Оглавление
Введение …………………………………………………………………………3
Основная часть: знания о диффузии ………………………………………......5
Экспериментальная часть: исследования …………………………………….…8
Заключение ………………………………………………………………………10
Список используемой литературы ……………………………………………..11
Приложение ……………………………………………………………………...12
Введение
Уже в глубокой древности, за 2500 тыс. лет до нашего времени, зародилось представление, что все окружающие нас тела состоят из мельчайших частиц, недоступных непосредственному наблюдению. Только лишь за последние 150 лет развилось и было экспериментально обоснованно учение о молекулах и атомах (молекулярная теория). И основателем молекулярной теории был Демокрит. Суть учения Демокрита сводилась к следующему: не существует ничего, кроме атомов; атомы бесконечны по числу и бесконечно разнообразны по форме; различие между вещами происходит от различия их атомов в числе, величине, форме и порядке; качественного различия между атомами нет. Учения Демоктрита существуют давно, однако и ныне учения основаны на предположениях того времени.
В основе современного положения молекулярно-кинетической теории лежат три утверждения, каждое из которых в настоящее время строго доказано экспериментально: вещество состоит из атомов; эти частицы хаотически движутся; частица взаимодействуют друг с другом.
Из учений Демокрита следует, что все тела состоят из атомов, однако атомы могут образовывать молекулы.
Диффузия – это самопроизвольное перемешивание соприкасающихся веществ, происходящее вследствие хаотического (беспорядочного) движения молекул.[1-2]
Цель данной исследовательской работы: наблюдение и изучение явления диффузии.
Убедиться, что диффузия в разных веществах происходит по-разному;
Доказать, что диффузия зависит от температуры.
Актуальность: диффузия доказывает, что тела состоят из молекул, которые находятся в беспорядочном движении; диффузия имеет большое значение в жизни человека, животных и растений, а также технике.
Задачи данной исследовательской работы:
Изучение литературных источников;
Заложение и проведение опытов;
Обработка результатов;
Выводы.
Методы: эксперимент, наблюдение, описание, анализ.
Приборы и материалы: калий перманганат, бумажная салфетка, вода, 2 колбочки с водой, 10 г черного чая, термометр, освежитель воздуха, рулетка.
Знания о диффузии
Молекулами называют мельчайшие частицы, из которых состоят различные вещества (и которые обладают свойствами этого свойствами этого вещества). Частица находятся в непрерывном движении. Одним из проявления теплового движения является процесс диффузия.
Диффузия – это самопроизвольное перемешивание соприкасающихся веществ, происходящее вследствие хаотического (беспорядочного) движения молекул.
Диффузия – это самопроизвольное выравнивание неоднородной концентрации атомов или молекул разного сорта. Если воду и чернила осторожно налить в тонкую (во избежание конвекции) пробирку, то четкая в начале граница раздела двух жидкостей расплывается, и в конце концов жидкости перемешиваются. Перемешиваются и атомы твердых тел, если тела растворяются друг в друге.
Диффузия происходит в жидкостях, твердых телах и газах. Наиболее быстро диффузия происходит в газах, медленнее в жидкостях, ещё медленнее в твёрдых телах, что обусловлено характером теплового движения частиц в этих средах. Траектория движения каждой частицы газа представляет собой ломаную линию, т.к. при столкновениях частицы меняют направление и скорость своего движения. Столетиями рабочие сваривали металлы и получали сталь нагреванием твердого железа в атмосфере углерода, не имея ни малейшего представления о происходящих при этом диффузионных процессах. Лишь в 1896г. началось изучение проблемы.
Потом он разрезал цилиндр на тонкие диски и измерил массу золота, которое продиффундировало в каждый срез свинца.
Оказалось, что к “чистому концу” через весь цилиндр прошло вполне измеримое количество золота. Это еще раз доказывает, что скорость диффузии очень быстро возрастает с повышением температуры. Например, цинк диффундирует в медь при 3000С почти в 100 миллионов раз быстрее, чем при комнатной температуре.
С точки зрения атомного строения вещества проница
kinderbooks.ru
Оглавление
Введение …………………………………………………………………………3
Основная часть: знания о диффузии ………………………………………......5
Заключение ………………………………………………………………………10
Список используемой литературы ……………………………………………..11
Приложение ……………………………………………………………………...12
Введение
Уже в глубокой древности, за 2500 тыс. лет до нашего времени, зародилось представление, что все окружающие нас тела состоят из мельчайших частиц, недоступных непосредственному наблюдению. Только лишь за последние 150 лет развилось и было экспериментально обоснованно учение о молекулах и атомах (молекулярная теория). И основателем молекулярной теории был Демокрит. Суть учения Демокрита сводилась к следующему: не существует ничего, кроме атомов; атомы бесконечны по числу и бесконечно разнообразны по форме; различие между вещами происходит от различия их атомов в числе, величине, форме и порядке; качественного различия между атомами нет. Учения Демоктрита существуют давно, однако и ныне учения основаны на предположениях того времени.
В основе современного положения молекулярно-кинетической теории лежат три утверждения, каждое из которых в настоящее время строго доказано экспериментально: вещество состоит из атомов; эти частицы хаотически движутся; частица взаимодействуют друг с другом.
Из учений Демокрита следует, что все тела состоят из атомов, однако атомы могут образовывать молекулы.
Диффузия – это самопроизвольное перемешивание соприкасающихся веществ, происходящее вследствие хаотического (беспорядочного) движения молекул.[1-2]
Цель данной исследовательской работы: наблюдение и изучение явления диффузии.
Убедиться, что диффузия в разных веществах происходит по-разному;
Доказать, что диффузия зависит от температуры.
