هل سبق لك أن رأيت جحافل من البراغيش الصغيرة المزعجة تحشد عشوائياً في سماء المنطقة؟ يبدو أحيانًا أنهم معلقون في الهواء بلا حراك. من ناحية ، هذا السرب بلا حراك ، ومن ناحية أخرى ، تتحرك الحشرات الموجودة بداخله باستمرار لليمين ، واليسار ، والأعلى ، وللأسفل ، وتتصادم باستمرار مع بعضها البعض وتتشتت مرة أخرى داخل هذه السحابة ، كما لو كانت هناك قوة غير مرئية تمسكها ببعضها البعض.
حركات الجزيئات فوضوية بالمثل ، بينما يحتفظ الجسم بشكل مستقر. تسمى هذه الحركة بالحركة الحرارية للجزيئات.
الحركة البراونية
في عام 1827 ، استخدم عالم النبات البريطاني الشهير روبرت براون مجهرًا لدراسة سلوك جزيئات حبوب اللقاح المجهرية في الماء. ولفت الانتباه إلى حقيقة أن الجسيمات تتحرك باستمرار في فوضى وتتحدى الترتيب المنطقي ، وهذه الحركة العشوائية لا تعتمد على أي شيء.حركة السائل الذي كانوا فيه ، ولا من تبخره. وصفت أصغر جزيئات حبوب اللقاح مسارات معقدة وغامضة. من المثير للاهتمام أن شدة هذه الحركة لا تقل بمرور الوقت ولا تتعلق بالخصائص الكيميائية للوسط ، بل تزداد فقط إذا انخفضت لزوجة هذا الوسط أو حجم الجسيمات المتحركة. بالإضافة إلى ذلك ، تؤثر درجة الحرارة بشكل كبير على سرعة حركة الجزيئات: فكلما زادت ، زادت سرعة حركة الجزيئات.
انتشار
منذ زمن بعيد أدرك الناس أن جميع المواد في العالم تتكون من أصغر الجزيئات: أيونات ، ذرات ، جزيئات ، وهناك فجوات بينها ، وهذه الجسيمات تتحرك بشكل دائم وعشوائي.
الانتشار هو نتيجة للحركة الحرارية للجزيئات. يمكننا أن نلاحظ الأمثلة في كل مكان تقريبًا في الحياة اليومية: سواء في الحياة اليومية أو في الحياة البرية. هذا هو انتشار الروائح ، لصق العديد من الأجسام الصلبة ، خلط السوائل.
من الناحية العلمية ، الانتشار هو ظاهرة تغلغل جزيئات مادة واحدة في الفجوات بين جزيئات مادة أخرى.
الغازات والانتشار
أبسط مثال على انتشار الغازات هو الانتشار السريع إلى حد ما للروائح (اللطيفة وغير اللطيفة) في الهواء.
قد يكون انتشار الغازات في غاية الخطورة ، بسبب هذه الظاهرة يحدث التسمم بأول أكسيد الكربون والغازات السامة الأخرى بسرعة البرق.
انتشار في السوائل
بينما يحدث الانتشار في الغازات بسرعة ، غالبًا في ثوانٍ ، يستغرق الانتشار في السوائل دقائق كاملة وفي بعض الأحيان حتى ساعات. يعتمد على الكثافة ودرجة الحرارة.
أحد الأمثلة على الانتشار في السوائل هو الانحلال السريع جدًا للأملاح والكحول والأحماض ، وتشكيل محاليل متجانسة في وقت قصير.
انتشار في المواد الصلبة
في المواد الصلبة ، يكون الانتشار هو الأصعب ، في درجة حرارة الغرفة العادية أو في الخارج يكون غير مرئي. في جميع الكتب المدرسية الحديثة والقديمة ، توصف التجارب باستخدام ألواح الرصاص والذهب كمثال على انتشار المواد الصلبة. أظهرت هذه التجربة أنه بعد أكثر من أربع سنوات فقط ، تغلغلت كمية ضئيلة من الذهب في الرصاص ، وتوغل الرصاص في الذهب حتى عمق لا يزيد عن خمسة ملليمترات. يرجع هذا الاختلاف إلى حقيقة أن كثافة الرصاص أعلى بكثير من كثافة الذهب.
