Η βασική διαφορά μεταξύ της κίνησης Brown και της διάχυσης είναι ότι στην κίνηση Brown, ένα σωματίδιο δεν έχει συγκεκριμένη κατεύθυνση για να ταξιδέψει ενώ, στη διάχυση, τα σωματίδια θα ταξιδέψουν από μια υψηλή συγκέντρωση σε μια χαμηλή συγκέντρωση.
Η κίνηση και η διάχυση Brown είναι δύο έννοιες που σχετίζονται με την κίνηση των σωματιδίων. Η ύπαρξη αυτών των δύο εννοιών αποδεικνύει ότι η ύλη αποτελείται από μικρότερα σωματίδια, τα οποία μπορούμε να διαχωρίσουμε το ένα από το άλλο. Αποδεικνύει επίσης ότι υπάρχει αρκετός ελεύθερος χώρος μεταξύ των ατόμων ή των μορίων μέσα σε μια ουσία (στερεό, αέριο ή υγρό) που επιτρέπει σε άλλα σωματίδια να ταξιδεύουν μέσα από αυτά.
Τι είναι η κίνηση Brownian;
Ο βοτανολόγος Robert Brown παρουσίασε την έννοια της κίνησης Brown το 1827. Παρατήρησε κόκκους γύρης στο νερό κάτω από ένα μικροσκόπιο και είδε ότι οι κόκκοι γύρης κινούνται εδώ κι εκεί (τυχαία κίνηση) στο νερό. Ονόμασε αυτή την κίνηση ως κίνηση Brown. Ωστόσο, ο Αϊνστάιν είναι αυτός που εξήγησε αυτή την κίνηση.
Σύμφωνα με την εξήγηση του Αϊνστάιν, περιγράφει ορισμένες ιδιότητες των ατόμων. Αν και πίστευαν την ύπαρξη ατόμων εκείνη την εποχή. δεν υπήρχαν αποδείξεις για αυτό. Η κίνηση Brown είναι μια απόδειξη για την ύπαρξη ατόμων. Κάθε ύλη γύρω μας αποτελείται από άτομα. Επομένως, ακόμη και οι κόκκοι γύρης και το νερό περιέχουν άτομα. Επιπλέον, ο Αϊνστάιν περιέγραψε ότι η κίνηση του κόκκου γύρης οφείλεται στις συγκρούσεις του με τα μόρια του νερού που δεν μπορούμε να δούμε. Όταν τα μόρια του νερού χτυπούν τους κόκκους της γύρης, αυτή αναπηδά και μπορούμε να το δούμε στο μικροσκόπιο. Επειδή δεν μπορούμε να δούμε τα μόρια του νερού. τείνουμε να πιστεύουμε ότι οι κόκκοι γύρης κινούνται μόνοι τους, κάτι που δεν είναι έτσι.
Εικόνα 01: Διάγραμμα που δείχνει την κίνηση Brown
Επιπλέον, μελετώντας την κίνηση Brown, μπορούμε να προβλέψουμε ορισμένες από τις ιδιότητες των μορίων του νερού, όπως η ταχύτητα κίνησής τους. Ομοίως, τα σωματίδια στον αέρα δείχνουν επίσης κίνηση Brown. Για παράδειγμα, ένα σωματίδιο σκόνης στον αέρα κινείται τυχαία λόγω των συγκρούσεων με τα μόρια του αερίου.
Τι είναι η διάχυση;
Διάχυση είναι η διαδρομή των σωματιδίων από υψηλότερη συγκέντρωση σε χαμηλότερη συγκέντρωση. Με άλλα λόγια, είναι η κίνηση των σωματιδίων από τις περιοχές υψηλότερου χημικού δυναμικού, σε περιοχές με μικρότερο χημικό δυναμικό. Επομένως, αυτή η ιδέα είναι παρόμοια με τη μεταφορά θερμότητας από ένα θερμό αντικείμενο σε ένα πιο ψυχρό αντικείμενο.
Εικόνα 02: Διάχυση μέσω ημιπερατής μεμβράνης
Επιπλέον, η όσμωση είναι ένας τύπος διάχυσης που περιγράφει την κίνηση του νερού. Όταν το νερό μετακινείται από το ένα κύτταρο στο άλλο, ρέει σύμφωνα με μια κλίση δυναμικού νερού που είναι από υψηλό δυναμικό νερού σε χαμηλό δυναμικό νερού. Επιπλέον, η διάχυση είναι μια σημαντική έννοια στα βιολογικά συστήματα. Τα φυτά και τα ζώα απορροφούν και διανέμουν τα περισσότερα από τα θρεπτικά συστατικά, τα αέρια και το νερό μέσω της διάχυσης. Για παράδειγμα, μέσα σε ένα κύτταρο, η περιεκτικότητα σε οξυγόνο είναι χαμηλότερη από ότι στα τριχοειδή αγγεία του αίματος και η συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα είναι υψηλότερη από ό,τι στα τριχοειδή αγγεία του αίματος. Επομένως, με διάχυση το οξυγόνο μεταφέρεται σε ένα κύτταρο από τα τριχοειδή αγγεία του αίματος και το διοξείδιο του άνθρακα βγαίνει από το κύτταρο.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της κίνησης Brownian και της διάχυσης;
Η κίνηση Brown είναι η ακανόνιστη, τυχαία κίνηση μικροσκοπικών σωματιδίων σε ένα ρευστό, ως αποτέλεσμα συνεχούς βομβαρδισμού από μόρια του περιβάλλοντος μέσου. Ενώ, διάχυση είναι η μετακίνηση μιας ουσίας από μια περιοχή υψηλής συγκέντρωσης σε μια περιοχή χαμηλής συγκέντρωσης. Επομένως, η βασική διαφορά μεταξύ της κίνησης Brown και της διάχυσης είναι ότι στην κίνηση Brown, ένα σωματίδιο δεν έχει μια συγκεκριμένη κατεύθυνση για να ταξιδέψει ενώ στη διάχυση τα σωματίδια θα ταξιδέψουν από μια υψηλή συγκέντρωση σε μια χαμηλή συγκέντρωση. Ωστόσο, η κίνηση των σωματιδίων είναι τυχαία και στα δύο σενάρια.
Επιπλέον, μια άλλη σημαντική διαφορά μεταξύ της κίνησης Brown και της διάχυσης είναι ότι η διάχυση λαμβάνει χώρα σύμφωνα με μια συγκέντρωση ή μια πιθανή χημική κλίση. Όμως, η κίνηση Brown δεν διέπεται από τέτοιους παράγοντες. Η κίνηση Brown ενός σωματιδίου συμβαίνει σύμφωνα με την κίνηση άλλων σωματιδίων στο μέσο.
Το παρακάτω infographic παρέχει περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με τη διαφορά μεταξύ της κίνησης Brown και της διάχυσης.
Σύνοψη – Brownian Motion vs Diffusion
Συνοπτικά, η βασική διαφορά μεταξύ της κίνησης Brown και της διάχυσης είναι ότι στην κίνηση Brown, ένα σωματίδιο δεν έχει συγκεκριμένη κατεύθυνση για να ταξιδέψει ενώ, στη διάχυση, τα σωματίδια θα ταξιδέψουν από μια υψηλή συγκέντρωση σε μια χαμηλή συγκέντρωση. Ωστόσο, η κίνηση των σωματιδίων είναι τυχαία και στα δύο σενάρια.