Актуальность: диффузия доказывает, что тела состоят из молекул, которые находятся в беспорядочном движении; диффузия имеет большое значение в жизни человека, животных и растений, а также технике.
Задачи данной исследовательской работы:
Изучение литературных источников;
Заложение и проведение опытов;
Обработка результатов;
Выводы.
Методы: эксперимент, наблюдение, описание, анализ.
Приборы и материалы: калий перманганат, бумажная салфетка, вода, 2 колбочки с водой, 10 г черного чая, термометр, освежитель воздуха, рулетка.
Знания о диффузии
Молекулами называют мельчайшие частицы, из которых состоят различные вещества (и которые обладают свойствами этого свойствами этого вещества). Частица находятся в непрерывном движении. Одним из проявления теплового движения является процесс диффузия.
Диффузия – это самопроизвольное перемешивание соприкасающихся веществ, происходящее вследствие хаотического (беспорядочного) движения молекул.
Диффузия – это самопроизвольное выравнивание неоднородной концентрации атомов или молекул разного сорта. Если воду и чернила осторожно налить в тонкую (во избежание конвекции) пробирку, то четкая в начале граница раздела двух жидкостей расплывается, и в конце концов жидкости перемешиваются. Перемешиваются и атомы твердых тел, если тела растворяются друг в друге.
Диффузия происходит в жидкостях, твердых телах и газах. Наиболее быстро диффузия происходит в газах, медленнее в жидкостях, ещё медленнее в твёрдых телах, что обусловлено характером теплового движения частиц в этих средах. Траектория движения каждой частицы газа представляет собой ломаную линию, т.к. при столкновениях частицы меняют направление и скорость своего движения. Столетиями рабочие сваривали металлы и получали сталь нагреванием твердого железа в атмосфере углерода, не имея ни малейшего представления о происходящих при этом диффузионных процессах. Лишь в 1896г. началось изучение проблемы.
Английский металлург Вильям Робертс –Аустин в простом эксперименте измерил диффузию золота в свинце. Он наплавил тонкий диск золота на конец цилиндра из чистого свинца длиной в 1 дюйм (2,45 см), поместил этот цилиндр в печь, где поддерживалась температура около 2000С, и держал его в печи 10 дней.
Потом он разрезал цилиндр на тонкие диски и измерил массу золота, которое продиффундировало в каждый срез свинца.
Оказалось, что к “чистому концу” через весь цилиндр прошло вполне измеримое количество золота. Это еще раз доказывает, что скорость диффузии очень быстро возрастает с повышением температуры. Например, цинк диффундирует в медь при 3000С почти в 100 миллионов раз быстрее, чем при комнатной температуре.
С точки зрения атомного строения вещества проницаемость твердых тел вполне объяснима. В настоящее время мы хорошо представляем себе, что даже наиболее твердое тело – всего лишь довольно слабо связанный набор атомов. В кристаллах, образующих металл, атомы (ионы, молекулы) располагаются в строго определенном порядке. Такое расположение атомов в кристаллах образует кристаллическую решетку. Однако идеальных и полностью застроенных решеток не существует. В них всегда имеются пустые места, которые носят название вакансий или дырок, в которые могут переходить диффундирующие атомы. Эту вакансию атом оставляет после себя, занимая новую вакансию. В нее может перейти соседний атом; итак, путем непрерывных перемещений атом может пройти через кристалл.[1-2]
Диффузия обеспечивает безопасность.
Горючий природный газ, которым мы пользуемся дома для приготовления пищи, не имеет ни цвета, ни запаха. Поэтому трудно было бы сразу заметить утечку газа. А при утечке за счет диффузии газ распространяется по всему помещению. Между тем при определенном соотношении газа с воздухом в закрытом помещении образуется смесь, которая может взорвать, например, от зажженной спички. Газ может вызвать и отравление у людей.
Чтобы сделать поступление газа в помещение заметным, на распределительных станциях горючий газ предварительно смешивают с особыми веществами, обладающими резким неприятным запахом, который легко ощущается человеком даже при весьма малой концентрации. Такая мера предосторожности позволяет быстро заметить газа в помещении, если образовалась утечка. Явление диффузии удивительно и имеет большое значение.[4-5]
Экспериментальная часть
1-ый эксперимент: наблюдение проникновения атомов (молекул) одного вещества между молекулами другого вещества (опыт с перманганатом калия и салфеткой).
Взяли бумажную салфетку и капнули на него немного воды. Вода растеклась по поверхности. Потом взяли 10 кусочков перманганата калия и положили на салфетку (рис.1). Стали наблюдать за происходящим. Через 32 секунды вокруг кусочков с калием образовались видимые разводы бордового цвета (рис.2). А еще через 27 секунд разводы увеличелись почти вдвое (рис.3). Этот процесс продолжался до тех пор, пока все кусочки полностью не растворились (рис.4).
Вывод: мы пронаблюдали проникновения атомов (молекул) перманганата калия между молекулами воды. А это и есть диффузия.
2-ой эксперимент: изучение зависимости скорости протекания диффузии от температуры (опыт приготовления чая в двух колбочках. В первой при t = 19°С, во второй при t = 89°С).
Взяли 2 сосуда с водой разной температуры. В сосуд №1 t = 19°С, в сосуде №2 t = 89°С. Опускаем в эти сосуды по 5 г чая.
Прошла 1 мин (рис.5), прошло 2 мин и мы перемешиваем воду в сосудах (рис.6). Прошло 5 мин (рис.7). Прошло 15 мин (рис.8). Цвет в сосуде №1 имеет светлую окраску, а в сосуде №2 цвет чая более насыщенный.
