Maisto dažai iliustruoja difuziją vandenyje. Difuzija - tai molekulių maišymasis dėl jų atsitiktinio judėjimo skystyje ar dujose. Kadangi molekulės šaltame vandenyje turi mažiau kinetinės energijos nei šiltame vandenyje, difuzijos procesas vyksta daug lėčiau nei šiltame vandenyje. Maisto dažikliai taip pat gali parodyti atsitiktinius judesius, pavyzdžiui, vandens maišymą konvekcijos būdu.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
TL; DR: Maisto spalvos, įdėtos į šalto vandens stiklinės centrą, nuguls į dugną. Maišydami šaltą vandenį arba įpildami dažų į šiltą vandenį, jie pasklis daug greičiau.
Difuzijos mechanizmas
Difuzijai nereikia maišyti, pavyzdžiui, maišyti, nors maišymas pagreitina procesą. Jei maisto dažikliai yra vandenyje, vanduo yra tirpiklis, o maistiniai dažai yra ištirpusios medžiagos. Susimaišę jie sukuria sprendimą. Difuzijai reikia laiko, nors ir kiek laiko priklauso nuo atsitiktinai besimušančių molekulių kinetinės energijos. Šis atsitiktinis atšokimas, vadinamas Browno judesiu, atsiranda dėl atomų virpesių, kuriuos jie daro greičiau ir sunkiau, tuo karštesni jie yra. Galutinis šių judesių rezultatas laikui bėgant yra galutinis, vienodas sprendimas.
Maišymas pagal savitojo svorio skirtumą
•••„Dankingphotography“ / „iStock“ / „Getty Images“
Maisto dažiklis turi šiek tiek didesnį savitąjį svorį arba santykinį tankį nei vanduo, todėl nespėjęs pasklisti, jis linkęs skęsti vandenyje. Kai vanduo yra šaltas, o difuzijos greitis yra lėtesnis, daugiau maisto dažiklių lieka kartu į indo dugną krentančioje plunksnoje. Paliktas vienas ir netrikdomas, jis gali sudaryti sluoksnį apačioje; dėl Browno judesio nebus ryškiai apibrėžtos ribos tarp vandens ir spalvos. Atsitiktinis molekulių judėjimas palaipsniui išsklaidys spalvą vandenyje. Maišymas paspartins difuzijos procesą.
Maišymas konvekcijos būdu
Jei vandens indas yra šiltesnis ar vėsesnis nei aplinkos oras, vandeniui artėjant prie aplinkos temperatūros, susidarys konvekciniai srauto modeliai. Jei vanduo yra šaltas šiltoje aplinkoje, indo šonai šilumą praleidžia į vandens periferiją. Vėsus, tankesnis vanduo centre nuskęsta. Maisto spalvos, įdėtos į šią skęstančią centrinę kolonėlę, konvekcinį srautą pateks į konteinerio dugną, bet tada jis taip pat važiuos šonais aukštyn, atgal į viršų, kad vėl važiuotų. Šis srautas naudojamas maišyti tirpalą, pagreitinant difuziją.
Kas nutinka pakeitus vandenį?
Palyginkite šilumos ir tankio poveikį maisto dažų difuzijai. Išbandykite difuzijos šaltame ir šiltame vandenyje palyginimą. Šaltame vandenyje difuzija bus daug lėtesnė. Pabandykite vandenyje ištirpinti pusę šaukšto druskos, tada išmeskite maistinius dažus. Spalvos vis tiek išsisklaidys, bet nenusileis, nes sūraus vandens specifinis svoris yra didesnis. Pabandykite pastatyti šilumos šaltinį, pavyzdžiui, kaitrinę lemputę, prie vienos stiklo pusės ir palaukite keletą minučių, kol nuleisite spalvą. Jis važiuos ir taip padarys matomą konvekcinį srautą.