Vad är diffusion?
Diffusion beror på partiklarnas ständiga, slumpmässiga rörelse. När du tar bort väggen som delar behållaren finns det mycket blå gas på vänster sida och ingen på höger sida. Därför sprids de blå partiklarna åt höger. Den röda gasen gör tvärtom och sprids åt vänster. De två gaserna sprids samtidigt i motsatta riktningar och blir till slut jämnt blandade i hela behållaren.
Lägg märke till tre saker i den här simulatorn:
- Varje gas sprids för sig. Även om mängderna blå och röd gas är olika delas varje gas lika mellan de två sidorna.
- Partiklarna stannar inte när blandningen är jämn. De fortsätter att gå från ena sidan till den andra. Därför går antalet på varje sida upp och ned, men det förblir ungefär detsamma.
- Temperaturen gör att det går snabbare. När temperaturen stiger rör sig partiklarna snabbare. Hastigheten är proportionell mot kvadratroten ur temperaturen: från 150 K till 600 K multipliceras temperaturen med 4 och hastigheten med 2.
Ta bort väggen och blanda de två gaserna
Ställ in antal partiklar och temperatur, ta bort väggen och följ antalet på varje sida. Den här simulatorn ingår när du har full tillgång. Det är gratis att ladda ner, och 2 kapitel och 5 simulatorer är öppna utan registrering.
Hur använder du simulatorn?
- Använd reglagen Antal blå och Antal röda för att ställa in antalet partiklar mellan 0 och 30.
- Använd reglaget Temperatur för att välja en temperatur mellan 100 och 600 K.
- Tryck på knappen 🚪 Ta bort väggen. Den gröna väggen försvinner, och partiklarna rör sig fritt till båda sidorna.
- Läs av antalet blå och röda partiklar på varje sida vid etiketterna Vänster och Höger högst upp.
- Knappen ↺ Dela igen sätter tillbaka väggen och flyttar partiklarna till deras ursprungliga sidor. Sedan kan du göra ett nytt experiment.
Uppgifter att prova i simulatorn
- Ta bort väggen med startinställningarna. Svar: Efter några sekunder har varje sida i genomsnitt 7–8 blå och 7–8 röda partiklar. Antalen fortsätter att ändras, men de två sidorna förblir ungefär lika.
- Ställ in Antal blå på 30 och Antal röda på 10 och ta sedan bort väggen. Svar: Till slut har varje sida ungefär 15 blå partiklar och ungefär 5 röda partiklar.
- Ta bort väggen först vid 100 K och sedan vid 600 K. Mät med en timer hur många sekunder det tar innan de två sidorna är lika. Svar: Vid 600 K rör sig partiklarna ungefär 2.4 gånger snabbare, och blandningstiden blir kortare med samma faktor.
Hur skiljer sig simulatorn från en riktig gas?
- Kollisioner. I simulatorn studsar partiklarna bara mot väggarna, och alla har samma hastighet. I en riktig gas kolliderar partiklarna hela tiden med varandra och ändrar riktning, så diffusionen går mycket långsammare.
- Dela igen. Den här knappen ställer upp partiklarna på nytt. I verkligheten skiljs blandade gaser inte åt av sig själva: även om du sätter tillbaka väggen förblir båda sidorna blandade.
- Exemplet med rummet. Att ta bort väggen liknar att öppna dörren mellan två rum. Så sprids parfym till rummet intill. Men i ett riktigt rum för luftströmmar också med sig doften.
Om du vill se diffusion i en vätska kan du prova simulatorn Diffusion – en droppe som sprids. Om du vill se skillnaden mellan varmt och kallt vatten kan du prova simulatorn Diffusionshastighet.
