De tweede wet van de thermodynamica, die stelt dat de entropie (stoornis) van een geïsoleerd systeem in de loop van de tijd altijd toeneemt, een cruciale rol speelt bij het verklaren van diffusie over een membraan. Hier is hoe:

1. Concentratiegradiënt en entropie:

* Een concentratiegradiënt vertegenwoordigt een toestand van lagere entropie . De moleculen aan de zijkant van het membraan met een hogere concentratie zijn meer geordend, terwijl die aan de zijkant met een lagere concentratie meer verspreid zijn.

* Diffusie heeft de neiging om entropie te verhogen door moleculen te verplaatsen van een gebied van hoge concentratie naar een gebied met lage concentratie. Dit creëert een gelijkmatige verdeelde, minder geordende staat.

2. Spontane beweging:

* De tweede wet dicteert dat processen spontaan voorkomen als ze leiden tot een toename van de totale entropie van het systeem.

* Diffusie over een membraan is een spontaan proces omdat dit resulteert in een toename van entropie. De moleculen worden meer ongeordend en het algemene systeem wordt willekeuriger.

3. Gratis energie:

* De tweede wet kan worden uitgedrukt in termen van vrije energie, wat de beschikbare energie is om werk te doen. Een systeem zal spontaan naar een toestand van lagere vrije energie gaan.

* In diffusie neemt de vrije energie van het systeem af naarmate de concentratiegradiënt verdwijnt, waardoor het proces gunstig wordt.

4. Membranen en barrières:

* Membranen kunnen werken als barrières voor diffusie, maar ze voorkomen het niet volledig.

* De tweede wet is nog steeds van toepassing, maar de diffusiesnelheid wordt beïnvloed door factoren zoals membraanpermeabiliteit, grootte van de moleculen en de grootte van de concentratiegradiënt.

Samenvattend:

De tweede wet van de thermodynamica, door systemen naar verhoogde entropie te besturen, verklaart waarom diffusie over een membraan spontaan optreedt. Het bevordert de beweging van moleculen van gebieden met een hoge concentratie tot lage concentratie, wat resulteert in een meer ongeordende en minder energieke toestand.