Diffusion et température : 7 faits à connaître

Dans cet article, essayons d'en apprendre davantage sur la diffusion, la température et les faits connexes.

Afin de transférer la substance dans et hors de la cellule, la diffusion est nécessaire. En plus de contribuer à la mesure de la chaleur et de la froideur du corps, la température décide également de la quantité de énergie cinétique possédé par les particules.

La section suivante décrit la définition de la diffusion et de la température.

Diffusion et température

Une région peut être différenciée ou caractérisée par l'ampleur de concentration, c'est-à-dire une région correspondant à la concentration supérieure ou à la concentration inférieure. Ainsi, il y aura maintenant un mouvement de molécules à travers cette région, commençant généralement à partir d'une concentration plus élevée et atteignant la région de concentration plus faible.

Lorsque nous avons l'intention de mesurer et d'exprimer la chaleur ou le froid d'un corps, nous utilisons un paramètre appelé température. Ce type de mouvement de molécules s'effectue sous un gradient de concentration. Chez tous les êtres vivants, la diffusion est considérée comme un phénomène important qui va se produire sans faute.

On sait que la température représente aussi la direction précise dans laquelle on peut s'attendre à ce que le flux d'énergie s'écoule trop spontanément, essentiellement sous forme de chaleur. La partie suivante traite de la relation entre la diffusion et la température.

Relation diffusion et température

Afin de transférer la substance dans et hors de la cellule, la diffusion est nécessaire. En plus de contribuer à la mesure de la chaleur et de la froideur du corps, la température détermine également la quantité d'énergie cinétique possédée par les particules. Lorsque nous augmentons la température, nous les incitons à leur tour à subir mouvement plus rapide.

Chaque particule possède une probabilité égale de passer d'une concentration plus élevée à une concentration plus faible car il n'y a pas de force en action pendant la diffusion normale qui influence une particule spécifique à passer dans la région de concentration plus faible.

La prochaine section donne l'équation relative à la diffusion et à la température.

Équation de diffusion et de température

La loi de Fick implique la relation entre le flux des molécules subissant la diffusion ainsi que le gradient de diffusion ou la force entraînée. Lorsque nous prenons la concentration du gradient comme unité, nous pouvons observer la diffusion de la masse d'une substance à travers une surface d'une unité de surface dans un intervalle de temps unitaire.

Ci-dessous est donnée l'équation reliant la diffusion et la température.

                                                                                       D = D0 exp(-E/KT)

Où, D = le coefficient de diffusion

      D0 =Plus grande valeur du coefficient de diffusion à température infinie

       E= Energie d'activation pour coefficient de diffusion

           R = Constante universelle des gaz

           T = température absolue

La diffusion peut-elle affecter la température ?

Chaque particule possède une probabilité égale de passer d'une concentration supérieure à une concentration inférieure car il n'y a pas de force en action pendant la diffusion normale qui influence une particule spécifique à passer dans la région de concentration inférieure. Ainsi, la température correspondant à l'environnement joue un rôle essentiel en influençant la diffusion.

La température peut être considérée comme un critère primordial qui décide du taux de diffusion car ils sont tous deux liés en termes de mouvement des particules. Ensuite, nous discuterons de la dépendance mutuelle de la diffusion et de la température.

Comment la température affecte-t-elle la diffusion ?

Comme nous l'avons déjà rencontré, le concept de diffusion est exclusivement la conséquence du mouvement considérablement aléatoire des particules mais n'est lié à aucune force en action. Maintenant, nous pouvons explicitement relier les mouvements aléatoires à la température telle qu'elle se produit à proximité de l'énergie cinétique, et l'énergie cinétique est déterminée par la température.

Ainsi, les particules considérées comme plus chaudes se déplacent à des vitesses plus élevées.. C'est ainsi que les conditions de température participent à affecter le processus de diffusion. La diffusion est essentiellement due à la tendance des particules à se déplacer dans le contexte de la différence de concentration dans la région.

Ici, nous allons comprendre la relation entre le taux de diffusion et la température.

Vitesse de diffusion et relation température

Les particules ont tendance à posséder une énergie plus élevée car elles sont influencées par les températures plus élevées fournies. Ici, on pense que les molécules avec une énergie plus élevée se transfèrent à des vitesses plus élevées, favorisant ainsi le taux de diffusion. De même, l'énergie des particules est réduite à l'aide de températures plus basses.

Cela serait responsable de la réduction du taux de diffusion. La relation existant entre le taux de diffusion et la température peut être représentée par la loi de diffusion de Graham, qui stipule que le taux de diffusion peut être directement lié à la racine carrée de la température. Ainsi, la loi prouve mathématiquement la relation entre le taux de diffusion et la température.

Apprenons maintenant la dépendance entre le taux de diffusion et la température.

Pourquoi la température affecte-t-elle la vitesse de diffusion ?

Nous pouvons dire que les particules de fluide ont tendance à s'écouler ou à subir une diffusion plus rapidement à des températures considérablement élevées par rapport à des températures plus basses. Ceci peut être observé en menant une expérience simple consistant à mélanger du colorant alimentaire dans de l'eau. On constate que le colorant alimentaire se diffuse sans doute plus rapidement dans l'eau chaude que dans l'eau froide.

