O que acontece quando você adiciona uma gota de corante na água fria?

Contente

• TL; DR (muito longo; não leu)
• O Mecanismo de Difusão
• Mistura por diferença de gravidade específica
• Mistura por Convecção
• O que acontece quando a água é alterada?

Corante alimentar ilustra a difusão na água. Difusão é a mistura de moléculas devido ao seu movimento aleatório, seja em um líquido ou em um gás. Como as moléculas na água fria têm menos energia cinética do que na água morna, o processo de difusão é muito mais lento que na água morna. Mas o corante também pode mostrar movimentos não aleatórios, como agitação da água por convecção.

TL; DR (muito longo; não leu)

TL; DR: O corante alimentar adicionado ao centro de um copo de água fria afundará no fundo. Se você mexer a água fria ou adicionar a coloração à água morna, ela se difundirá muito mais rapidamente.

O Mecanismo de Difusão

A difusão não requer agitação, como agitação, embora a agitação acelere o processo. No caso de corante alimentar na água, a água é o solvente enquanto o corante alimentar é o soluto. Depois de misturados, eles fazem uma solução. A difusão leva tempo, embora quanto tempo dependa da energia cinética das moléculas pulando aleatoriamente entre si. Esse salto aleatório - chamado movimento browniano - resulta da vibração dos átomos, que eles fazem mais e mais rápido quanto mais quentes são. O resultado final desses movimentos, ao longo do tempo, é a solução final e uniforme.

Mistura por diferença de gravidade específica

Dankingphotography / iStock / Getty Images

O corante alimentar tem uma gravidade específica ligeiramente mais alta, ou densidade relativa, do que a água; portanto, antes que ele tenha tempo de se difundir, tende a afundar na água. Quando a água está fria e a taxa de difusão é mais lenta, mais corantes alimentares ficam juntos em uma pluma caindo no fundo do recipiente. Deixado sozinho e imperturbável, pode formar uma camada na parte inferior; por causa do movimento browniano, no entanto, não haverá um limite bem definido entre a água e a coloração. O movimento aleatório das moléculas difundirá gradualmente a cor na água. A agitação acelerará o processo de difusão.

Mistura por Convecção

Se o recipiente de água for mais quente ou mais frio que o ar ambiente, ele desenvolverá padrões de fluxo convectivos à medida que a água se aproxima da temperatura ambiente. No caso de água fria em um ambiente quente, as laterais do recipiente conduzem calor para a periferia da água. A água fria e mais densa no centro afunda. O corante alimentar adicionado a essa coluna central afundará direciona o fluxo convectivo para o fundo do recipiente, mas também eleva o fluxo pelas laterais, de volta ao topo para dar um ciclo novamente. Esse fluxo serve para agitar a solução, acelerando a difusão.

O que acontece quando a água é alterada?

Compare os efeitos do calor e da densidade na difusão do corante alimentar. Tente uma comparação lado a lado da difusão em água fria e em água morna. A difusão será muito mais lenta na água fria. Tente dissolver meia colher de sal na água e solte o corante alimentar. A coloração continuará difusa, mas não afundará porque a água salgada tem uma gravidade específica mais alta. Tente colocar uma fonte de calor, como uma luz incandescente, contra um lado do vidro e aguarde alguns minutos antes de deixar cair a coloração. Irá montar - e assim tornar visível - o fluxo convectivo.