Вывод из этого эксперимента можно сделать следующий, что на скорость прохождения диффузии влияет температура. И чем выше температура воды, тем быстрее протекает диффузия.
3-ий эксперимент: наблюдение диффузии в газах (опыт с освежителем воздуха) .
В комнате длинной 9 м и шириной 6 м в одном углу распылили освежитель воздуха (рис. 9), и через 1 минуты 47 секунд в другом конце комнаты почувствовался запах освежителя.
Вывод: в газах диффузия протекает значительно быстрее, чем в жидкостях. Это обусловлено тем, что между молекулами газа расстояние значительно больше, чем между молекулами жидкости, а значит и молекулы одного вещества проникают между молекулами другого вещества. И диффузия происходит быстрее.
Заключение
Во всех случаях мы наблюдали процесс диффузии. Диффузия – это временный процесс. Продолжительность диффузии зависит от рода вещества. И от температуры: чем выше температура, тем быстрее протекает диффузия. Диффузия протекает во всех трех агрегатных состояниях вещества. В газах диффузия протекает быстрее, чем в жидкостях, а в жидкостях быстрее, чем в твердых телах.
Мы в своей работе исследовали диффузию в жидкостях и газах. Не рассмотрели лишь диффузию в твердом теле, т.к. для диффузии в твердом теле потребуется много времени.
Учеными был поставлен опыт: гладкоотшлифованные пластины свинца и золота положили одну на другую и прижали грузом. Через 5 лет золото и свинец проникли друг в друга всего на 1 мм.[3]
Явление диффузии широко применяется на производстве, в процессах жизнедеятельности человека, животных и растений, в медицине, в полупроводниковом производстве (для создания микросхем).
Именно благодаря диффузии кислород из легких проникает в кровь, из крови в ткани; питательные вещества благодаря диффузии из кишечника поступает в кровь; вследствие диффузии газов состав воздуха у поверхности Земли однороден; диффузия играет существенную роль в питании растений и животных; на явлении диффузии основана концентрация продуктов питания.
И еще очень многое, что происходит благодаря диффузии.[5]
Список используемой литературы
В.А. Чуянов. Энциклопедический словарь юного физика. М.: “Педагогика-Пресс”
И.Г. Кириллова. Книга для чтения по физике. М. – “Просвещение”, 1986 г.
Перышкин А.В. Физика. 7 кл: учеб. для общеобразоват. учреждений / А.В. Перышкин. – 13-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2009.
www. all – fizika.com/
www. fizika.ru/
Приложение
Рис.3
Рис.4
Рис.2
Рис.1
Рис.6
Рис.5
Рис.8
Рис.7
Рис.9
9
multiurok.ru
Скачать эту презентацию
Скачать эту презентацию
№ слайда 1
Описание слайда: Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах 7класс 900igr.net Пащенко Ирина Валентиновна, учитель физики МОУ СОШ № 30 г. Иркутска
№ слайда 2
Описание слайда: Повторение Объясните увеличение объема тела при нагревании с помощью гипотезы о строении вещества. Все тела состоят из мельчайших частиц, между которыми существуют промежутки. При нагревании тел их размеры увеличиваются в связи с тем, что частицы удаляются друг от друга Пащенко Ирина Валентиновна, учитель физики МОУ СОШ № 30 г. Иркутска
№ слайда 3
Описание слайда: Повторение 2. Как проверить достоверность данной гипотезы? Пащенко Ирина Валентиновна, учитель физики МОУ СОШ № 30 г. Иркутска
№ слайда 4
Описание слайда: Повторение Частицы вещества очень малы и не видны невооруженным глазом 3. Почему все тела нам кажутся сплошными? Пащенко Ирина Валентиновна, учитель физики МОУ СОШ № 30 г. Иркутска
№ слайда 5
Описание слайда: Повторение 4. Что такое молекула? Молекула- мельчайшая частица вещества, сохраняющая его химические свойства Пащенко Ирина Валентиновна, учитель физики МОУ СОШ № 30 г. Иркутска
№ слайда 6
Описание слайда: Повторение 5. Отличаются ли между собой молекулы одного и того же вещества? Молекулы одного и того же вещества одинаковы и не зависят от состояния вещества лед Водяной пар вода Пащенко Ирина Валентиновна, учитель физики МОУ СОШ № 30 г. Иркутска
№ слайда 7
Описание слайда: Задание № 1 1. Откройте на короткое время пробирку с ватой, смоченной спиртом. Что вы почувствовали? 2. Как можно объяснить распространение запаха спирта с точки зрения молекулярного строения вещества? Пащенко Ирина Валентиновна, учитель физики МОУ СОШ № 30 г. Иркутска
№ слайда 8
Описание слайда: Задание № 2 1. На лист бумаги, лежащий на столе, налейте немного холодной воды из сосуда и в середину образовавшейся капли поместите кристаллик марганцовки. 2. Что вы наблюдаете? Объясните происходящее явление с точки зрения молекулярного строения вещества Пащенко Ирина Валентиновна, учитель физики МОУ СОШ № 30 г. Иркутска
№ слайда 9
Описание слайда: ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИФФУЗИЯ (лат. diffusio — распространение, растекание, рассеивание) - это взаимное проникновение молекул одного вещества в межмолекулярные промежутки другого вещества в результате их хаотического движения и столкновений друг с другом. Пащенко Ирина Валентиновна, учитель физики МОУ СОШ № 30 г. Иркутска
