Istina, difuzija se vrši do izjednačavanja koncetracija. Ali kojih?
Evo, hajde da analiziramo prostijem primeru suda podeljenog na dva jednaka dela poluproustivom pregradom koja propušta vodonik, ali ne i kiseonik.Sa razilčitih strana pregrade su postavljena upravo ova dva gasa. Šta se onda dešava? Vodonik počinje da prolazi u drugi deo posude kroz tu pregradu. To se vrši dok se ne izjednači koncentacija vodonika sa obe strane pregrade. Pošto je koncentracija N/V to praktično znači da će broj molekula vodonika sa obe strane pregrade biti isti, samim tim i broj molova (pošto je n=N/Na). Drugim rečima, vodonik se praktično rasširi po čitavoj posudi kao da pregrade nema. Kiseonik ostaje tu gde je.
Ako tvoju logiku primenimo na ovaj primer ispalo bi ovako: sa jedne strane je jedan gas koncentracije te i te, sa druge drugi gas, i onda će se difuzijom koncentracije izjednačiti, samim tim i pritisak. Ali ne, difuziju će svaki gas vršiti za sebe. Koncentracija vodonika sa obe strane treba da bude ista, a ne smeše gasova. I kiseonik bi "hteo" da izjednači svoju koncentraciju na obe strane pregrade, ali njemu to pregrada ne da. Da je pregrada propustiva i za kiseonik, koncentracije vodonika i kiseonika sa obe strane bi bile iste, pa bi i koncetracije smeše bile iste sa obe strane. I pritisak takođe... Ali, ako je pregrada polupropustiva (ili semipermeabilna, obožavam tu reč
) onda ništa od toga, već se koncentracija jednog gasa na kraju izjednači (u ovom slučaju vodonik ide sa mesta veće na mesto manje koncentracije, pa dok se to ne uravnoteži).
U ovom zadatku imamo tri pregrade, ali greška u logici je ista kao i u navedenom slučaju. Da obe pregrade propuštaju sve gasove, koncentraciija gasova i njihov pritisak bi bio istim u svim delovima. Ali, činjenica da prepreka selektivno propušta molekule gasa čini stvar drugačijom. Vodoniku su otvorene obe pregrade. Ako je zapremina suda V, a broj molekula vodonika N, samim tim je početna koncentracija 3N/V (za početak, vodonik zauzima V/3 zapremine suda). Sa druge strane leve pregrade je prostor zapremine 2V/3 gde uopšte nema vodonika. Kada 2N/3 molekula ode iz prvog dela u preostali deo posude u njemu će ostati N/3 molekula što daje koncentraciju (N/3) / (V/3) = N/V. Takva je koncentracija vodonika i u preostalom delu posude n= (2N/3)/ (2V/3) = N/V. Dakle, koncentracija vodonika će u celom sudu biti ista.
Slično, za deo posude koji obuhvata drugu i treću četvrtinu posude, u kojem je na početku kiseonik i azot. Kiseonik ostaje u drugom delu, njega ne puštaju pregrade, azot ulazi u njega, sve dok se koncentracije azota u drugom i trećem delu ne izjednače. To se praktično opet svede (kao u prvom primeru koji sam razmatrao sa vodonikom i kiseonikom) na ravnomernu raspodelu azota po onom delu posude koji je njemu dostupan.
Zadatak je najprostije rešiti tako što znamo da će se vodonik rasporediti po čitavoj posudi (pregrade ga puštaju), azot će zauzeti dva dela, sa istim brojem molova u svakom, a kiseonik ostati u svom delu. Dakle, u prvom delu ostaje 1/3 od početnog broja molova vodonika, u drugom delu je sav kiseonik, 1/3 početnog broja molova vodonika, 1/2 početne količine azota, u trećem 1/3 početne količine vodonika, 1/2 početne količine azota.
Dalje možeš sračunati ukupan broj molova gasa u svakoj pregradi, i primenom jednačine stanja pV=nRT naći p za svaki delić posude. Naravno, možeš koristiti i sumiranje parcijalnih pritisaka pojedinačnih gasova unutar jednog dela ograničenog pregradama, što će ti dati isti rezultat.
