布朗運動(brownian motion)和擴散(diffusion)的區別

布朗運動和擴散的關鍵區別在於，在布朗運動中，粒子沒有特定的運動方向，而在擴散中，粒子將從高濃度移動到低濃度。

布朗運動和擴散是與粒子運動有關的兩個概念。這兩個概念的存在證明了物質是由更小的粒子組成的，我們可以把它們分開。它還證明了一種物質（固體、氣體或液體）中的原子或分子之間有足夠的自由空間，允許其他粒子穿過它們。

什麼是布朗運動(brownian motion)？

植物學家羅伯特·布朗在1827年提出了布朗運動的概念。他在顯微鏡下觀察水中的花粉粒，發現花粉粒在水中到處移動（隨機運動）。他把這個運動稱為布朗運動。然而，愛因斯坦是解釋這一運動的人。

根據愛因斯坦的解釋，他描述了原子的一些性質。雖然他們當時相信原子的存在，但沒有證據證明這一點。布朗運動是原子存在的證明。我們周圍的一切物質都是由原子組成的。因此，即使花粉粒和水也含有原子。此外，愛因斯坦還描述了花粉粒的運動是由於它與我們看不到的水分子的碰撞。當水分子撞擊花粉粒時，它會反彈，我們可以在顯微鏡下看到它。因為我們看不到水分子，我們傾向於認為花粉粒是自己移動的，事實並非如此。

圖01：布朗運動圖

此外，通過研究布朗運動，我們可以預測水分子的一些性質，例如它們的運動速度。同樣，空氣中的粒子也表現出布朗運動。例如，空氣中的塵埃粒子由於與氣體分子的碰撞而隨機移動。

什麼是擴散(diffusion)？

擴散是粒子從高濃度到低濃度的運動。換句話說，它是粒子從高化學勢區到低化學勢區的運動。因此，這一概念類似於熱物體向較冷物體的熱傳遞。

圖02：通過半透膜的擴散

此外，滲透是一種描述水運動的擴散。當水從一個細胞移動到另一個細胞時，它按照從高水勢到低水勢的水勢梯度流動。此外，擴散是生物系統中的一個重要概念。植物和動物通過擴散吸收和分配大部分的營養物質、氣體和水。例如，在細胞內，氧含量低於毛細血管，二氧化碳濃度高於毛細血管。因此，通過擴散，氧氣從毛細血管轉移到細胞中，二氧化碳從細胞中排出。