L'encre diffuse dans l'eau à cause du mouvement aléatoire de l'eau et des molécules d'encre. Sur une grande échelle, nous ne voyons pas les molécules individuelles en mouvement. Au lieu de cela, nous voyons à quel point l'encre est sombre à différents points de la solution, ce qui indique en fait sa concentration. Vous pouvez voir l'encre passer des zones de concentration plus élevée à celles de concentration plus faible, et la vitesse de ce mouvement est proportionnelle au coefficient de diffusion de l'encre dans l'eau.

Mouvements aléatoires

Température est une mesure des mouvements aléatoires des molécules. Au fur et à mesure que les molécules d'eau se déplacent de manière aléatoire dans un mélange d'encre, elles se heurtent aux molécules d'encre, ce qui les fait se déplacer de façon aléatoire. Dans les endroits où il y a plus de molécules d'encre, il y a plus de collisions avec les molécules d'eau qui heurtent les molécules d'encre vers d'autres endroits. En conséquence, en moyenne, les molécules d'encre se déplacent des zones avec plus de molécules (concentration plus élevée) à des zones avec moins de molécules (concentration plus faible).

Coefficient de diffusion

Plus la température de la l'eau, plus vite les molécules bougent. Cela entraîne des collisions de plus en plus difficiles. Par conséquent, le coefficient de diffusion est proportionnel à la température. Dans quelle mesure chaque molécule d'encre se déplace-t-elle après une collision? Cela dépend de son diamètre, car les molécules plus grosses ralentissent plus par frottement que les molécules plus petites. Le frottement intrinsèque dans un fluide est appelé viscosité. Ainsi, le coefficient de diffusion est inversement proportionnel au diamètre de la molécule et à la viscosité du liquide.

Entropie et Diffusion

La deuxième loi de la thermodynamique indique que l'entropie tend à augmenter. L'entropie est une mesure de la façon dont les choses sont désordonnées, dispersées ou disposées au hasard. Au fur et à mesure que l'encre diffuse à partir d'une goutte concentrée, les molécules deviennent plus étalées et distribuées de façon aléatoire. Alors que l'encre diffuse, l'entropie du système augmente.