№ слайда 10
Описание слайда: Вывод Сделайте вывод, где происходит диффузия быстрее: в газах или в жидкостях? Почему? Диффузия в газах происходит быстрее, чем в жидкостях. Пащенко Ирина Валентиновна, учитель физики МОУ СОШ № 30 г. Иркутска
№ слайда 11
Описание слайда: ГАЗЫ Пащенко Ирина Валентиновна, учитель физики МОУ СОШ № 30 г. Иркутска
№ слайда 12
Описание слайда: ГАЗЫ Частицы газа далеко удалены друг от друга. Между ними существуют большие промежутки. Сквозь эти промежутки легко перемещаются частицы другого вещества. Поэтому диффузия в газах протекает быстро. Пащенко Ирина Валентиновна, учитель физики МОУ СОШ № 30 г. Иркутска
№ слайда 13
Описание слайда: ЖИДКОСТИ Пащенко Ирина Валентиновна, учитель физики МОУ СОШ № 30 г. Иркутска
№ слайда 14
Описание слайда: ЖИДКОСТИ Частицы в жидкости «упакованы» так, что расстояние между соседними частицами меньше их размеров. Сами частицы могут перемещаться по всему занимаемому жидкостью объему сосуда. Перемешивание жидкостей происходит медленно. Пащенко Ирина Валентиновна, учитель физики МОУ СОШ № 30 г. Иркутска
№ слайда 15
Описание слайда: ТВЕРДЫЕ ТЕЛА Пащенко Ирина Валентиновна, учитель физики МОУ СОШ № 30 г. Иркутска
№ слайда 16
Описание слайда: ТВЕРДЫЕ ТЕЛА В твердых телах расстояния между частицами совсем маленькие. Они такие же, как размеры самих частиц. Проникновение через такие малые промежутки частиц другого вещества крайне затруднено и поэтому происходит очень медленно. Пащенко Ирина Валентиновна, учитель физики МОУ СОШ № 30 г. Иркутска
№ слайда 17
Описание слайда: Задание № 3 Проделайте опыт, описанный в задании 2, но на этот раз смочите бумагу горячей водой В каком случае диффузия происходит быстрее: при выполнении задания 2 или сейчас? Сделайте вывод, как зависит скорость диффузии от температуры: «Чем выше температура, тем … проходит диффузия» быстрее Пащенко Ирина Валентиновна, учитель физики МОУ СОШ № 30 г. Иркутска
№ слайда 18
Описание слайда: Объяснение явления 1 Между частицами имеются промежутки Частицы вещества находятся в постоянном движении Явление диффузии можно объяснить лишь в том случае, если считать, что: Все вещества состоят из частиц 3 2 Пащенко Ирина Валентиновна, учитель физики МОУ СОШ № 30 г. Иркутска
№ слайда 19
Описание слайда: Применение диффузии Воздух, как известно, представляет собой смесь газов. Однако вследствие диффузии на одной высоте от Земли состав атмосферы оказывается достаточно однородным. Диффузия играет важную роль в питании растений, переносе питательных веществ, кислорода в организме человека и животных. Она широко используется в пищевой промышленности при консервировании овощей и фруктов, при засолке огурцов. Пащенко Ирина Валентиновна, учитель физики МОУ СОШ № 30 г. Иркутска
№ слайда 20
Описание слайда: Применение диффузии Диффузия используется при выплавке стали. Для придания стальным деталям прочности их помещают в специальные печи, где, находясь в разогретом состоянии, они насыщаются кислородом. Атомы углерода проникают в поверхностный слой металла и повышают его прочность С ее помощью изготавливают многие полупроводниковые приборы Пащенко Ирина Валентиновна, учитель физики МОУ СОШ № 30 г. Иркутска
№ слайда 21
Описание слайда: «Вредная» диффузия Порою диффузия бывает вредным и даже опасным явлением. Природный горючий газ, которым мы пользуемся дома для приготовления пищи, не имеет ни цвета ни запаха, поэтому трудно сразу заметить его утечку. А при утечке за счёт диффузии газ распространяется по всему помещению. Между тем при определённом соотношении газа с воздухом в закрытом помещении образуется смесь, которая может взорваться, например, от зажжённой спички. Газ может вызвать и отравление людей Пащенко Ирина Валентиновна, учитель физики МОУ СОШ № 30 г. Иркутска
№ слайда 22
Описание слайда: Работа в группах 1ряд. Сформулируйте гипотезу о том, почему чай заваривают горячей, а не холодной водой. Дать объяснение вашему предположению 2 ряд. Возьмите медный купорос, высыпьте в воду. Какое явление вы наблюдаете? Что является причиной, а что следствием данного явления? 3ряд. На дно стакана опустите кристаллик марганца. Наблюдать не взбалтывая. Какое явление наблюдается? Как его ускорить? Сформулируйте условия, при которых вы наблюдаете явление диффузии. Будет ли наблюдаемое явление диффузией, если жидкость взболтать? Пащенко Ирина Валентиновна, учитель физики МОУ СОШ № 30 г. Иркутска
№ слайда 23
Описание слайда: ПОДУМАЙ И ОТВЕТЬ 1. Представьте, что у вас есть волшебный телевизор. Что вы увидите в нем, рассматривая строение веществ? 2. В чем состоит явление диффузии? Знаете ли вы какой-либо пример диффузии кроме тех, что были приведены на уроке? 3. Что общего между рисунком с игроками на футбольном поле и явлением диффузии? Пащенко Ирина Валентиновна, учитель физики МОУ СОШ № 30 г. Иркутска
№ слайда 24