وبالتالي ، فإن سرعة وكثافة الانتشار تعتمد على كثافة المادة وسرعة الحركة الفوضوية للجزيئات ، وتعتمد السرعة بدورها على درجة الحرارة. يكون الانتشار أكثر كثافة وأسرع في درجات الحرارة المرتفعة
أمثلة على الانتشار في الحياة اليومية
لا نفكر حتى في حقيقة أننا نواجه ظاهرة الانتشار كل يوم تقريبًا في كل خطوة. هذا هو السبب في أن هذه الظاهرة تعتبر من أكثر الظواهر أهمية وإثارة للاهتمام في الفيزياء.
أحد أبسط أمثلة الانتشار في الحياة اليومية هو إذابة السكر في الشاي أو القهوة. إذا وضعت قطعة من السكر في كوب من الماء المغلي ، فستختفي بعد فترة من دون أثر ، بينما حتى حجم السائلعمليا لم يتغير
إذا نظرت حولك بعناية ، يمكنك العثور على العديد من الأمثلة على الانتشار التي تجعل حياتنا أسهل:
- إذابة مسحوق الغسيل ، برمنجنات البوتاسيوم ، ملح ؛
- رش معطرات الجو ؛
- بخاخات الحلق ؛
- غسل الأوساخ من على سطح الكتان ؛
- خلط الألوان من قبل الفنان ؛
- عجن العجين
- تحضير المرق الغني والشوربات والمرق والكومبوت الحلو ومشروبات الفاكهة
في عام 1638 ، عند عودته من منغوليا ، قدم السفير فاسيلي ستاركوف القيصر الروسي ميخائيل فيدوروفيتش كهدية مع ما يقرب من 66 كجم من الأوراق المجففة برائحة لاذعة غريبة. أحب سكان موسكو الذين لم يجربوه من قبل هذا النبات المجفف كثيرًا ، وما زالوا يستخدمونه بسرور. هل تعرفت عليه طبعا هذا شاي يخمر بسبب ظاهرة الانتشار.
أمثلة على الانتشار في البيئة
دور الانتشار في العالم من حولنا كبير جدا. أحد أهم أمثلة الانتشار هو الدورة الدموية في الكائنات الحية. يدخل الأكسجين من الهواء إلى الشعيرات الدموية الموجودة في الرئتين ، ثم يذوب فيها وينتشر في جميع أنحاء الجسم. بدوره ، ينتشر ثاني أكسيد الكربون من الشعيرات الدموية إلى الحويصلات الهوائية في الرئتين. المغذيات المنبعثة من الطعام تنتشر في الخلايا.
في أنواع النباتات العشبية ، يحدث الانتشار من خلال سطحها الأخضر بالكامل ، في النباتات المزهرة الكبيرة - من خلال الأوراق والسيقان والشجيرات والأشجار - من خلال الشقوقفي لحاء الجذوع والفروع والعدس
بالإضافة إلى ذلك ، مثال على الانتشار في العالم الخارجي هو امتصاص الماء والمعادن المذابة فيه بواسطة نظام جذر النباتات من التربة.
إن الانتشار هو السبب في أن تكوين الغلاف الجوي السفلي غير متجانس ويتكون من عدة غازات.
لسوء الحظ ، في عالمنا غير الكامل ، هناك عدد قليل جدًا من الأشخاص الذين لا يعرفون ما هي الحقنة ، والتي تُعرف أيضًا باسم "الحقن". هذا النوع من العلاج المؤلم والفعال يعتمد أيضًا على ظاهرة الانتشار.
التلوث البيئي: التربة ، الهواء ، المسطحات المائية - هذه أيضًا أمثلة على الانتشار في الطبيعة.
غيوم بيضاء تذوب في السماء الزرقاء ، محبوب جدًا من قبل الشعراء في جميع الأوقات - إنها أيضًا منتشرة معروفة لكل طالب في المدارس المتوسطة والثانوية!
إذن ، الانتشار شيء لن تكون حياتنا بدونه أكثر صعوبة فحسب ، بل شبه مستحيلة.
