Matfarging illustrerer diffusjon i vann. Diffusjon er blanding av molekyler på grunn av deres tilfeldige bevegelse, enten i væske eller gass. Fordi molekyler i kaldt vann har mindre kinetisk energi enn i varmt vann, er diffusjonsprosessen mye langsommere enn i varmt vann. Men matfargestoffet kan også vise bevegelse som ikke er tilfeldig, for eksempel omrøring av vannet ved konveksjon.
TL; DR (for lang; Leste ikke)
TL; DR: Matfarging tilsatt i midten av et beger med kaldt vann vil synke til bunnen. Hvis du rører kaldt vann, eller legger fargestoffet til varmt vann, vil det diffundere mye raskere.
Diffusjonsmekanismen
Diffusjon krever ikke omrøring, for eksempel omrøring, selv om omrøring fremskynder prosessen. Når det gjelder matfarging i vann, er vannet løsningsmidlet mens matfargestoffet er det oppløste stoffet. Når de har blandet seg, lager de en løsning. Diffusjon tar tid, men hvor lang tid avhenger av den kinetiske energien til molekylene som tilfeldig spretter mellom hverandre. Denne tilfeldige sprettingen - kalt Brownian-bevegelse - skyldes at atomene vibrerer, noe de gjør raskere og hardere jo varmere de er. Sluttresultatet av disse bevegelsene over tid er den endelige, ensartede løsningen.
Blanding etter forskjell i spesifikk tyngdekraft
•••Dankingphotography / iStock / Getty Images
Matfargestoffet har litt høyere egenvekt, eller relativ tetthet, enn vann, så før det rekker å diffundere, har det en tendens til å synke i vannet. Når vannet er kaldt og diffusjonshastigheten er langsommere, forblir mer av matfargestoffene sammen i en skyv som faller til bunnen av beholderen. Venstre alene og uforstyrret kan det danne et lag nederst; på grunn av bruniansk bevegelse vil det imidlertid ikke være en skarpt definert grense mellom vannet og fargestoffet. Molekylenes tilfeldige bevegelse vil gradvis diffundere fargen i vannet. Agitasjon vil fremskynde diffusjonsprosessen.
Blanding ved konveksjon
Hvis beholderen med vann er varmere eller kjøligere enn omgivelsesluften, vil den utvikle konvektive strømningsmønstre når vannet nærmer seg omgivelsestemperaturen. Når det gjelder kaldt vann i et varmt miljø, fører sidene av beholderen varme til periferien av vannet. Det kule, tettere vannet i sentrum synker. Matfargestoffer lagt til denne synkende midtkolonnen vil ri den konvektive strømmen til bunnen av beholderen, men da vil den også ri strømmen opp i sidene, tilbake til toppen for å sykle rundt igjen. Denne strømmen tjener til å agitere løsningen, og påskynde diffusjonen.
Hva skjer når vannet endres?
Sammenlign effekten av varme og tetthet på diffusjonen av matfargestoffet. Prøv en sammenligning side om side av diffusjon i kaldt vann og i varmt vann. Diffusjonen vil være mye langsommere i kaldt vann. Prøv å oppløse en halv skje salt i vann, og slipp deretter matfargen. Fargen vil fortsatt diffundere, men den vil ikke synke fordi saltvannet har høyere egenvekt. Prøv å plassere en varmekilde, for eksempel et glødelampe, mot den ene siden av glasset, og vent noen minutter før du slipper fargestoffet. Den vil ri - og derved synliggjøre - den konvektive strømmen.