La coloration des aliments illustre la diffusion dans l'eau. La diffusion est le mélange de molécules en raison de leur mouvement aléatoire, que ce soit dans un liquide ou un gaz. Parce que les molécules dans l'eau froide ont moins d'énergie cinétique que dans l'eau chaude, le processus de diffusion est beaucoup plus lent que dans l'eau chaude. Mais le colorant alimentaire peut aussi montrer des mouvements qui ne sont pas aléatoires, comme l'agitation de l'eau par convection.

TL: DR (Trop long: pas lu)

TL; DR : Les colorants alimentaires ajoutés au centre d'un bécher d'eau froide couleront au fond. Si vous remuez l'eau froide, ou si vous ajoutez la coloration à de l'eau chaude, elle se diffusera beaucoup plus rapidement.

Le mécanisme de diffusion

La diffusion ne nécessite pas d'agitation, comme l'agitation, mais l'agitation accélère le processus. Dans le cas de colorant alimentaire dans l'eau, l'eau est le solvant tandis que la coloration alimentaire est le soluté. Une fois qu'ils ont mélangé, ils font une solution. La diffusion prend du temps, bien que le temps dépende de l'énergie cinétique des molécules qui rebondissent aléatoirement entre elles. Ce mouvement aléatoire - appelé mouvement brownien - résulte de la vibration des atomes, ce qu'ils font plus vite et plus ils sont chauds. Le résultat final de ces mouvements, au fil du temps, est la solution finale et uniforme.

Le mélange par différence de densité

Le colorant alimentaire a une densité spécifique, ou densité relative, légèrement supérieure à l'eau, donc avant qu'il ait le temps de diffuser, il a tendance à couler dans l'eau. Lorsque l'eau est froide et que la vitesse de diffusion est plus lente, une plus grande partie de la coloration de la nourriture reste ensemble dans un panache tombant au fond du récipient. Resté seul et non perturbé, il pourrait former une couche au fond; à cause du mouvement brownien, cependant, il n'y aura pas de limite nettement définie entre l'eau et la coloration. Le mouvement aléatoire des molécules diffusera progressivement la couleur dans l'eau. L'agitation accélérera le processus de diffusion.

Le mélange par convection

Si le récipient d'eau est plus chaud ou plus froid que l'air ambiant, il développera des courants convectifs lorsque l'eau approchera de la température ambiante. . Dans le cas d'eau froide dans un environnement chaud, les parois du récipient conduisent la chaleur à la périphérie de l'eau. L'eau froide et plus dense du centre coule. Le colorant alimentaire ajouté à cette colonne centrale descendra le flux convectif vers le fond du récipient, mais ensuite il remontera le flot vers le haut, vers le haut pour faire un cycle à nouveau. Ce flux sert à agiter la solution, accélérant la diffusion.

Que se passe-t-il lorsque l'eau est altérée?

Comparez les effets de la chaleur et de la densité sur la diffusion du colorant alimentaire. Essayez une comparaison côte-à-côte de la diffusion dans l'eau froide et dans l'eau chaude. La diffusion sera beaucoup plus lente dans l'eau froide. Essayez de dissoudre une demi-cuillerée de sel dans l'eau, puis laissez tomber le colorant alimentaire. La coloration diffusera encore, mais elle ne coulera pas parce que l'eau salée a une densité plus élevée. Essayez de placer une source de chaleur, comme une lumière incandescente, contre un côté du verre, et attendez quelques minutes avant de laisser tomber la coloration. Il va monter - et ainsi rendre visible - le flux convectif.