拡散は、日常生活において非常に一般的な物理現象です。例えば、コップ一杯の水に黒インクを一滴垂らすと、しばらくするとインクと水が完全に混ざり合い、元の無色透明の水が少し黒くなった水になります。別の例として、ドアと窓が閉まっている部屋に蓋を開けた香水瓶を置くと、すぐに部屋全体が香水の香りで満たされます。
拡散の現象は、分子のランダムな熱運動から生じます。インクの滴がコップ一杯のきれいな水に落ちると、最初はインク分子が 1 つの領域に集まり、次にインク分子と水分子の間の激しい衝突運動により、インク分子が全体に均等に分配されます。コンテナのスペースエリア。同じことが香水分子の拡散にも当てはまります。さまざまな拡散現象は、拡散が比較的規則的な状態 (たとえば、インクと水がある界面を持っている) から無秩序な状態 (たとえば、2 つの物質が完全に混合されているなど) に常に自発的に変化することを教えてくれます。
拡散が常に秩序から無秩序に自発的に変化するのはなぜですか?秩序状態の確率は、無秩序状態の確率よりもはるかに小さいことがわかります。この拡散の性質を説明するために、ボックスの左半分に 3 つのガス分子が配置され、右半分にガス分子が配置されていない閉じたボックスを想定してみましょう。
気体分子のランダムな動きにより、これら 3 つの分子がボックス全体に分布する可能性は 8 つあります。これらの 8 つの可能性のうち、3 つの分子すべてが左半分または右半分にあり、3 つの分子のうちの 1 つが左半分 (または右半分) にあり、他の 2 つが残りの半分にある順序付けられた状態は 2 つだけです。 6種類の相対性障害です。したがって、3 つの分子の場合、無秩序状態は秩序状態よりも 3 倍可能性が高くなります。明らかに、分子の数が多いほど、均一に分布した無秩序状態の可能性が高くなります。 1滴のインクや1滴の香水には数千億の分子が含まれているため、これらの分子が拡散するとき、それらは局所的な場所に集中するよりも均一に分布する可能性がはるかに高く、これは私たちが通常観察するものです.常に自発的に均一になりがちで、無秩序になる傾向があります。
理論的には、不規則な熱運動なので、拡散したインク分子が集まってインク滴の形に戻る時が必ずあります。しかし、実際の計算では、宇宙の年齢よりもはるかに長くこの可能性が現れるのを人々が待っていたことが示されているため、水に拡散したインク滴が自動的に集まることは事実上不可能です.
