Молекулярный перенос

Физика > Молекулярный перенос

Молекулярный перенос – способы транспортировки молекул из одного участка в другой. Здесь можно встретить диффузию и осмос.

Задача обучения

• Разобраться в роли диффузии в транспортировке крови.

Основные методы

• Диффузия – перемещение молекул из-за случайного теплового движения.
• Осмос – перемещение молекул из-за различных концентраций. Они будут сдвигаться из участков с высокими концентрациями к более низким.
• Явление переноса может осуществляться через мембраны, если присутствует достаточно высокое давление.

Термин

• Диффузия – смещение молекул жидкости из-за случайного термического перемешивания.

Диффузия

Атомы и молекулы пребывают в постоянном перемещении при любом температурном показателе. В жидкости это происходит случайным образом, даже если нет макроскопического движения.

Диффузия – перемещение веществ из-за случайного теплового молекулярного движения. Этот процесс проходит медленно над макроскопическими дистанциями. Обычно плотности материалов велики и не позволяют молекулам путешествовать слишком далеко. Столкновение рассеивает их в любом направлении и даже может отбросить назад.

Интересно, что скорость кислорода в воздухе превосходит показатели в воде. Во втором случае молекуле приходится чаще сталкиваться, из-за чего и замедляется (40 мкм за 1 секунду). Также не забывайте, что постоянные диффузии вырастают с температурой. Дело в том, что средняя кинетическая энергия молекул (1/2mv²) выступает пропорциональной абсолютной температуре.

Диффузия обычно проходит крайне медленно, поэтому наиболее важные эффекты заметны при малых дистанциях. Если капнуть пищевым красителем в стакан с водой, то заметите, как он медленно диффундирует в бесцветной среде, пока концентрация не станет одинаковой. Это свободная диффузия, так как лишена препятствия для распространения.

С точки зрения направления молекулярное движение выступает случайным, поэтому большая часть молекул выйдет из области с большей концентрацией. Скорость диффузии пропорциональна отличию между концентрациями. Если бы концентрации были одинаковыми, то не было бы чистого движения.

Также скорость диффузии пропорциональна постоянной диффузии. Она выступает главным механизмом, обеспечивающим обмен питательных веществ, а также циркуляцию крови и воздуха.

Пищевой краситель распространяется в тонкой водяной пленке

Осмос и диализ – диффузия сквозь разные мембраны

Некоторые из примеров диффузии пробиваются сквозь барьеры, влияющие на скорость. Многие вещества постоянно перемещаются через клеточные мембраны (они тонкие, поэтому скорость диффузии может быть высокой).

Диффузия сквозь мембраны – важный метод транспортировки. Мембраны обычно проницаемы или полупроницаемы, поэтому в некоторых типах молекулы фактически растворяются или контактируют с молекулами в мембране в момент движения.

Осмос обусловливается отсутствием баланса в концентрации воды. Например, концентрация воды в организме намного выше, чем в соли Эпсома. Если вы опустите в нее опухшую ногу, то вода выйдет из тела в участок с низкой концентрацией соли. Также и диализ отображает транспортировку молекулы сквозь полупроницаемую мембрану из-за отличия концентраций.

(а) – Два раствора сахара-воды с разными концентрациями, отделенные полупроницаемой мембраной. Она пропускает воду, но не сахар. Осмос происходит справа, ведь вода здесь менее концентрирована. (b) – Уровень жидкости растет, пока обратное движение pgh не сравняется с относительным осмотическим давлением. Чистый перенос воды приравнивается к нулю

---