Зміст
Чорнило дифундує у воді через випадковий рух молекул води та чорнила. У великому масштабі ми не бачимо, як окремі молекули рухаються. Натомість ми бачимо, наскільки темна чорнило в різних точках розчину, що фактично вказує на його концентрацію. Ви можете бачити, як чорнило рухається від областей більш високої концентрації до тих, що мають меншу концентрацію, а швидкість цього руху пропорційна коефіцієнту дифузії чорнила у воді.
Випадкові рухи
Температура - це міра випадкових рухів молекул. Коли молекули води рухаються навмання в суміші з чорнилом, вони стикаються з молекулами чорнила, змушуючи їх також рухатися випадковим чином. У місцях, де більше молекул чорнила, виникає більше зіткнень з молекулами води, які перекидають молекули чорнила в інші місця. Як результат, в середньому молекули чорнила переміщуються від областей з більшою кількістю молекул (більша концентрація) до ділянок з меншою кількістю молекул (менша концентрація).
Коефіцієнт дифузії
Чим вище температура води, тим швидше рухаються молекули. Це призводить до більш важких зіткнень. Отже, коефіцієнт дифузії пропорційний температурі. Наскільки далеко рухається кожна молекула чорнила після зіткнення, залежить від її діаметра, оскільки більші молекули більше сповільнюються від тертя порівняно з меншими молекулами. Власне тертя в рідині називається в'язкістю. Таким чином, коефіцієнт дифузії обернено пропорційний як діаметру молекул, так і в'язкості рідин.
Ентропія та дифузія
Другий закон термодинаміки говорить, що ентропія має тенденцію до зростання. Ентропія - це міра того, наскільки невпорядковані, розпорошені або випадково розташовані речі. У міру того, як чорнило дифундує від концентрованої краплі, молекули стають більш розкинутими і випадковим чином розподіляються. Так як чорнило дифундує, ентропія системи зростає.