Ici, tout le jeu réside dans les vibrations de la molécule qui se produisent plus rapidement à des températures plus élevées qu'à des températures comparativement plus basses. C'est la raison de la diffusion plus rapide dans l'eau chaude. A travers la membrane semi-perméable, le mouvement des molécules d'eau est plus rapide lorsque la température est considérée comme élevée.

La section suivante explique la théorie sous-jacente au lien entre le taux de diffusion et la température.

Comment la température affecte-t-elle le taux de diffusion ?

Il est prouvé que la plus grande quantité d'énergie cinétique est possédée par les molécules qui ont une température plus élevée, ce qui les pousse à subir le mouvement aléatoire à des vitesses plus élevées qui influence directement le taux de diffusion à augmenter. Pour le dire franchement, on peut dire qu'à mesure que l'on augmente la température,

L'énergie cinétique possédée par les molécules sera augmentée. Ainsi, la vitesse moyenne de la molécule augmente également. C'est ainsi que les conditions de température participent à affecter le processus de diffusion. La diffusion est essentiellement due à la tendance des particules à se déplacer dans le contexte de la différence de concentration dans la région.

Connaissons maintenant la relation entre le coefficient de diffusion et la température.

Comment la température affecte-t-elle le coefficient de diffusion ?

Une constante est associée à une grandeur physique. Il agit comme un facteur de proportionnalité dans la loi de Fick qui implique la relation entre le flux des molécules subissant la diffusion ainsi que le gradient de diffusion ou la force entraînée.

Le coefficient de diffusion dépend essentiellement de la température ainsi que de quelques autres paramètres. Le coefficient de diffusion et la température possèdent tous deux une relation de proportionnalité directe, c'est-à-dire qu'à mesure que l'on augmente la température, on constate que le coefficient de diffusion augmente également avec la température.

Ici, nous allons comprendre la proportionnalité mathématique existant entre la vitesse de diffusion et la température.

Qu'arrive-t-il au taux de diffusion si la température augmente ?

Fondamentalement, la diffusion va être affectée par l'énergie cinétique. Nous avons déjà appris que l'augmentation de la température devient directement responsable de l'augmentation de la vitesse moléculaire, qui est associée à l'énergie cinétique possédée. De la même manière, la vitesse à laquelle les molécules s'écoulent peut être réduite en diminuant simplement la température.

Cela leur permet de passer plus rapidement de la région correspondant à la concentration la plus élevée à la concentration la plus faible. L'implication de la température a affecté le poids des particules, c'est-à-dire que les particules plus lourdes ont tendance à interagir plus efficacement avec l'environnement.

Nommez les facteurs qui influenceraient le taux de diffusion.

Les facteurs qui sont censés affecter le taux de diffusion sont donnés ci-dessous,

• Température
• Taille de la particule en cours de diffusion
• Différence de concentration
• Densité de solvant
• Pression
• Substance diffusante.

Comment la taille de la molécule affecte-t-elle la diffusion ?

À mesure que la taille de la molécule augmente, elle augmente le volume occupé par toutes les molécules de la région. Maintenant, naturellement, il devient difficile pour un plus grand volume de diffuser à travers une plus petite surface, prenant ainsi plus de temps pour la diffusion, ce qui la rend moins efficace qu'auparavant.

Expliquez la dépendance de la diffusion sur la température avec un exemple.

Prenons l'exemple de la diffusion du sang à travers l'eau. Lorsque nous prenons de l'eau chaude, les molécules sanguines se diffusent ou se déplacent plus rapidement que lorsque nous prenons de l'eau froide. c'est-à-dire qu'ils ont tendance à se déplacer lentement lorsqu'ils se diffusent dans l'eau froide. La même théorie peut également être comprise en considérant la couleur des aliments à la place du sang.

Quelle est la loi qui régit la vitesse de diffusion ?

La loi énoncée sur la vitesse de diffusion est la loi de Graham qui dit que la vitesse de diffusion est inversement liée à la racine carrée de la masse molaire de la substance considérée dans laquelle la diffusion est étudiée.

Comment la diffusion est-elle liée aux températures chaudes et froides ?

Nous pouvons dire que les particules de fluide ont tendance à s'écouler ou à subir une diffusion plus rapidement à des températures considérablement élevées par rapport à des températures plus basses. Ceci peut être observé en menant une expérience simple consistant à mélanger du colorant alimentaire dans de l'eau. On constate que le colorant alimentaire se diffuse sans doute plus rapidement dans l'eau chaude que dans l'eau froide.

Dans quel état de la matière la diffusion est-elle la plus importante ?

On observe expérimentalement que les molécules à l'état gazeux de la substance ont tendance à subir une diffusion plus rapidement que celle des molécules associées à l'état solide de la substance, car à l'état gazeux, les molécules sont présentes plus librement, et donc elles peuvent se déplacer d'une région de concentration plus élevée à une région de concentration plus faible avec moins de collisions ou moins de résistance.

Conclusion

Il est prouvé que la plus grande quantité d'énergie cinétique est possédée par les molécules qui ont une température plus élevée, ce qui les pousse à subir le mouvement aléatoire à des vitesses plus élevées qui influence directement le taux de diffusion à augmenter. Pour le dire franchement, nous pouvons dire que lorsque nous augmentons la température, l'énergie cinétique possédée par les molécules augmentera, de sorte que la vitesse moyenne de la molécule augmente également.

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