Was beeinflusst die Diffusionsgeschwindigkeit?
Die Diffusionsgeschwindigkeit hängt davon ab, wie schnell sich Teilchen bewegen und wie frei sie sich ausbreiten können.
| Einflussgröße | Wie sich die Geschwindigkeit ändert | Warum |
|---|---|---|
| Temperatur | Je höher, desto schneller | Die Teilchen haben mehr Energie und bewegen sich schneller |
| Aggregatzustand | Gas > Flüssigkeit > Feststoff | In einem Gas bewegen sich die Teilchen frei, in einem Feststoff schwingen sie am Platz |
| Teilchenmasse | Leichtere Teilchen sind schneller | Bei gleicher Temperatur bewegen sich leichte Teilchen schneller als schwere |
| Konzentrationsunterschied | Je größer, desto schneller | Viele Teilchen wandern von der Seite mit mehr Stoff zur Seite mit weniger Stoff |
Warum beschleunigt die Temperatur die Diffusion?
Je heißer das Wasser wird, desto schneller bewegen sich die Wasser- und Tintenteilchen und desto öfter stoßen sie zusammen. Deshalb kommen die Tintenteilchen in derselben Zeit weiter. In kaltem Wasser hört die Diffusion nicht auf. Sie läuft nur langsam ab.
Welche Rolle die Teilchenmasse spielt: der Ammoniak-Versuch
Bei diesem Versuch steckt an einem Ende eines langen Glasrohrs Watte mit Ammoniaklösung, am anderen Ende Watte mit Salzsäure. Die Gase NH3 und HCl breiten sich von beiden Enden im Rohr aus, und dort, wo sie reagieren, bildet sich ein weißer Ring aus NH4Cl. Der Ring erscheint meist näher am Ende mit der Salzsäure. Die molare Masse von NH3 beträgt 17 g/mol, die von HCl 36.5 g/mol. Deshalb breitet sich Ammoniak schneller aus und legt eine längere Strecke zurück.
Vergleiche heißes und kaltes Wasser in der App Nalukh chem
Sieh nebeneinander in zwei Gefäßen, wie sich dieselbe Tinte ausbreitet. Dieser Simulator gehört zum vollen Zugang. Der Download ist kostenlos, und 2 Kapitel und 5 Simulatoren sind ohne Anmeldung freigeschaltet.
Wie benutzt du den Simulator?
- Auf dem Bildschirm erscheinen nebeneinander zwei Gefäße: links Kalt und rechts Heiß.
- In der Mitte beider Gefäße erscheint gleichzeitig dieselbe Zahl violetter Tintenteilchen. Der einzige Unterschied zwischen den Gefäßen ist die Temperatur.
- Beobachte beide Gefäße gleichzeitig. Im heißen Gefäß breitet sich die Tinte schnell aus. Im kalten Gefäß bleibt sie lange nahe der Mitte.
- Drück auf den Button Erneut tropfen, um in beide Gefäße einen neuen Tropfen in die Mitte zu geben und den Versuch neu zu starten.
Der Simulator zeigt keine Temperaturwerte, und das Verhältnis der Teilchengeschwindigkeiten in den beiden Gefäßen ist ein Modell. Um viele Stoffe in Wasser und Luft zu vergleichen, nutze den Simulator Diffusionslabor.
Aufgaben für den Simulator
- Drück auf den Button Erneut tropfen und starte eine Stoppuhr. Notiere die Zeit, die ein Teilchen im heißen Gefäß bis zur Wand braucht. Wo sind die Teilchen im kalten Gefäß in diesem Moment? Antwort: Sie haben sich kaum von der Mitte entfernt.
- In welchem Gefäß füllt die Tinte den Raum zuerst? Antwort: Im heißen Gefäß.
- Warum ist es wichtig, dass beide Gefäße gleich viel Tinte enthalten? Antwort: Du siehst die Wirkung einer Größe nur, wenn du nur diese eine Größe änderst. Hier ist das die Temperatur.
Wie kannst du das zu Hause testen?
- Gieß gleich viel heißes und kaltes Wasser in zwei durchsichtige Gläser. Bitte einen Erwachsenen, das heiße Wasser einzugießen.
- Warte ein paar Sekunden, bis das Wasser ruhig ist. Rühr nicht um.
- Gib gleichzeitig in jedes Glas einen Tropfen Lebensmittelfarbe.
- Notiere, welches Glas sich zuerst gleichmäßig färbt.
