La colorazione alimentare illustra la diffusione nell'acqua. La diffusione è la miscelazione di molecole a causa del loro movimento casuale, sia in un liquido che in un gas. Poiché le molecole nell'acqua fredda hanno meno energia cinetica rispetto all'acqua calda, il processo di diffusione è molto più lento rispetto all'acqua calda. Ma la colorazione alimentare può anche mostrare movimenti non casuali, come l'agitazione dell'acqua per convezione.

TL; DR (Troppo lungo, non letto)

TL; DR : Colorante alimentare aggiunto al centro di un becher di acqua fredda affonderà sul fondo. Se mescoli l'acqua fredda, o aggiungi la colorazione all'acqua calda, si diffonderà molto più rapidamente.

Il meccanismo di diffusione

La diffusione non richiede agitazione, come agitazione, sebbene agitazione velocizza il processo. Nel caso del colorante alimentare in acqua, l'acqua è il solvente mentre il colorante alimentare è il soluto. Una volta mescolati, fanno una soluzione. La diffusione richiede tempo, sebbene il tempo dipenda dall'energia cinetica delle molecole che rimbalzano casualmente tra loro. Questo casuale rimbalzo - chiamato moto Browniano - risulta dagli atomi che vibrano, che fanno più velocemente e più forte di più sono caldi. Il risultato finale di questi movimenti, nel tempo, è la soluzione finale, uniforme.

Miscelazione per differenza di gravità specifica

La colorazione alimentare ha un peso specifico leggermente più elevato, o densità relativa, rispetto a acqua, quindi prima che abbia il tempo di diffondersi, tende ad affondare nell'acqua. Quando l'acqua è fredda e la velocità di diffusione è più lenta, la maggior parte del colorante alimentare rimane insieme in un pennacchio che cade sul fondo del contenitore. Rimasto solo e indisturbato, potrebbe formare uno strato in basso; a causa del moto browniano, però, non ci sarà un confine nettamente definito tra l'acqua e la colorazione. Il movimento casuale delle molecole diffonderà gradualmente il colore nell'acqua. L'agitazione accelera il processo di diffusione.

Miscelazione per convezione

Se il contenitore d'acqua è più caldo o più freddo dell'aria ambiente, svilupperà schemi di flusso convettivo man mano che l'acqua si avvicina alla temperatura ambiente . Nel caso di acqua fredda in un ambiente caldo, i lati del contenitore conducono il calore verso la periferia dell'acqua. L'acqua fredda e densa al centro affonda. La colorazione alimentare aggiunta a questa colonna centrale affondante guiderà il flusso convettivo sul fondo del contenitore, ma poi correrà anche il flusso verso l'alto lungo i lati, tornando in cima per ricominciare a girare. Questo flusso serve ad agitare la soluzione, accelerando la diffusione.

Che cosa succede quando l'acqua è alterata?

Confrontare gli effetti del calore e della densità sulla diffusione della colorante alimentare. Prova un confronto fianco a fianco della diffusione in acqua fredda e in acqua calda. La diffusione sarà molto più lenta nell'acqua fredda. Prova a sciogliere mezzo cucchiaio di sale in acqua e poi lascia cadere il colorante alimentare. La colorazione sarà ancora diffusa, ma non affonderà perché l'acqua salata ha un peso specifico più elevato. Prova a collocare una fonte di calore, ad esempio una luce a incandescenza, su un lato del vetro e attendi qualche minuto prima di eliminare la colorazione. Funzionerà - e quindi renderà visibile - il flusso convettivo.