Описание слайда: Тест Условия прохождения диффузии: а) имеются различные вещества; б) между ними существует тесный контакт; в) происходит самопроизвольное смешивание. Закон прохождения диффузии — чем выше температура, тем быстрее происходит диффузия. Рассмотрите следующие опыты и выберите ответ. Опыты: 1. Огурцы были одновременно залиты: одна банка — холодным рассолом, вторая банка — горячим. Во второй банке огурцы просолились быстрее. Почему? 2. В сосуд с водой осторожно, при помощи пипетки, наливают слой раствора медного купороса. 3. На стекло насыпают кучу мелких песчинок. 4. В сосуд с водой опускают кусочек льда. 5. В чай положили кусочек сахару и размешали ложкой. Ответы: А. Наблюдается диффузия, так как выполняются все условия. Б. Диффузии нет, так как отсутствует условие а). В. Диффузии нет, так как отсутствует условие б). Г. Диффузии нет, так как отсутствует условие в). Д. Опыт отражает закон диффузии. Пащенко Ирина Валентиновна, учитель физики МОУ СОШ № 30 г. Иркутска
№ слайда 25
Описание слайда: Ответы 1Д; 2А; 3В; 4Б; 5Г Домашнее задание § 9, домашний эксперимент Пащенко Ирина Валентиновна, учитель физики МОУ СОШ № 30 г. Иркутска
№ слайда 26
Описание слайда: Пащенко Ирина Валентиновна, учитель физики МОУ СОШ № 30 г. Иркутска
№ слайда 27
Описание слайда: Источники 1.http://schoolcollection.edu.ru/catalog/rubr/8f5d7210-86a6-11da-a72b-0800200c9a66/21764/?&rubric_id[]=21764&sort=order 2.http://www.xumuk.ru/encyklopedia/1442.html 3.http://www.utube.ru/pages/video/1606 4. http://ru.wikipedia.org/wiki/Диффузия 5. В.А. Буров Фронтальные лабораторные занятия по физике в 7-11 классах.- М.: Просвещение, 1996 6. А.Е. Гуревич ФИЗИКА – ХИМИЯ.- М.: Изд. Дом «Дрофа», 2003 7. А.Е. Гуревич Физика 7 класс.- М.: Издат. Дом «Дрофа», 1997 8. М.Г. Ковтунович Домашний эксперимент по физике 7-11 классы. Пособие для учителя.- М.: ВЛАДОС, 2007 9. А.А. Леонович Физический калейдоскоп.- М.: Бюро Квантум, 1994 10. А.В. Перышкин.Физика 7 класс.- М.: Изд. Дом «Дрофа», 2002 11. В. Шабловский Занимательная ФИЗИКА. серия «Нескучный учебник».- С-П.; Тригон, 1997 Пащенко Ирина Валентиновна, учитель физики МОУ СОШ № 30 г. Иркутска
ppt4web.ru
Взаимное проникновение частиц одного вещества в другое, обусловленное движением молекул, называют диффузией (от латинского «диффузио» — «распространение», «растекание»).
Диффузия в газах
Если в комнате открыть флакон с духами или зажечь ароматизированную свечу, то запах вскоре будет чувствоваться во всей комнате. Распространение запахов происходит из-за того, что молекулы духов движутся.
В начале \(20\) века учёные смогли измерить на опыте скорость хаотического движения молекул. Оказалось, что в окружающем нас воздухе молекулы носятся со скоростью ружейных пуль (сотни метров в секунду).
Диффузия в жидкостях
Опыт. Нальём в высокий стеклянный сосуд голубой водный раствор медного купороса. Поверх этого раствора очень осторожно нальём чистую воду. Граница раздела жидкостей сначала будет резкой. Понаблюдаем за жидкостью. В течение нескольких дней граница раздела жидкостей начнёт постепенно размываться, а через несколько недель вся жидкость в сосуде будет равномерно окрашена в бледно-голубой цвет. Это доказывает, что молекулы медного купороса постепенно проникают в воду, а молекулы воды — в медный купорос.
Опыт доказывает, что молекулы жидкости беспрестанно движутся.
На анимации можно увидеть процесс проникновения молекул вещества в промежутки между молекулами другого вещества.
Диффузия в твёрдых телах
Диффузия в твёрдых телах происходит очень медленно.
Например, при комнатной температуре (20 °С) за 4-5 лет золото и свинец взаимно проникают друг в друга на расстояние около 1 мм.
Обрати внимание!
Диффузия является опытным подтверждением движения молекул.
Процесс диффузии ускоряется с повышением температуры.
Это происходит потому, что с повышением температуры увеличивается скорость движения молекул.
Источники:
Пёрышкин А. В. Физика. 7 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений, — 13 е изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2009. — 192 с.: ил.
www.yaklass.ru
Выполнила: Ряховская Оксанаученица 7 « Д»классаМБОУ им. Л.Н.ТолстогоРуководитель: учитель физики МБОУ им. Л.Н.Толстого
Шляпина Т.В.
2016
Содержание
Введение.I. Определение понятия «диффузия».1.1. Определение понятия «диффузия».1.2. Осмос.
II. Диффузия вокруг нас.2.1. Роль диффузии в быту и технике.2.2. Диффузия в жизни человека2.3. Диффузия в живой природе.
III. Влияние деятельности человека на протекание диффузионных процессов в природе.
IV. Практические эксперименты, подтверждающие теорию.
4.1.Опыт №1.Наблюдение диффузии при смешивании двух жидкостей.
4.2. Опыт№2. Наблюдение диффузии при смешивании сыпучего тела с жидкостью.4.3. Опыт №3 Наблюдение явления диффузии в жидкостях.4.4. Опыт №4 Изучение зависимости скорости протекания диффузии от температуры.4.5. Опыт №5 Наблюдение явления диффузии в газах.4.6. Опыт №6 Влияние различных веществ на поверхности воды на процесс диффузии.
