水とインク分子のランダムな動きのために、インクは水中に拡散します。大規模では、個々の分子が動くことはありません。その代わりに、溶液中の異なる点でインクがどのくらい暗くなっているかがわかります。高濃度の領域から低濃度の領域へのインクの移動を見ることができ、この移動の速度は水中のインクの拡散係数に比例します。
ランダムな動き
温度は、分子のランダムな動きの尺度である。水分子がインクとの混合物中をランダムに動き回ると、それらはインク分子に突き当たり、それらもランダムに動く。より多くのインク分子が存在する場所では、インク分子を他の場所に衝突させる水分子との衝突がより多く存在する。その結果、平均して、インク分子はより多くの分子(より高い濃度)を有する領域からより少ない分子(より低い濃度)を有する領域に移動する。
拡散係数
水の温度が高いほど、分子がより速く移動する。これにより、衝突がますます難しくなります。その結果、拡散係数は温度に比例する。衝突後に各インク分子がどのくらい移動するかは、直径が大きいほど大きくなります。流体中の固有摩擦は粘度と呼ばれます。したがって、拡散係数は、分子の直径および液体の粘度の両方に反比例する。
エントロピーと拡散
熱力学の第2の法則は、エントロピーが増加する傾向があると述べている。エントロピーは、どのように不規則な、分散された、またはランダムに配置されたものであるかの尺度です。インクが濃縮液滴から拡散すると、分子はより広がり、ランダムに分布するようになる。従って、インクが拡散すると、系のエントロピーが増加する。
FAQ - 💬
❓ 水にインクを垂らすと拡散する?
👉 水にインクを垂らしたときの様子は拡散の代表例です. これは不可逆過程 で,自然に元に戻ることはありません. 拡散するものとして,分子や花粉などミクロ なものから,昆虫や植物,さらには物質ではない熱などがあります.Cached
❓ 赤インクは拡散しますか?
👉 水の中に赤インキを 1 滴ポツンと落とせば、やがて赤のかたまりは広がっていき、最後には液全体が一様にピンクになる。 このように異物質 (液体なら溶質)がもとの物質(流体なら溶媒 )の中に広がっていく現象を拡散という。
❓ 拡散はなぜ起こるのか?
👉 物質を構成する分子が不規則に動き続き、まわりの物質に衝突します。 これが、拡散の原因となのです。
❓ 拡散とは物理で何ですか?
👉 物質や温度,エネルギーなどの濃度が化学変化を伴わずに均一化することを拡散あるいは分子拡散という. 正確には,拡散は保存則に従う物理量について総量が保たれて分布だけが広がる現象をさすが,工学的には分布が均一化する現象全般にも用いられる.
❓ 水の中にインクを数滴落とすと,インクは自然に水の中全体へ?
👉 水にインクを 1 滴落とすと,自然にゆっくりと広がっていく。 このような現象を拡散とい う。 拡散は,不規則な粒子の( A )によって起こる。
❓ インク 何から出来てる?
👉 油性インク染料+溶剤+樹脂が基本的な構成になっています。 これはマーカーの構成とほぼ同じですが、粘度が違うのです(水飴や蜂蜜位の粘度)。 水性インク水性インクは顔料+分散剤+水が基本の構成要素になっています(コーヒーや紅茶位の粘度)。