Запах – ощущение наличия в воздухе пахнущих ароматных веществ (ПАВ) посредством химических рецепторов, расположенных в носовой полости. Разберёмся, чем объясняется распространение в воздухе запахов разных веществ: бензина, духов, дыма, нектара. Опишем физическое явление, которое способствует распространению пахнущих веществ.
Чем объясняется распространение в воздухе запахов
У человека ощущение запаха возникает в мозге при улавливании обонятельными нейронами молекул ПАВ, которые наполняют вдыхаемый носом воздух. Чувство вызывают только возбуждающие обонятельные клетки молекулы. Пахнущие вещества находятся в газообразной форме, это изначально летучие вещества либо молекулы, отделившиеся от твердых или жидких веществ. Процесс взаимодействия чувствительных нейронов с частицами ПАВ сложный, состоит из множества этапов и описывается почти десятком теорий. Ни одна из них в полной мере объяснить все тонкости восприятия запахов не способна.
Запахи распространяются в пространстве за счёт диффузии – явления, при котором молекулы нескольких веществ взаимно проникают друг в друга, смешиваются с целью выравнивания концентрации одной субстанции в другой. По отношению к ПАВ – это равномерное растекание пахнущего вещества по пространству, часто ограниченного, например, стенками сосуда или размерами комнаты.
В случае с распространением ароматических веществ в воздухе диффузия называется взаимной: бензин, например, и воздух смешиваются друг в друге. Вещество при этом переносится в зону низкой концентрации из зоны с повышенным химическим потенциалом (места, где находится ароматное вещество).
Опыты с тепловым перемещением молекул серебра демонстрируют скорости до 500 м/с. Преодолеваемое атомом или молекулой до столкновения с другой элементарной частицей (ЭЧ) расстояние называется длиной среднего пробега, оно зависит от энергии ЭЧ, их концентрации.
К объяснению распространения в воздухе запаха дыма нельзя подходить без понятия тепловой конвекции – способа обмена тепловой энергией, когда внутренний потенциал передаётся струйками либо потоками газа. Исходя из уравнения идеального газа, в случае присутствия градиента концентрации изотермическая среда обзаводится градиентом давления. Тот вызывает образование гидродинамических потоков в ряде областей пространства.
Тепловая конвекция демонстрирует, что тёплый дым распространяется по доступному пространству, заполняет весь доступный объём, а не улетучивается вверх или стелется по поверхности планеты.
Ближе всего к объяснению распространения запахов в воздухе находится конвективная диффузия, в состав которой входят:
- молекулярная диффузия газов;
- макроскопическое передвижение среды – конвекция.
Конвективная диффузия вызывается гравитационным взаимодействием и разностью давлений в нескольких областях среды (замкнутого исследуемого пространства).
Как вы считаете, материал был полезен?