Kati ya matukio mengi katika fizikia, mchakato wa uenezaji ni mojawapo ya rahisi na inayoeleweka zaidi. Baada ya yote, kila asubuhi, akijitayarisha chai au kahawa yenye harufu nzuri, mtu ana fursa ya kuchunguza majibu haya katika mazoezi. Hebu tujifunze zaidi kuhusu mchakato huu na masharti ya kutokea kwake katika majimbo tofauti ya jumla.
usambazaji ni nini
Neno hili hurejelea kupenya kwa molekuli au atomi za dutu moja kati ya vitengo sawa vya kimuundo vya kingine. Katika hali hii, mkusanyiko wa misombo ya kupenya husawazishwa.
Mchakato huu ulielezewa kwa mara ya kwanza kwa kina na mwanasayansi wa Ujerumani Adolf Fick mnamo 1855
Jina la neno hili limeundwa kutoka kwa nomino ya Kilatini ya usemi diffusio (mwingiliano, mtawanyiko, usambazaji).
Mtawanyiko katika kimiminika
Mchakato unaozingatiwa unaweza kutokea kwa dutu katika hali zote tatu za muunganisho: gesi, kioevu na kigumu. Kwa mifano ya vitendo ya hii, angalia tujikoni.
Borscht ya kuchemsha kwenye jiko ni mojawapo. Chini ya ushawishi wa hali ya joto, molekuli za glucosin betanin (dutu kwa sababu ambayo beets zina rangi nyekundu kama hiyo) huguswa sawasawa na molekuli za maji, na kuipa rangi ya kipekee ya burgundy. Kesi hii ni mfano wa mtawanyiko katika vimiminika.
Mbali na borscht, mchakato huu unaweza pia kuonekana katika glasi ya chai au kahawa. Vinywaji hivi vyote viwili vina kivuli kizuri sana kwa sababu ya ukweli kwamba majani ya chai au chembe za kahawa, zikiyeyuka ndani ya maji, huenea sawasawa kati ya molekuli zake, na kuipaka rangi. Kitendo cha vinywaji vyote maarufu vya papo hapo vya miaka ya tisini vimejengwa kwa kanuni sawa: Yupi, Alika, Zuko.
Muingiliano wa gesi
Kuendelea kuangalia zaidi udhihirisho wa mchakato unaohusika jikoni, inafaa kunusa na kufurahia harufu ya kupendeza inayotoka kwenye kundi la maua mapya kwenye meza ya kulia. Kwa nini haya yanatokea?
Atomi na molekuli zinazobeba harufu ziko katika mwendo amilifu na, kwa sababu hiyo, huchanganywa na chembe chembe ambazo tayari ziko angani, na hutawanywa kwa usawa katika ujazo wa chumba.
Hii ni onyesho la mgawanyiko wa gesi. Inafaa kumbuka kuwa uvutaji hewa wenyewe pia ni wa mchakato unaozingatiwa, pamoja na harufu ya kupendeza ya borscht iliyopikwa hivi karibuni jikoni.
Mtawanyiko katika yabisi
Meza ya jikoni yenye maua imefunikwa kwa kitambaa cha meza cha njano nyangavu. Alipata kivuli sawa na shukrani kwauwezo wa kueneza kupita kwenye yabisi.
Mchakato wa kutoa turubai kivuli sawa hufanyika katika hatua kadhaa kama ifuatavyo.
- Chembe za rangi ya manjano zilizotawanywa kwenye tanki la wino kuelekea nyenzo yenye nyuzinyuzi.
- Kisha zilimezwa na uso wa nje wa kitambaa kilichotiwa rangi.
- Hatua iliyofuata ilikuwa tena kueneza rangi, lakini wakati huu kwenye nyuzi za wavuti.
- Katika fainali, kitambaa kilirekebisha chembechembe za rangi, hivyo kuwa na rangi.
Mtawanyiko wa gesi kwenye metali
Kwa kawaida, tukizungumza kuhusu mchakato huu, zingatia mwingiliano wa dutu katika hali sawa ya mkusanyiko. Kwa mfano, kueneza katika yabisi, yabisi. Ili kuthibitisha jambo hili, jaribio linafanywa na sahani mbili za chuma zilizopigwa dhidi ya kila mmoja (dhahabu na risasi). Kuingiliana kwa molekuli zao huchukua muda mrefu sana (milimita moja katika miaka mitano). Utaratibu huu hutumika kutengeneza vito visivyo vya kawaida.
Hata hivyo, michanganyiko katika hali tofauti za jumla pia inaweza kueneza. Kwa mfano, kuna mgawanyiko wa gesi katika yabisi.
Wakati wa majaribio ilithibitishwa kuwa mchakato kama huo hufanyika katika hali ya atomiki. Ili kuiwasha, kama sheria, unahitaji ongezeko kubwa la joto na shinikizo.
Mfano wa mtawanyiko huo wa gesi katika yabisi ni ulikaji wa hidrojeni. Inajidhihirisha katika hali ambapoAtomu za hidrojeni (Н2) ambazo zimetokea wakati wa mmenyuko fulani wa kemikali chini ya ushawishi wa joto la juu (kutoka nyuzi 200 hadi 650 Selsiasi) hupenya kati ya chembe za miundo ya chuma.
