Запах вещества переносят его молекулы. При комнатной температуре молекулы движутся со скоростями в сотни метров в секунду. Почему тогда запах пролитых духов достигает другого конца комнаты только через несколько секунд?

Хотя молекулы пахучего вещества при комнатной температуре действительно движутся со скоростями в сотни метров в секунду, запах пролитых духов распространяется по комнате значительно медленнее. Причина заключается в том, что молекулы движутся не по прямой линии, а хаотически, постоянно сталкиваясь с молекулами воздуха.

Когда духи проливают, пахучие вещества начинают испаряться с поверхности жидкости и попадать в воздух. Молекулы этих веществ обладают большой скоростью, однако на своём пути они непрерывно сталкиваются с молекулами азота, кислорода и других газов, составляющих воздух.

Между двумя последовательными столкновениями молекула успевает пролететь лишь очень небольшое расстояние — при нормальном атмосферном давлении обычно порядка десятков нанометров. После каждого столкновения направление её движения изменяется. В результате молекула движется по сложной зигзагообразной траектории, многократно меняя направление.

Такое движение называется хаотическим тепловым движением, а процесс постепенного распространения молекул одного вещества среди молекул другого — диффузией.

Важно понимать разницу между скоростью движения отдельной молекулы и скоростью распространения запаха.

Например, если молекула движется со скоростью 400 м/с, это вовсе не означает, что за одну секунду она удалится от источника запаха на 400 метров. За это время она испытает огромное количество столкновений, многократно изменит направление и может оказаться сравнительно недалеко от исходной точки.

При диффузии среднее квадратичное смещение молекул увеличивается пропорционально квадратному корню из времени, а не самому времени. Поэтому распространение запаха происходит гораздо медленнее, чем можно было бы предположить по скорости теплового движения молекул.

Кроме того, в реальных условиях большую роль играет движение воздуха — конвекция. Воздушные потоки возникают из-за разности температур, работы вентиляции, перемещения людей и других причин. Они переносят пахучие вещества по комнате гораздо быстрее, чем одна только молекулярная диффузия.

Именно благодаря таким потокам запах духов может достичь противоположного конца комнаты уже через несколько секунд. Если бы воздух был совершенно неподвижным, распространение запаха на расстояние нескольких метров только за счёт диффузии заняло бы значительно больше времени — вплоть до многих часов или даже суток.

Таким образом, запах распространяется медленно не потому, что молекулы пахучего вещества имеют маленькую скорость, а потому, что они движутся хаотически и постоянно сталкиваются с молекулами воздуха. Их высокая скорость теплового движения не равна скорости направленного распространения запаха. В обычной комнате запах достигает удалённых точек за несколько секунд главным образом благодаря воздушным потокам, которые переносят молекулы пахучего вещества.