布朗运动(brownian motion)和扩散(diffusion)的区别

布朗运动和扩散的关键区别在于，在布朗运动中，粒子没有特定的运动方向，而在扩散中，粒子将从高浓度移动到低浓度。

布朗运动和扩散是与粒子运动有关的两个概念。这两个概念的存在证明了物质是由更小的粒子组成的，我们可以把它们分开。它还证明了一种物质（固体、气体或液体）中的原子或分子之间有足够的自由空间，允许其他粒子穿过它们。

什么是布朗运动(brownian motion)？

植物学家罗伯特·布朗在1827年提出了布朗运动的概念。他在显微镜下观察水中的花粉粒，发现花粉粒在水中到处移动（随机运动）。他把这个运动称为布朗运动。然而，爱因斯坦是解释这一运动的人。

根据爱因斯坦的解释，他描述了原子的一些性质。虽然他们当时相信原子的存在，但没有证据证明这一点。布朗运动是原子存在的证明。我们周围的一切物质都是由原子组成的。因此，即使花粉粒和水也含有原子。此外，爱因斯坦还描述了花粉粒的运动是由于它与我们看不到的水分子的碰撞。当水分子撞击花粉粒时，它会反弹，我们可以在显微镜下看到它。因为我们看不到水分子，我们倾向于认为花粉粒是自己移动的，事实并非如此。

图01：布朗运动图

此外，通过研究布朗运动，我们可以预测水分子的一些性质，例如它们的运动速度。同样，空气中的粒子也表现出布朗运动。例如，空气中的尘埃粒子由于与气体分子的碰撞而随机移动。

什么是扩散(diffusion)？

扩散是粒子从高浓度到低浓度的运动。换句话说，它是粒子从高化学势区到低化学势区的运动。因此，这一概念类似于热物体向较冷物体的热传递。

图02：通过半透膜的扩散

此外，渗透是一种描述水运动的扩散。当水从一个细胞移动到另一个细胞时，它按照从高水势到低水势的水势梯度流动。此外，扩散是生物系统中的一个重要概念。植物和动物通过扩散吸收和分配大部分的营养物质、气体和水。例如，在细胞内，氧含量低于毛细血管，二氧化碳浓度高于毛细血管。因此，通过扩散，氧气从毛细血管转移到细胞中，二氧化碳从细胞中排出。