Gıda boyası sudaki difüzyonu gösterir. Difüzyon, ister sıvı ister gaz içinde olsun, rastgele hareketlerinden dolayı moleküllerin karıştırılmasıdır. Soğuk sudaki moleküller ılık sudakinden daha az kinetik enerjiye sahip olduklarından, difüzyon süreci ılık sudakinden çok daha yavaştır. Ancak gıda boyası, suyun konveksiyonla çalkalanması gibi rastgele olmayan hareketleri de gösterebilir.
TL; DR (Çok Uzun; Okumadım)
TL; DR: Soğuk su dolu bir beherin ortasına eklenen gıda boyası dibe çökecektir. Soğuk suyu karıştırırsanız veya boyayı ılık suya eklerseniz, çok daha hızlı dağılır.
Difüzyon Mekanizması
Difüzyon, karıştırma gibi ajitasyon gerektirmez, ancak ajitasyon süreci hızlandırır. Suda gıda boyası olması durumunda, su çözücü, gıda boyası ise çözünendir. Karıştırdıktan sonra bir çözüm üretirler. Difüzyon zaman alır, ancak ne kadar süre birbirleri arasında rastgele sıçrayan moleküllerin kinetik enerjisine bağlıdır. Brownian hareketi olarak adlandırılan bu rastgele zıplama, atomların titreşmesinden kaynaklanır ve daha sıcak olduklarında daha hızlı ve daha sert hale gelirler. Bu hareketlerin zaman içindeki sonucu, nihai, tek tip çözümdür.
Özgül Ağırlık Farkına Göre Karıştırma
•••Dankingfotografi/iStock/Getty Images
Gıda boyası sudan biraz daha yüksek özgül ağırlığa veya nispi yoğunluğa sahiptir, bu nedenle yayılma zamanı gelmeden önce suda batma eğilimi gösterir. Su soğuk olduğunda ve difüzyon hızı daha yavaş olduğunda, daha fazla gıda boyası kabın dibine düşen bir tüy halinde bir arada kalır. Tek başına ve rahatsız edilmeden bırakıldığında, altta bir katman oluşturabilir; Brownian hareketi nedeniyle, su ve renklendirme arasında kesin olarak tanımlanmış bir sınır olmayacaktır. Moleküllerin rastgele hareketi, rengi yavaş yavaş suya yayacaktır. Ajitasyon, yayılma sürecini hızlandıracaktır.
Konveksiyonla Karıştırma
Su kabı ortam havasından daha sıcak veya daha soğuksa, su ortam sıcaklığına yaklaştıkça konvektif akış modelleri geliştirecektir. Sıcak bir ortamda soğuk su olması durumunda, kabın kenarları suyun çevresine ısı iletir. Merkezdeki soğuk, daha yoğun su batar. Bu batan merkez sütuna eklenen gıda boyası, konvektif akışı kabın dibine yönlendirecek, ancak daha sonra tekrar döngü yapmak için akışı kenarlardan yukarıya, tekrar yukarıya taşıyacaktır. Bu akış, difüzyonu hızlandırarak çözeltiyi karıştırmaya yarar.
Su Değiştirildiğinde Ne Olur?
Gıda boyasının difüzyonu üzerindeki ısı ve yoğunluğun etkilerini karşılaştırın. Soğuk suda ve ılık suda difüzyonun yan yana karşılaştırmasını deneyin. Soğuk suda difüzyon çok daha yavaş olacaktır. Yarım kaşık tuzu suda çözmeyi deneyin ve ardından gıda boyasını bırakın. Renklendirme yine de dağılacaktır, ancak tuzlu suyun özgül ağırlığı daha yüksek olduğu için batmayacaktır. Camın bir tarafına akkor ışık gibi bir ısı kaynağı yerleştirmeyi deneyin ve boyayı düşürmeden önce birkaç dakika bekleyin. Konvektif akışı sürdürecek ve böylece görünür hale getirecektir.