Диффузия в жидкостях и газах    

    Диффузия паров бромаНалейте некоторое количество насыщенного (темно-голубого) раствора медного купороса в высокий лабораторный стакан. При растворении кристаллов медного купороса (соли) в воде происходит распад его на ионы Cu2+ и SO2-4 . Ионы Cu2+ ответственны за голубую окраску раствора. Затем осторожно с помощью пипетки налейте поверх раствора медного купороса слой воды.

    Накройте стакан бумажным фильтром и не прикасайтесь к нему несколько дней. В первоначальный момент водный слой будет находиться над раствором медного купороса (рис. 1.11, а), поскольку он менее плотен. Однако со временем пограничная линия начнет довольно быстро исчезать, и через несколько дней раствор станет однородного бледно-голубого цвета (рис. 1.11, б).

    Это перемешивание может быть объяснено беспорядочным движением во всех направлениях молекул воды и ионов Cu2+ и SO2-4. Через несколько дней молекулы и ионы полностью перемешаются, и цвет раствора станет бледнее. Говорят, что две жидкости диффундируют друг в друга.

    Диффузия — это хаотическое движение молекул (ионов) из области с высокой их концентрацией в область с их меньшей концентрацией. Преимущественное передвижение молекул воды из водного слоя в слой раствора медного купороса происходит вследствие того, что концентрация молекул в верхнем слое воды больше, чем в растворе медного купороса. Точно так же движение ионов из слоя раствора медного купороса в водный слой идет активнее вследствие большого перепада концентрации ионов в слоях.

    Диффузия Cu
    Сосуд с коричневым газом брома и сосуд с воздухом разделены перегородкой и помещены в вытяжной шкаф. Два открытых конца сосудов совмещаются и перегородка убирается, газообразный бром быстро проникает (диффундирует) в воздух, и содержимое обоих сосудов становится одинакового бледно-коричневого цвета. Рисунок 1.12, а показывает, как молекулы брома и воздуха, хаотически двигаясь и соударяясь, заполняют все свободное пространство.
    Когда пространство, имеющееся для молекул, увеличено вдвое, т. е. убрана перегородка (рис. 1.12, б), молекулы брома переходят в пространство, содержащее воздух, в большем количестве, чем возвращаются, вследствие их исходно высокой концентрации в левом сосуде. Точно так же молекулы воздуха переходят в сосуд с бромом в большем количестве, чем возвращаются, из-за их исходно высокой концентрации в правом сосуде. То, что два газа перемешиваются в течение секунд, говорит о быстром движении их молекул.
    Демонстрация взаимного проникновения двух газов проводится при горизонтальном, а не вертикальном положении сосудов, так как при этом уменьшается возможность перемешивания газов вследствие различной их плотности. (Менее плотный газ поднимется в более плотный.)
Copyright © 2011-2014  globalphysics.ru
All Rights Reserved