Vispārīgi runājot, difūzija vienkārši nozīmē vielas vai kvalitātes izplatīšanos no relatīvi augstas koncentrācijas zonas uz zemākas koncentrācijas apgabalu. Šo terminu visbiežāk lieto, lai aprakstītu procesu, kurā dažāda veida molekulas iegūst vienmērīgu koncentrāciju pēc sākotnējās nevienmērīgas sadales ar nejaušām kustībām. To dažreiz sauc par molekulāro difūziju, un tai ir galvenā loma daudzās fizikas, ķīmijas un bioloģijas jomās. Tas ir cieši saistīts ar veidu, kādā šūnas uzņem barības vielas, tāpēc dzīvība bez tā nevarētu pastāvēt. Šis termins var attiekties arī uz siltuma vai gaismas izplatīšanos vai sociālo zinātņu kontekstā uz ideju vai inovāciju izplatību sabiedrībā.
Molekulārā difūzija
Molekulas pastāvīgi kustas siltuma klātbūtnes dēļ; pat ļoti zemās temperatūrās ir daļa siltumenerģijas, kas nodrošina daļiņu termisko kustību. Cietās vielās daļiņas tiek turētas salīdzinoši stingrā struktūrā un nevar novirzīties pārāk tālu no sākuma pozīcijas, bet šķidrumos un gāzēs tās var brīvi pārvietoties mazāk ierobežotā veidā. Šī kustība ir nejauša, jo molekulas pastāvīgi atlec viena no otras, tāpēc nav vispārēja modeļa. Šī nejaušā kustība ir tā, kas ļauj notikt difūzijai. Parādības rašanās ātrums palielinās līdz ar temperatūru, palielinoties daļiņu kustības ātrumam.
Ja divas dažādas gāzes vienā un tajā pašā temperatūrā saskaras viena ar otru, laika gaitā to molekulu nejaušā kustība liks tām sajaukties, līdz tās ir vienmērīgi sadalītas bez jebkāda ārēja faktora ietekmes. Līdzīgu parādību bieži var novērot ar diviem dažādiem šķidrumiem, bet dažreiz ķīmisko faktoru dēļ šķidrumi nesajaucas. Piemēram, augu eļļas pievienošana ūdenim neizraisīs difūziju. Kad cieta viela tiek izšķīdināta šķidrumā, tās molekulas izkliedēsies visā šķidrumā.
Šķidrumos, kas sajaucas, difūzija var būt novērojama, ja šķidrumiem ir dažādas krāsas. Tomēr šo parādību nevajadzētu jaukt ar konvekciju vai advekciju, kas ietver šķidrumu lielapjoma kustību ar straumēm, kurām nepieciešams enerģijas avots. Difūzija ir viens no veidiem, ko zinātnieki sauc par pasīvo transportu, kas nozīmē kustību, kas notiek bez papildu enerģijas. Bieži citētajā piemērā, kad glāzē ūdens tiek pievienots krāsainas krāsvielas piliens, liela daļa notiekošās sajaukšanās patiesībā ir saistīta ar straumēm, ko rada sākotnējā krāsvielas piliena kustība gravitācijas ietekmē. Eksperimentos, kas novērš šo un līdzīgus efektus, var novērot patiesu difūziju; piemēram, var redzēt, kā krāsains ūdens izkliedējas caur želeju, taču tas ir daudz lēnāks process.
Dzīves nozīme
Difūzijai ir nozīme arī procesos, kas saistīti ar šūnas dzīvi, jo īpaši barības vielu, aminoskābju un citu būtisku vielu transportēšanā no vienas vietas uz otru. Osmoze, process, kurā molekulas tiek transportētas pa atsevišķu augu un dzīvnieku šūnu sienām un membrānām, ir difūzijas veids. Šūnu siena ir selektīvi caurlaidīga membrāna vai tāda, caur kuru dažas molekulas var iziet cauri, bet citas nevar. Ja vienā membrānas pusē ir augstas koncentrācijas šķīdums, bet otrā pusē ir tas pats šķīdums zemākā koncentrācijā, šķīdinātājam ir tendence pārvietoties uz augstākas koncentrācijas zonu, līdz abi šķīdumi sasniegs līdzsvaru. . Tas var notikt tikai tad, ja izšķīdušās vielas – izšķīdušās vielas – molekulas ir lielākas nekā šķīdinātāja molekulas. Mazākās šķīdinātāja molekulas var iziet cauri membrānai, savukārt lielākās ir pārāk lielas, lai to izdarītu, un tām jāpaliek otrā pusē.
Citas difūzijas formas
Difūzija var nozīmēt arī siltuma izplatīšanos caur cietu vielu, lai gan to parasti sauc par vadītspēju, un gaismas izplatīšanos caur caurspīdīgu vielu — piemēram, matētu stiklu spuldzē, ko izmanto, lai nodrošinātu “izkliedētu” gaismu, kas ir vairāk patīkami uz aci. Ārpus fizikas konteksta šo terminu var izmantot, lai aprakstītu idejas vai novatoriskas tehnoloģijas izplatību, izmantojot iedzīvotājus, kontaktējoties starp cilvēkiem, ievērojot atbilstību grupā vai novērojot priekšrocības, ko sniedz citiem.