Дифузія газів через рідини. Механізми дифузії газів через рідини

тепер повернемося до проблеми дифузії. З попередніх обговорень ясно: коли парціальний тиск газу в одній зоні більше, ніж в інший, буде спостерігатися дифузія молекул із зони високого тиску в напрямку зони низького тиску. На малюнку легко побачити, що молекули, що знаходяться в зоні високого тиску, через більшого їх числа мають більше шансів випадкового потрапляння в зону низького тиску, ніж молекули, які прагнуть в протилежну сторону.

Відео: Питання №4 § 10. Дифузія в газах, рідинах і твердих тілах - Фізика 7 клас (Перишкін)

Однак деякі молекули все ж випадково потрапляють із зони низького тиску в зону високого тиску, тому загальна дифузія газу із зони високого тиску в зону низького тиску дорівнює різниці між числом молекул, що рухаються в одному напрямку, і числом молекул, що рухаються в протилежну сторону. Це число пропорційно різниці парціальних тисків газу в цих двох зонах - диффузионному градієнту тиску.

Визначення швидкості дифузії в рідинах. Крім градієнта тиску на швидкість дифузії газу в рідині впливають і деякі інші фактори. Такими факторами є: (1) розчинність газу в рідини-(2) площа поперечного перерізу маси рідини-(3) величина дифузійної дістанціі- (4) молекулярна маса газу-(5) температура рідини.

У живому організмі останній з перерахованих факторів (температура), залишається відносно постійною величиною, тому його зазвичай не враховують.

Чим більше розчинність газу, тим більше кількість молекул, здатних до дифузії застосовується для розрахунку парціального тиску. Чим більше поперечний переріз дифузійного шляху, тим більше число диффундирующих молекул. І навпаки, чим довше шлях дифузії молекул, тим більше часу буде потрібно молекулам для проходження всієї дистанції. І нарешті, швидкість дифузії газу тим більше, чим більше швидкість кінетичного руху молекул, яка обернено пропорційна квадратному кореню молекулярної маси.

Відео: Питання №3 § 10. Дифузія в газах, рідинах і твердих тілах - Фізика 7 клас (Перишкін)

Всі ці фактори можна об`єднати в одну формулу: D = PxAxS / dxMW, де D - швидкість дифузії, Р - градієнт парціального тиску між кінцями дифузійного шляху, А - площа поперечного перерізу дифузійного шляху, S - розчинність газу, d - дифузійна дистанція, MW - молекулярна маса газу.

з формули видно, що два фактори в ній визначаються самим газом: розчинність і молекулярна маса. Разом ці фактори визначають величину дифузійного коефіцієнта газу, який пропорційний S / MW.

Це означає що відносна швидкість, з якої будуть дифундувати різні гази при одній і тій же величині парціального тиску, пропорційна диффузионному коефіцієнту кожного з них. Беручи дифузний коефіцієнт кисню за одиницю, відносні дифузійні коефіцієнти важливих для процесу дихання газів в рідинах тіла вживаються у такому значенні.

всі беруть участь в процесі дихання гази легко розчиняються в ліпідах і, відповідно, в клітинних мембранах. Через це рух газів в тканинах лімітується головним чином швидкістю, з якою гази можуть дифундувати через що міститься в тканинах воду, а не швидкістю проходження клітинних мембран, тому дифузія газів через тканини, включаючи дихальну мембрану, практично не відрізняється від дифузії газів у воді.