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Vidéo de question : Prédire la diffusion de deux gaz différents après le retrait d’une paroi Physique

Deux gaz sont contenus dans des récipients adjacents de volume égal. Si la paroi séparant les récipients était retirée, dans quelle direction les particules de gaz représentées en orange seraient-elles diffusées ?

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Transcription de vidéo

Deux gaz sont contenus dans des récipients adjacents de volume égal. Si la paroi séparant les récipients était retirée, dans quelle direction les particules de gaz représentées en orange seraient-elles diffusées ? (A) Ils vont se diffuser vers la gauche. (B) Ils vont se diffuser vers la droite. (C) Ils vont sediffuser dans toutes les directions. Ou (D) ils ne se diffuseront pas.

Pour commencer, rappelons ce qu’est la diffusion. La diffusion est un processus par lequel les particules dans un récipient passent d’une région de plus grande concentration à une plus petite concentration en raison du mouvement brownien. En d’autres termes, les particules ont tendance à se répartir uniformément dans le volume dans lequel elles sont contenues.

Imaginons, par exemple, que l’on ait un récipient contenant un certain nombre de particules de gaz. Et supposons que le gaz vient d’être introduit dans le récipient du côté droit. Ce dessin représente les particules dans le récipient peu de temps après. On remarque alors que toutes les particules sont regroupées à droite. Lorsque cela est le cas, les particules sont à une concentration relativement élevée ici, car elles n’occupent qu’un petit volume dans le récipient. Mais au fil du temps, ces particules subiront toutes un mouvement brownien, ce qui signifie qu’elles se déplaceront de manière apparemment aléatoire en raison de collisions avec d’autres particules. Cela fait que les particules passent d’une plus grande concentration, où elles sont toutes regroupées sur le côté droit, à une concentration plus faible, où elles sont réparties uniformément dans le récipient. C’est la diffusion.

Maintenant que l’on a récapitulé la diffusion, revenons à la question qui nous a été posée. Il s’agit de déterminer la direction dans laquelle les particules de gaz orange se diffuseront si la paroi au milieu du récipient est retirée. Juste après le retrait de la paroi, le récipient ressemblera à ceci. La concentration de particules orange sur le côté droit est très grande. Et la concentration de particules orange sur le côté gauche est nulle. Mais on sait qu’au fur et à mesure que le temps passe, les particules orange vont se diffuser d’une région de plus grande concentration à une concentration plus petite jusqu’à ce qu’elles se répartissent uniformément dans le récipient, comme décrit précédemment.

Il est important de noter que les différentes particules colorées représentent différents types de gaz. Lorsque cela est le cas, on suppose que les différents gaz se diffuseront indépendamment les uns des autres. Ainsi, le fait qu’il y ait une forte concentration de ces autres particules sur le côté gauche du récipient n’a aucun impact sur la diffusion des particules orange. En fait, pour mieux se concentrer sur la question, on peut supprimer complètement les autres particules du diagramme.

Maintenant, il devrait être beaucoup plus facile de voir comment les particules orange vont se diffuser. Elles se diffuseront vers la gauche, où il y a une plus faible concentration de particules orange jusqu’à ce qu’elles soient uniformément réparties dans le récipient. Cela correspond à la réponse (A), donc on déduit que (A) est la bonne réponse. Après le retrait de la paroi séparant les récipients, les particules orange se diffuseront vers la gauche.

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