Az ételfesték a vízben történő diffúziót szemlélteti. A diffúzió a molekulák keverése véletlenszerű mozgásuk miatt, akár folyadékban, akár gázban. Mivel a hideg vízben lévő molekulák mozgási energiája kevesebb, mint a meleg vízben, a diffúzió folyamata sokkal lassabb, mint a meleg vízben. De az ételfesték nem véletlenszerű mozgást is mutathat, például a víz konvekcióval történő felkavarását.
TL; DR (túl hosszú; Nem olvastam)
TL; DR: A főzőpohár közepébe felvett ételfesték az aljára süllyed. Ha megkeveri a hideg vizet, vagy a színezéket meleg vízhez adja, sokkal gyorsabban diffundál.
A diffúzió mechanizmusa
A diffúzió nem igényel keverést, például keverést, bár a keverés felgyorsítja a folyamatot. Vízben lévő ételfesték esetén a víz oldószer, míg az ételfesték oldott anyag. Miután keveredtek, megoldást készítenek. A diffúzió időbe telik, bár mennyi idő függ az egymás között véletlenszerűen pattogó molekulák kinetikus energiájától. Ez a véletlenszerű pattogás - az úgynevezett Brown-mozgás - az atomok rezgéséből származik, amit annál gyorsabban és erősebben végeznek. E mozgások végeredménye az idő múlásával a végső, egységes megoldás.
Keverés fajlagos súlykülönbség alapján
•••Dankingphotography / iStock / Getty Images
Az ételfesték fajlagos tömege vagy relatív sűrűsége valamivel nagyobb, mint a vízé, ezért mielőtt diffúzálódna, még inkább a vízbe süllyed. Amikor a víz hideg, és a diffúzió sebessége lassabb, az ételfesték több része együtt marad a tartály aljára hulló tollban. Magában hagyva és zavartalanul alul réteget képezhet; A Brown-mozgás miatt azonban nem lesz élesen meghatározott határ a víz és a szín között. A molekulák véletlenszerű mozgása fokozatosan diffundálja a színt a vízbe. A keverés felgyorsítja a diffúzió folyamatát.
Keverés konvekcióval
Ha a víztartály melegebb vagy hűvösebb, mint a környezeti levegő, akkor konvektív áramlási mintázat alakul ki, amint a víz megközelíti a környezeti hőmérsékletet. Meleg környezetben hideg víz esetén a tartály oldalai hőt vezetnek a víz perifériájára. A hűvös, sűrűbb víz a közepén süllyed. Az ehhez a süllyedő középső oszlophoz hozzáadott ételfesték a konvektív áramlást a tartály aljára viszi, de azután az áramlást az oldalakon is felfelé vezeti, visszafelé a tetejére, hogy újra körbejárjon. Ez az áramlás az oldat keverését szolgálja, felgyorsítva a diffúziót.
Mi történik, ha a víz megváltozik?
Hasonlítsa össze a hő és a sűrűség hatását az ételfesték diffúziójára. Próbálja ki egymás mellett a diffúzió összehasonlítását hideg vízben és meleg vízben. A diffúzió sokkal lassabban megy végbe a hideg vízben. Próbáljon feloldani egy fél kanál sót vízben, majd ejtse le az ételfestéket. A színezés továbbra is diffúz, de nem süllyed el, mert a sós víz nagyobb fajsúlyú. Próbáljon hőforrást, például izzólámpát elhelyezni az üveg egyik oldalán, és várjon néhány percet, mielőtt ledobja a színt. Meghajtja - és ezáltal láthatóvá teszi - a konvektív áramlást.
