Toiduvärvid illustreerivad vees difusiooni. Difusioon on molekulide segunemine nende juhusliku liikumise tõttu, kas vedelikus või gaasis. Kuna külmas vees olevatel molekulidel on vähem kineetilist energiat kui soojas vees, on difusiooniprotsess palju aeglasem kui soojas vees. Kuid toiduvärvid võivad näidata ka juhuslikku liikumist, näiteks vee segamist konvektsiooniga.
TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)
TL; DR: Külma veega keeduklaasi keskele lisatud toiduvärvid vajuvad põhja. Kui segate külma vett või lisate värvainet sooja vette, hajub see palju kiiremini.
Difusioonimehhanism
Difusioon ei vaja segamist, näiteks segamist, kuigi segamine kiirendab protsessi. Vees olevate toiduvärvide puhul on vesi lahustiks, toiduvärv aga lahustunud ainena. Kui nad on segunenud, teevad nad lahenduse. Difusioon võtab aega, ehkki kui palju aega sõltub juhuslikult üksteise vahel põrkuvate molekulide kineetilisest energiast. See juhuslik põrkamine - nn Browni liikumine - tuleneb aatomite vibreerimisest, mida nad teevad kiiremini ja raskemini, seda kuumemad nad on. Nende liikumiste lõpptulemus on aja jooksul lõplik ja ühtlane lahendus.
Segamine erikaalu järgi
•••Dankingphotography / iStock / Getty Images
Toiduvärvil on veidi suurem erikaal või suhteline tihedus kui vees, nii et enne selle hajutamist jõuab see vette vajuda. Kui vesi on külm ja difusiooni kiirus on aeglasem, jääb suurem osa toiduvärvidest kokku anuma põhja langevas ploomis. Üksi jäetud ja segamatuna võib see moodustada põhjas kihi; Browni liikumise tõttu ei ole vee ja värvuse vahel aga teravalt määratletud piiri. Molekulide juhuslik liikumine hajutab värvi järk-järgult vette. Segamine kiirendab difusiooniprotsessi.
Segamine konvektsiooni teel
Kui veemahuti on ümbritsevast õhust soojem või jahedam, tekivad veekeskkonna temperatuurile lähenemisel konvektiivsed voolumustrid. Külma vee korral soojas keskkonnas juhivad anuma küljed soojust vee äärealadele. Jahe tihedam vesi keskel vajub. Sellele vajuvale keskkolonnile lisatud toiduvärvid viivad konvektiivse voolu konteineri põhja, kuid seejärel sõidavad voolu ka külgedelt ülespoole tagasi, et uuesti ringi liikuda. Selle voolu abil segatakse lahust, kiirendades difusiooni.
Mis juhtub, kui vett muudetakse?
Võrrelge kuumuse ja tiheduse mõju toiduvärvide difusioonile. Proovige külma ja sooja vee difusiooni võrdlust. Difusioon toimub külmas vees palju aeglasemalt. Proovige pool lusikatäit soola vees lahustada ja seejärel tilgutage toiduvärv. Värvus hajub endiselt, kuid see ei vaju, sest soolase vee erikaal on suurem. Proovige asetada kuumuse allikas, näiteks hõõguv valgus, vastu klaasi ühte külge ja oodake mõni minut enne värvi langemist. See sõidab - ja muudab seeläbi nähtavaks - konvektiivse voolu.