意義與機制
擴散是粒子熱運動使其分佈逐漸散開的現象。粒子並不會辨認濃度,再主動選擇濃度較低的一側。
高濃度一側有更多粒子可能越過邊界。即使兩個方向都有移動,兩者之差仍表現為從高濃度一側向低濃度一側的淨移動。
關係與條件
在封閉空間中,總粒子數保持不變。如果體積相等,則在平衡狀態下,平均粒子數將相同,但單個試驗的瞬時值會存在差異。
平衡不是粒子停止的狀態,而是雙向移動達到平衡的狀態。實際的擴散速率受到溫度、介質、粒子大小以及邊界條件等因素的影響。
觀察實驗中需要注意的事物
濃度差異減小,但在平衡狀態下,在兩個方向上的隨機運動仍然持續進行。總的粒子數量保持不變。
這是一個 20×12 維機率運動模型,涉及兩個相同大小的空間,以及一種單一的粒子種類。 粒子間的碰撞、體積以及電場力均未包含,最多使用 400 個粒子。 濃度透過相同空間中粒子的數量進行比較。 觀察部分結束,表示時間停止。 這不是實際的分子懸浮。
關鍵關係與符號
總粒子數 N = N_left + N_right
| 符號 | 含義 | 單位 |
|---|---|---|
| N | 總粒子數 | 個 |
| C | 單位體積中的粒子數 | 個/體積 |
透過範例確認
為什麼左向右和右向左的交叉仍然會在平衡狀態下持續累積?
即使在平衡狀態下,兩個方向上的移動仍然持續進行。在小樣品中,左側和右側粒子的數量並非完全相同,並且會持續波動。
常見誤解
- 即使濃度相同,粒子的隨機運動也會繼續。
