La diffusione

La diffusione: due gas che si mescolano da soli

Due gas diversi separati da un divisorio. Quando lo si toglie, i gas si mescolano da soli: ogni molecola continua il suo moto disordinato, e prima o poi passa dall’altra parte. Il gas più leggero, le cui molecole sono più veloci, si diffonde più in fretta. È così che un profumo riempie una stanza.

Molecole rosse passate a destra —
Molecole blu passate a sinistra —
Tempo dall’apertura —
Rapporto previsto delle velocità —
velocità di diffusione ∝ vqm ∝ √(T / m)

Nessuna forza spinge i gas a mescolarsi: ogni molecola si muove a caso, urtando le altre. Ma le configurazioni mescolate sono moltissime di più di quelle separate, e il moto disordinato porta quasi sempre verso il mescolamento. Il contrario non si vede mai: è un esempio di processo irreversibile.

Alla fine metà delle molecole rosse sta a destra e metà delle blu a sinistra, con piccole fluttuazioni. Le molecole leggere, più veloci, raggiungono l’equilibrio prima; scaldando il gas tutto va più in fretta.

Nell’aria, a causa dei continui urti, una molecola percorre in media solo un decimo di micrometro fra un urto e l’altro: la diffusione è lenta, e un odore si sparge nella stanza soprattutto grazie alle correnti d’aria.

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