kitą. Osmosas, procesas, kurio metu molekulės pernešamos per atskirų augalų ir gyvūnų ląstelių sienas ir membranas, yra difuzijos forma. Ląstelės sienelė yra selektyviai pralaidi membrana, per kurią tam tikros molekulės gali praeiti, bet kitos ne. Jei vienoje membranos pusėje yra didelės koncentracijos tirpalas, o kitoje pusėje yra mažesnės koncentracijos tirpalas, tirpiklis linkęs judėti į didesnės koncentracijos sritį, kol abu tirpalai pasieks pusiausvyrą. . Tai gali įvykti tik tuo atveju, jei ištirpusios medžiagos – ištirpusios medžiagos – molekulės yra didesnės nei tirpiklio. Mažesnės tirpiklio molekulės gali prasiskverbti pro membraną, o didesnės yra per didelės, kad tai padarytų, ir turi likti kitoje pusėje.
Kitos difuzijos formos
Difuzija taip pat gali reikšti šilumos pasklidimą per kietą medžiagą, nors tai paprastai vadinama laidumu, ir šviesos sklidimą per permatomą medžiagą – pavyzdžiui, matinį stiklą lemputėje, kuri naudojama „išsklaidytai“ šviesai. malonus akiai. Išskyrus fizikos kontekstą, šis terminas gali būti vartojamas apibūdinti idėjos ar naujoviškos technologijos plitimą per gyventojus per kontaktą tarp žmonių, atitikimą grupėje arba stebint naudą, kurią jie teikia kitiems.