Inhoud
Inkt diffundeert in water vanwege de willekeurige beweging van water en inktmoleculen. Op grote schaal zien we de afzonderlijke moleculen niet bewegen. In plaats daarvan zien we hoe donker de inkt op verschillende punten in de oplossing is, wat eigenlijk de concentratie aangeeft. U kunt de inkt zien bewegen van gebieden met een hogere concentratie naar die met een lagere concentratie, en de snelheid van deze beweging is evenredig met de diffusiecoëfficiënt van de inkt in water.
Willekeurige bewegingen
Temperatuur is een maat voor de willekeurige bewegingen van moleculen. Terwijl watermoleculen willekeurig bewegen in een mengsel met inkt, botsen ze tegen de inktmoleculen, waardoor ze ook willekeurig bewegen. Op plaatsen waar meer inktmoleculen zijn, zijn er meer botsingen met watermoleculen die de inktmoleculen naar andere plaatsen stoten. Als gevolg hiervan bewegen de inktmoleculen gemiddeld van gebieden met meer moleculen (hogere concentratie) naar gebieden met minder moleculen (lagere concentratie).
Diffusie-coëfficient
Hoe hoger de temperatuur van het water, hoe sneller de moleculen bewegen. Dit resulteert in meer en hardere botsingen. Bijgevolg is de diffusiecoëfficiënt evenredig met de temperatuur. Hoe ver elke inktmolecule na een botsing beweegt, hangt af van zijn diameter, omdat grotere moleculen meer vertragen door wrijving in vergelijking met kleinere moleculen. De intrinsieke wrijving in een vloeistof wordt viscositeit genoemd. Aldus is de diffusiecoëfficiënt omgekeerd evenredig met zowel de diameter van de moleculen als de viscositeit van de vloeistoffen.
Entropie en diffusie
De tweede wet van de thermodynamica stelt dat entropie de neiging heeft toe te nemen. Entropie is een maat voor hoe ongeordende, verspreide of willekeurig gerangschikte dingen zijn. Naarmate inkt diffundeert van een geconcentreerde druppel, worden de moleculen meer verspreid en willekeurig verdeeld. Dus als inkt diffundeert, neemt de entropie van het systeem toe.