Diffusion

Ein Glas heißes Wasser. Und ein Teebeutel. Mal schauen, was jetzt passiert. Das warme Wasser extrahiert Aromen und andere Moleküle aus den Teeblättern. Diese fließen ins Wasser und färben es dunkler.

Wenn wir lange genug warten, ist das gesamte Glas mit gleich starkem Tee gefüllt. Aber warum breitet sich der Tee im Wasser so gleichmäßig aus – ganz ohne umzurühren? Nun, das Wasser rührt sich gewissermaßen die ganze Zeit selbst um. Das nennt man Diffusion. Diffusion funktioniert, weil sich die Wassermoleküle kontinuierlich bewegen, in zufällige Richtungen.

Und wenn Wassermoleküle auf den gelösten Tee treffen, dann werden die Tee-Teilchen herumgeschubst. Stück für Stück, Teilchen für Teilchen, rührt das Wasser den Tee um. Diffusion bewirkt, dass sich die Teilchen ausbreiten, von Bereichen mit vielen Teilchen – höhere Konzentration – hin zu Bereichen, wo es weniger gibt – geringere Konzentration. Die Energie, die das Wasser zum Bewegen – und somit Umrühren – verwendet, ist Wärme. Wärme – das sind winzige Bewegungen, a uf Teilchenebene, in zufälliger Richtung.

Damit Diffusion stattfinden kann, muss es nicht mal besonders heiß sein. Warte, bis der Tee kalt geworden ist und gieße dann etwas Wasser nach... ...vorsichtig, damit das Wasser nicht umgerührt wird. Und dann schau! Es dauert ein Weilchen, aber die Diffusion verteilt den Tee auch hier! Diffusion findet nicht nur in Flüssigkeiten statt.

Sondern auch in Gasen. Stell dir vor, du nimmst mit deinem kleinen Bruder einen Aufzug. Und du musst... ...na ja – furzen. Es dauert nicht lange, bis die Luftmoleküle, die sich in alle Richtungen bewegen, gegen die Furz-Moleküle stoßen – oft genug, damit diese zur Nase deines kleinen Bruders gelangen. Diffusion ist für vieles nützlich, nicht nur beim Teeumrühren oder um andere aus dem Aufzug zu vergraulen.

In der Natur nutzen sie alle Lebewesen Tag für Tag. Erst mit Hilfe von Diffusion gelangt Sauerstoff von deiner Lunge ins Blut. Und die Nährstoffe aus der Nahrung, die du zu dir nimmst, gelangen durch Diffusion von deinem Darm ins Blut. Das, was die Diffusion antreibt... sind winzige aber rasche Bewegungen auf molekularer Ebene.

Genau die gleichen winzigen Bewegungen, die wir als... Wärme... wahrnehmen. Diffusion geschieht schnell in Gasen, in denen sich Moleküle frei und schnell bewegen können. Diffusion geschieht langsamer in Flüssigkeiten, da sich die Moleküle dort langsamer bewegen.

In festen Materialien sind die Moleküle fixiert und vibrieren nur an Ort und Stelle, dort findet also gar keine Diffusion statt. Diffusion: Das sind Teilchen... die sich ausbreiten – von Bereichen mit höherer Konzentration... ...zu Bereichen mit geringerer Konzentration – indem sie ineinanderstoßen.