V. Социологический опрос.5.1. Методика проведения социологического опроса по проблеме экологии.5.2. Анализ результатов.
VI. Заключение.VII. Список использованной литературы и интернет-ресурсов
Введение
Строение материи - одна из главных проблем науки, а основой современной физики является атомно-молекулярное учение.В настоящее время доказательства положений молекулярно-кинетической теории настолько многочисленны и убедительны, что существование молекул признано как установленный факт. Из большого числа научных положений и опытных фактов, относящихся к молекулярно-кинетической теории, наибольший интерес у меня вызвало явление диффузии с которым я познакомилась в 7 классе на уроках физики.Каждое утро, выпивая кружку чая, мы не догадываемся, что наблюдаем явление диффузии. Я заинтересовалась этим явлением потому, что это один из важных процессов в жизнеобеспечении людей и живой природы Земли.Роль, которую играет диффузия в окружающем нас мире трудно переоценить. Она встречается повсюду, ее проявления есть и в природе, и в технике, и в быту. К сожалению, диффузионные процессы могут оказывать не только положительное, но и негативное влияние на жизнедеятельность растений, животных и человека.
В ходе работы я поставила перед собой следующие цели:
углубить свои знания по данной теме;
исследовать особенности протекания диффузии в различных средах и рассмотреть ее применение;
показать роль диффузионных процессов в экологическом равновесии.
Задачи:
1. Найти необходимый материал в литературе, Интернет-сети, изучить и проанализировать его.
2. Выяснить, где в живой и неживой природе (физике и биологии) встречаются явления диффузии, какое значение они имеют, где применяются человеком.
3. Описать и спроектировать наиболее интересные опыты по данному явлению.
В работе мною были использованы такие методы исследования :
I. Определение понятия «диффузия».
1.1. Определение понятия «диффузия».
Диффузия (лат. diffusio — распространение, растекание, рассеивание) — процесс переноса материи или энергии из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией. Этот процесс обусловлен хаотическим тепловым движением молекул и заключается в переносе частиц и взаимном проникновении веществ. Диффузия происходит в направлении падения концентрации вещества и ведёт к равномерному распределению вещества по всему занимаемому им объёму. Это явление имеет место в газах, жидкостях и твёрдых телах, причём диффундировать могут как находящиеся в них частицы посторонних веществ, так и собственные частицы (самодиффузия). Диффузия крупных частиц, взвешенных в газе или жидкости, осуществляется благодаря их броуновскому движению. Наиболее быстро диффузионные процессы происходят в газах, медленнее в жидкостях, ещё медленнее в твёрдых телах, что обусловлено характером теплового движения частиц в этих средах. Самым известным примером диффузии является перемешивание газов или жидкостей (если в воду капнуть чернил, то жидкость через некоторое время станет равномерно окрашенной). Другой пример связан с твёрдым телом: если один конец стержня нагреть или электрически зарядить, распространяется тепло (или соответственно электрический ток) от горячей (заряженной) части к холодной (незаряженной) части. В случае металлического стержня тепловая диффузия развивается быстро, а ток протекает почти мгновенно. Если стержень изготовлен из синтетического материала, тепловая диффузия протекает медленно, а диффузия электрически заряженных частиц — очень медленно. Диффузия молекул протекает в общем ещё медленнее. Например, если кусочек сахара опустить на дно стакана с водой и воду не перемешивать, то пройдёт несколько недель, прежде чем раствор станет однородным. Ещё медленнее происходит диффузия одного твёрдого вещества в другое. Например, если медь покрыть золотом, то будет происходить диффузия золота в медь, но при нормальных условиях золотосодержащий слой достигнет толщины в несколько микрометров только через несколько тысяч лет.
При движении частицы в веществе, она постоянно сталкивается с его молекулами. Это одна из причин, почему в обычных условиях диффузия идёт медленнее обычного движения. От чего же зависит скорость диффузии?
Во-первых, от среднего расстояния между столкновениями частиц, т.е. длины свободного пробега. Чем больше эта длина, тем быстрее частица проникает в вещество.
Во-вторых, на скорость влияет давление. Чем плотнее упаковка частиц в веществе, тем труднее частице-пришельцу проникнуть в такую упаковку.
В-третьих, большую роль оказывает на скорость диффузии молекулярная масса вещества. Чем крупнее мишень, тем вероятнее попадание, а после столкновения скорость всегда замедляется.
И, в-четвёртых, температура. С ростом температуры колебания частиц увеличиваются, растёт скорость молекул. Однако, скорость диффузии в тысячу раз медленнее скорости свободного движения.
1.2. Осмос.
Когда мы хотим утолить жажду, то пьем воду. Но каким же образом выпитая вода попадает в клетки нашего тела? А происходит это благодаря осмосу. Если два раствора с разными концентрациями привести в соприкосновение, то эти растворы в результате диффузии перемешаются. А если два таких раствора разделены непроницаемой перегородкой, то вообще ничего не получится. Но вот если два таких раствора разделены перегородкой, пропускающей молекулы растворителя, но задерживающей молекулы растворенного вещества, то молекулы растворителя будут переходить в более концентрированный раствор, все более разбавляя его. Возникает осмос — направленное перемещение молекул растворителя через полупроницаемую перегородку, разделяющую два раствора различной концентрации. Диффузия растворителя продолжается до установления равновесия в системе в результате выравнивания концентраций по обе стороны перегородки или в результате возникновения осмотического давления. 
