Pārtikas krāsvielas ilustrē difūziju ūdenī. Difūzija ir molekulu sajaukšanās to nejaušas kustības dēļ, neatkarīgi no tā, vai tā ir šķidrumā vai gāzē. Tā kā aukstā ūdenī esošajām molekulām ir mazāka kinētiskā enerģija nekā siltā ūdenī, difūzijas process ir daudz lēnāks nekā siltā ūdenī. Bet pārtikas krāsvielas var parādīt arī nejaušas kustības, piemēram, ūdens satraukšanu ar konvekciju.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
TL; DR: Pārtikas krāsvielas, kas pievienotas vārglāzes centram ar aukstu ūdeni, nogrims apakšā. Ja jūs samaisāt aukstu ūdeni vai pievienojat krāsvielu siltam ūdenim, tas izkliedē daudz ātrāk.
Difūzijas mehānisms
Difūzijai nav nepieciešama maisīšana, piemēram, maisīšana, lai gan maisīšana paātrina procesu. Pārtikas krāsvielu gadījumā ūdens ir šķīdinātājs, savukārt pārtikas krāsviela ir izšķīdis. Kad viņi ir sajaukti, viņi izveido risinājumu. Difūzijai nepieciešams laiks, lai gan cik daudz laika ir atkarīgs no molekulu kinētiskās enerģijas, kas nejauši atsitās savā starpā. Šī nejaušā atlēciena - sauktā Brauna kustība - rezultāts ir atomu vibrācija, ko viņi dara ātrāk un grūtāk, jo karstāki viņi ir. Šo kustību galīgais rezultāts laika gaitā ir galīgais, vienotais risinājums.
Sajaukšana pēc atšķirības īpatnējā svarā
•••Dankingphotography / iStock / Getty Images
Pārtikas krāsvielām ir nedaudz lielāks īpatnējais svars vai relatīvais blīvums nekā ūdenim, tāpēc, pirms tai ir laiks izkliedēties, tā mēdz grimt ūdenī. Kad ūdens ir auksts un difūzijas ātrums ir lēnāks, vairāk pārtikas krāsvielu paliek kopā plūmē, kas nokrīt uz trauka dibena. Palicis viens un netraucēts, tas var veidot slāni apakšā; Brauna kustības dēļ starp ūdeni un krāsojumu tomēr nebūs stingri noteiktas robežas. Molekulu nejauša kustība krāsu pakāpeniski izkliedēs ūdenī. Maisīšana paātrinās difūzijas procesu.
Maisīšana ar konvekciju
Ja ūdens trauks ir siltāks vai vēsāks par apkārtējo gaisu, tam tuvojoties apkārtējās vides temperatūrai, radīsies konvekcijas plūsmas modeļi. Aukstā ūdens gadījumā siltā vidē tvertnes malas noved siltumu uz ūdens perifēriju. Vēss, blīvāks ūdens centrā nogrimst. Pārtikas krāsvielas, kas pievienotas šai nogrimstošajai centrālajai kolonnai, konvekcijas plūsmu virzīs uz trauka dibenu, bet pēc tam plūsmu virzīs arī sānos augšup, atpakaļ uz augšu, lai atkal pārvietotos. Šī plūsma kalpo šķīduma maisīšanai, paātrinot difūziju.
Kas notiek, kad mainās ūdens?
Salīdziniet siltuma un blīvuma ietekmi uz pārtikas krāsvielu izkliedi. Izmēģiniet difūzijas salīdzinājumu blakus aukstā un siltā ūdenī. Aukstā ūdenī difūzija notiks daudz lēnāk. Mēģiniet izšķīdināt pusi karotes sāls ūdenī un pēc tam nometiet pārtikas krāsvielu. Krāsojums joprojām difūzs, bet tas nenogrims, jo sālsūdenim ir lielāks īpatnējais svars. Mēģiniet novietot siltuma avotu, piemēram, kvēlspuldzi, pret vienu stikla pusi un pagaidiet dažas minūtes, pirms nokrītat krāsvielu. Tas virzīsies un tādējādi padarīs redzamu konvekcijas plūsmu.