Sisältö
Muste diffundoituu vedessä vesi- ja mustemolekyylien satunnaisen liikkeen takia. Suuressa mittakaavassa emme näe yksittäisten molekyylien liikkuvan. Sen sijaan näemme, kuinka tumma muste on liuoksen eri kohdissa, mikä tosiasiallisesti osoittaa sen pitoisuuden. Voit nähdä musteen siirtyvän korkeamman pitoisuuden alueilta pienemmän pitoisuuden alueille, ja tämän liikkeen nopeus on verrannollinen musteen diffuusiokertoimeen vedessä.
Satunnaiset liikkeet
Lämpötila on molekyylien satunnaisten liikkeiden mitta. Kun vesimolekyylit liikkuvat satunnaisesti seoksessa musteen kanssa, ne törmäävät mustemolekyyleihin aiheuttaen myös niiden liikkumisen satunnaisesti. Paikoissa, joissa on enemmän mustemolekyylejä, on enemmän törmäyksiä vesimolekyylien kanssa, jotka törmäävät mustemolekyylejä muihin paikkoihin. Seurauksena on, että mustemolekyylit siirtyvät keskimäärin alueilta, joilla on enemmän molekyylejä (korkeampi konsentraatio) alueisiin, joissa on vähemmän molekyylejä (alempi konsentraatio).
Diffuusiokerroin
Mitä korkeampi veden lämpötila on, sitä nopeammin molekyylit liikkuvat. Tämä johtaa enemmän ja vaikeampiin törmäyksiin. Näin ollen diffuusiokerroin on verrannollinen lämpötilaan. Se, kuinka pitkälle jokainen mustemolekyyli liikkuu törmäyksen jälkeen, riippuu sen halkaisijasta, koska suuret molekyylit hidastavat enemmän kitkaa pienempiin molekyyleihin verrattuna. Nesteen luontaista kitkaa kutsutaan viskositeetiksi. Siten diffuusiokerroin on käänteisesti verrannollinen sekä molekyylien halkaisijaan että nesteiden viskositeettiin.
Entropia ja diffuusio
Termodynamiikan toisen lain mukaan entropialla on taipumus kasvaa. Entropia on mitta siitä, kuinka epäjärjestyneet, hajaantuneet tai sattumanvaraisesti asiat ovat. Kun muste diffundoitu väkevästä pisarasta, molekyylit jakautuvat enemmän ja jakautuvat satunnaisesti. Joten musteen leviämisen myötä järjestelmän entropia kasvaa.