Оболочки всех без исключения живых клеток как раз и обладают замечательной способностью пропускать молекулы воды и задерживать молекулы растворенных в ней веществ — именно благодаря этому клетка и может утолять жажду
Особенно важна для живых организмов диффузия ионов в водных растворах. Не менее важна роль диффузии в дыхании, фотосинтезе, транспирации растений; в переносе кислорода воздуха через стенки альвеол легких и попадания его в кровь человека и животных. Диффузия молекулярных ионов через мембраны осуществляется с помощью электрического потенциала внутри клетки. Обладая избирательной проницаемостью, мембраны играют роль таможни при перемещении товаров через границу: одни вещества пропускают, другие - задерживают, третьи - вообще «выдворяют» из клетки. Роль мембран в жизни клеток очень велика. Гибнущая клетка теряет контроль над возможностью регулировать концентрацию веществ через мембрану. Первым признаком умирания клетки являются начинающиеся изменения в проницаемости и сбое в работе ее наружной мембраны
Я попробовала сделать любопытный опыт. Взяла лимон и отрезала несколько тонких долек. Сока при этом практически не получилось. Я посыпала лимонные дольки сахаром — и спустя некоторое время из них потек сок. Тут начал действовать осмос: сок потек из лимона наружу, как бы стремясь возможно сильнее разбавить образовавшийся на его поверхности концентрированный раствор сахара.А если нашинкованную капусту перетереть с солью, то её объём резко уменьшится, а сама капуста станет влажной. Это тоже осмос, только в данном случае снаружи клетки находится соль.
Практическое применение осмос находит в процессе очистки воды.
II. Диффузия вокруг нас.
2.1. Роль диффузии в быту и технике.
Диффузия используется во многих технологических процессах: засолка, получение сахара (стружка сахарной свёклы промывается водой, молекулы сахара диффундируют из стружки в раствор), варка варенья, окрашивание тканей, стирка вещей, цементация, сварка и пайка металлов, в том числе диффузионная сварка в вакууме (свариваются металлы, которые другими методами соединить невозможно, - сталь с чугуном, серебро с нержавеющей сталью и т.д.) и диффузионная металлизация изделий(поверхностное насыщение стальных изделий алюминием, хромом, кремнием), азотирование - насыщение поверхности стали азотом (сталь становится твёрдой, износоустойчивой), цементация - насыщение стальных изделий углеродом, цианирование -насыщение поверхности стали углеродом и азотом.Распространение запахов в воздухе - наиболее часто встречающийся пример диффузии в газах. Почему же запах распространяется не мгновенно, а спустя некоторое время? Дело в том, что во время движения в определенном направлении молекулы пахучего вещества сталкиваются с молекулами воздуха. Траектория движения каждой частицы газа представляет собой ломаную линию, т.к. при столкновениях частицы меняют направление и скорость своего движения.По средствам диффузии происходит распространение различных газообразных веществ в воздухе: например, человек чувствует запах духов, дыма, который распространяется на большие расстояния. Природный горючий газ, которым мы пользуемся дома, не имеет ни цвета ни запаха. При утечке заметить его невозможно, поэтому на распределительных станциях газ смешивают с особым веществом, обладающим резким, неприятным запахом, который легко ощущается человеком.В жидкостях диффузия протекает медленнее, чем в газах, но этот процесс можно ускорить, с помощью нагревания. Например, чтобы быстрее засолить огурцы, их заливают горячим рассолом. Мы знаем, что в холодном чае сахар растворится медленнее, чем в горячем. Еще один часто встречающийся пример проявления диффузии в быту – стирка цветных вещей. Не рекомендуется мокрую ткань, окрашенную в темный цвет, оставлять на длительное время в соприкосновении с белой тканью. Начинается диффузия, молекулы краски проникают в ткань белого цвета.
Следует отметить, что диффузия нашла широкое применение в электронной промышленности, с ее помощью изготавливают многие полупроводниковые приборы. Также она используется при выплавке многих металлов, например, стали. Для придания стальным деталям значительной прочности их помещают в специальные печи, где находясь в разогретом состоянии они насыщаются углеродом. Атомы углерода проникают в поверхностный слой металла и повышают его прочность.Широкое применение диффузия находит в металлизации. Металлизация – метод повышения механических свойств и увеличения коррозионной стойкости, путем насыщения приповерхностных слоев металлическими легирующими элементами. Она осуществляются за счет активизации диффузионных процессов при повышенных температурах и некоторых дополнительных видах воздействия. Поэтому поиск способов повышения эффективности металлизации напрямую связан с изучением процессов диффузии.
Как видно из приведенных примеров диффузия играет очень важную роль в быту и технике.
2.2. Диффузия в жизни человека
Изучая явление диффузии, я пришла к выводу, что именно благодаря этому явлению человек живет. Ведь, как известно, воздух, которым мы дышим, состоит из смеси газов: азота, кислорода, углекислого газа и паров воды. Находится он в тропосфере - в нижнем слое атмосферы. Если бы не было диффузионных процессов, то наша атмосфера просто расслоилась бы под действием силы тяжести, которая действует на все тела, находящиеся на поверхности Земли или вблизи нее, в том числе и на молекулы воздуха. Внизу расположился бы боле тяжелый слой углекислого газа, над ним – кислород, выше - азот и инертные газы. А ведь для нормальной жизнедеятельности нам необходим именно кислород, а не углекислый газ.
Диффузия происходит и в самом организме человека. Дыхание и пищеварение человека основано на диффузии. Если говорить о дыхании, то в каждый момент времени в кровеносных сосудах, оплетающих альвеолы, находится примерно 70 мл крови, из которой в альвеолы диффундирует углекислый газ, а в обратном направлении - кислород. Огромная поверхность альвеол даёт возможность уменьшить толщину слоя крови, обменивающейся газами с внутриальвеолярным воздухом, до 1 мкм, что позволяет менее чем за 1 с насытить это количество крови кислородом и освободить её от избытка углекислоты.
