¿Qué es la difusión?
La difusión se debe al movimiento constante y al azar de las partículas. Cuando quitas la pared que divide el recipiente, el lado izquierdo tiene mucho gas azul y el derecho no tiene nada. Por eso las partículas azules se extienden hacia la derecha. El gas rojo hace lo contrario y se extiende hacia la izquierda. Los dos gases se extienden a la vez en sentidos opuestos y acaban mezclados por igual en todo el recipiente.
Fíjate en tres cosas en este simulador:
- Cada gas se extiende por su cuenta. Aunque las cantidades de gas azul y rojo sean distintas, cada gas se reparte por igual entre los dos lados.
- Las partículas no se detienen cuando la mezcla es uniforme. Siguen pasando de un lado a otro. Por eso el recuento de cada lado sube y baja, pero se mantiene más o menos igual.
- La temperatura acelera el proceso. Cuando sube la temperatura, las partículas se mueven más rápido. Su velocidad es proporcional a la raíz cuadrada de la temperatura: al pasar de 150 K a 600 K, la temperatura se multiplica por 4 y la velocidad, por 2.
Quita la pared y mezcla los dos gases
Fija el número de partículas y la temperatura, quita la pared y mira el recuento de cada lado. Este simulador está incluido en el acceso completo. La descarga es gratis, y 2 unidades y 5 simuladores están abiertos sin cuenta.
¿Cómo se usa el simulador?
- Usa los controles Número de azules y Cantidad roja para fijar el número de partículas entre 0 y 30.
- Usa el control La temperatura para elegir una temperatura entre 100 y 600 K.
- Toca el botón 🚪 Quitar la pared. La pared verde desaparece y las partículas se mueven libremente hacia los dos lados.
- Lee el número de partículas azules y rojas de cada lado en las etiquetas Izquierda y Derecha de la parte superior.
- El botón ↺ Dividir de nuevo vuelve a poner la pared y devuelve las partículas a sus lados originales. Así puedes hacer un nuevo experimento.
Retos para probar en el simulador
- Quita la pared con los ajustes iniciales. Respuesta: Tras unos segundos, cada lado tiene una media de 7–8 partículas azules y 7–8 rojas. Los recuentos siguen cambiando, pero los dos lados se mantienen más o menos iguales.
- Pon Número de azules en 30 y Cantidad roja en 10, y quita la pared. Respuesta: Cada lado acaba con unas 15 partículas azules y unas 5 rojas.
- Quita la pared primero a 100 K y luego a 600 K. Usa un cronómetro para medir cuántos segundos tardan los dos lados en igualarse. Respuesta: A 600 K, las partículas se mueven unas 2.4 veces más rápido, y el tiempo de mezcla se acorta en la misma proporción.
¿En qué se diferencia el simulador de un gas real?
- Choques. En el simulador, las partículas solo rebotan en las paredes y todas tienen la misma velocidad. En un gas real, las partículas chocan continuamente entre sí y cambian de dirección, por lo que la difusión es mucho más lenta.
- Dividir de nuevo. Este botón vuelve a colocar las partículas. En la realidad, los gases mezclados no se separan solos: aunque vuelvas a poner la pared, los dos lados siguen mezclados.
- El ejemplo de las habitaciones. Quitar la pared es como abrir la puerta entre dos habitaciones. Así es como un perfume llega a la habitación de al lado. Pero en una habitación real, las corrientes de aire también arrastran el olor.
Para ver la difusión en un líquido, prueba el simulador Difusión — una gota que se extiende. Para ver la diferencia entre agua caliente y fría, prueba el simulador Velocidad de difusión.