Mbali na hidrojeni, uenezaji wa oksijeni na gesi zingine pia unaweza kutokea katika vitu vizito. Utaratibu huu, usioonekana kwa macho, husababisha madhara mengi, kwa sababu miundo ya chuma inaweza kuanguka kwa sababu yake.
Mtawanyiko wa vimiminika katika metali
Hata hivyo, si molekuli za gesi pekee zinazoweza kupenya ndani ya vitu vikali, bali pia vimiminika. Kama ilivyo kwa hidrojeni, mara nyingi mchakato huu husababisha kutu (inapokuja kwenye metali).
Mfano asilia wa usambaaji wa kimiminika katika vitu vikali ni kutu ya metali kwa kuathiriwa na maji (H2O) au miyeyusho ya elektroliti. Kwa wengi, mchakato huu unajulikana zaidi chini ya jina la kutu. Tofauti na kutu ya hidrojeni, kiutendaji inabidi ikutane mara nyingi zaidi.
Masharti ya kuongeza kasi ya usambaaji. Mgawo wa usambazaji
Baada ya kushughulika na vitu ambavyo mchakato unaozingatiwa unaweza kutokea, inafaa kujifunza kuhusu hali ya kutokea kwake.
Kwanza kabisa, kasi ya usambaaji inategemea hali ya jumla ya dutu zinazoingiliana. Kadiri msongamano wa nyenzo ambapo majibu hutokea, ndivyo kasi yake inavyopungua.
Kuhusiana na hili, usambaaji katika vimiminika na gesi utakuwa amilifu zaidi kila wakati kuliko katika yabisi.
Kwa mfano, kama fuwelepermanganate ya potasiamu KMnO4 (permanganate ya potasiamu) tupa ndani ya maji, zitaipa raspberry rangi nzuri. katika dakika chache Rangi. Hata hivyo, ukinyunyiza fuwele za KMnO4 kwenye kipande cha barafu na kuiweka yote kwenye jokofu, baada ya saa chache, pamanganeti ya potasiamu itafanya. imeshindwa kupaka rangi H 2O.
Kutoka kwa mfano uliopita, hitimisho moja zaidi kuhusu hali ya usambaaji linaweza kutolewa. Mbali na hali ya kujumlisha, halijoto pia huathiri kasi ya kupenya kwa chembe.
Ili kuzingatia utegemezi wa mchakato unaozingatiwa, inafaa kujifunza kuhusu dhana kama vile mgawo wa usambaaji. Hili ndilo jina la sifa ya kiasi cha kasi yake.
Katika fomula nyingi, inaonyeshwa kwa herufi kubwa ya Kilatini D na katika mfumo wa SI inapimwa kwa mita za mraba kwa sekunde (m² / s), wakati mwingine kwa sentimita kwa sekunde (cm2 /m).
Mgawo wa usambaaji ni sawa na kiasi cha maada iliyotawanyika kupitia uso wa kitengo kwa kitengo cha muda, mradi tofauti ya msongamano kwenye nyuso zote mbili (iliyo katika umbali sawa na urefu wa kitengo) ni sawa na moja. Vigezo vinavyobainisha D ni sifa za dutu ambamo mchakato wenyewe wa kutawanya chembe hufanyika, na aina yao.
Mtegemezi wa mgawo kwenye halijoto unaweza kuelezewa kwa kutumia mlingano wa Arrhenius: D=D0exp(-E/TR).
Katika fomula inayozingatiwa E ni nishati ya chini inayohitajika ili kuwezesha mchakato; T - joto (kipimo katika Kelvin, si Celsius); R-gesi tabia ya kudumu ya gesi bora.
Kando na yote yaliyo hapo juu, kasi ya usambaaji katika vitu vibisi, vimiminika katika gesi huathiriwa na shinikizo na mionzi (inductive au high-frequency). Kwa kuongeza, mengi inategemea uwepo wa dutu ya kichocheo, mara nyingi hufanya kama kichochezi cha kuanza kwa mtawanyiko hai wa chembe.
Mlinganyo wa kueneza
Tukio hili ni aina fulani ya mlinganyo wa sehemu tofauti.
Lengo lake ni kupata utegemezi wa mkusanyiko wa dutu kwenye saizi na viwianishi vya nafasi (ambamo inatawanyika), pamoja na wakati. Katika hali hii, mgawo uliotolewa unaangazia upenyezaji wa kati kwa majibu.
Mara nyingi, mlinganyo wa mtawanyiko huandikwa kama ifuatavyo: ∂φ (r, t)/∂t=∇ x [D(φ, r) ∇ φ (r, t)].
Ndani yake φ (t na r) ni msongamano wa dutu inayotawanya kwa uhakika r kwa wakati t. D (φ, r) - mgawo wa uenezaji wa jumla katika msongamano φ katika uhakika r.
∇ - opereta tofauti ya vekta ambayo vijenzi vyake ni sehemu ya derivatives katika kuratibu.
Wakati mgawo wa usambaaji unategemea msongamano, mlinganyo huo hauna mstari. Wakati sio - mstari.
Baada ya kuzingatia ufafanuzi wa usambaaji na vipengele vya mchakato huu katika mazingira tofauti, inaweza kuzingatiwa kuwa una pande chanya na hasi.