Как видно из приведенных примеров диффузионные процессы играют очень важную роль в жизни людей.
2.3. Диффузия в природе.
За последние десятилетия люди в корне изменили свой взгляд на леса Земли. И поняли, что лес - это не просто будущие дрова, доски, брёвна, а одно из главных звеньев громадной природной цепи. Леса - лёгкие планеты, помогающие дышать всему живому. Один гектар леса за год очищает 18 млн м3 воздуха от углекислого газа, поглощает 64 т других газов и пыли, поставляя взамен миллионы кубометров кислорода. Процесс очищения воздуха происходит благодаря диффузии.
Наблюдая за муравьями, я всегда задумывалась над тем, как они в огромном для них мире, узнают дорогу домой. Оказывается, и эту загадку открывает явление диффузии. Муравьи помечают свой путь капельками пахучей жидкости.
Могут ли живые организмы использовать запах на дуэли? Задрав длинный пушистый хвост в чёрную и белую полоску, кошачий лемур посылает сородичам сообщения, испуская сильный запах. Диффузия в действии! Если сталкиваются два клана-конкурента, самцы, протянув хвосты между ног, натирают его запястьями, железы которых выделяют едкий секрет. Потом, встав на четвереньки, загибают «заряженный» хвост над головой и сближаются с противником, вея на него запахом угрозы. Кто не испугался, тот и победил!
Самый распространённый способ общения насекомых - с помощью обонятельных химических средств. Есть привлекающие ароматы (аттрактанты), а есть отталкивающие (репелленты), воспринимаемые обонятельными дырочками (порами) на усиках. К аттрактантам относятся феромоны и гормоны. «Матка здесь», - сообщает один из феромонов в пчелином гнезде. «Из этого запасного самца вырастить производителя, а из этого - солдата», - звучит приказ через феромон в гнезде термитов. А репелленты? «Нас много, корма на всех не хватит, подождите расти», - следует пахучий сигнал от первого комариного выплода. И личинки комаров следующего выплода смиренно ждут приказа на превращение в комаров.
Благодаря диффузии, насекомые находят себе пищу. Бабочки, порхая меж растений, всегда находят дорогу к красивому цветку. Пчелы, обнаружив сладкий объект, штурмуют его своим роем.
А растение растет, цветет для них тоже благодаря диффузии. Ведь мы говорим, что растение дышит и выдыхает воздух, пьет воду, получает из почвы различные микродобавки.
Плотоядные животные находят своих жертв тоже благодаря диффузии. Акулы и рыбы пираньи чувствуют запах крови на расстоянии нескольких километров. На принципе диффузии основано перемешивание пресной воды с соленой при впадении рек в моря.
Во всех приведенных примерах мы наблюдаем взаимное проникновение молекул веществ, т.е. диффузию, которая как мы видим имеет большое значение в природе, но это явление также вредно в отношении загрязнения окружающей среды.
III. Влияние деятельности человека на протекание диффузионных процессов в природе.
Человечество, безусловно, влияет на различные экологические системы. Примерами таких, чаще всего опасных, воздействий является осушение болот, вырубание лесов, уничтожение озонового слоя, поворот течения рек, сброс отходов в окружающую среду.
В загрязнении воздуха вредными продуктами промышленного производства и выхлопными газами автомобилей огромную роль играет диффузия. Также она вносит огромный вклад в загрязнение рек, морей, океанов продуктами жизнедеятельности людей. Годовой сброс производственных и бытовых стоков в мире составляет десятками триллионов тонн.Одним из примеров отрицательного влияния человека на процессы диффузии в природе являются крупномасштабные аварии, происходящие в бассейнах разных водоемов. Так, по оценкам экспертов, в океан ежегодно попадает около 10 млн т нефти. Нефть на воде образует тонкую пленку, препятствующую газообмену между водой и воздухом. Оседая на дно, нефть попадает в донные отложения, где нарушает естественные процессы жизнедеятельности донных животных и микроорганизмов. Кроме нефти, значительно возрос выброс в океан бытовых и промышленных сточных вод, содержащих, в частности, такие опасные загрязнители, как свинец, ртуть, мышьяк, обладающие сильным токсическим действием. Фоновые концентрации таких веществ во многих местах уже превышены в десятки раз.
Вследствие явления диффузии воздух загрязняется отходами разных фабрик, из-за него вредные отходы жизнедеятельности человека проникают в почву, воду, а затем оказывают вредное влияние на жизнь и функционирование животных и растений. Увеличивается площадь земель, загрязненных выбросами промышленных предприятий и т.д. Свыше 2 тыс. гектаров земли занято свалками промышленных и бытовых отходов. Один из трудно решаемых в настоящее время вопросов является вопрос утилизации промышленных отходов, в том числе токсичных.
Насущной проблемой является загрязнение воздуха выхлопными газами, продуктами переработки вредных веществ, выбрасываемыми в атмосферу различными заводами. В некоторых медицинских исследованиях была показана связь заболеваемости органов дыхания и верхних дыхательных путей с состоянием воздуха. Отмечается прямая зависимость между показателем уровня заболеваемости органов дыхания и объемом выбросов вредных веществ в атмосферу. Перечисленные примеры диффузии оказывают вредное влияние на различные процессы, происходящие в природе.
Предупреждая о возможных последствиях расширяющегося вторжения человека в природу, еще полвека назад академик В. И. Вернадский писал: “Человек становится геологической силой, способной изменить лик Земли”. Это предупреждение пророчески оправдалось. Последствия человеческой деятельности проявляются в истощении природных ресурсов, загрязнении биосферы отходами производства, разрушении природных экосистем, изменении структуры поверхности Земли, изменении климата.
Хочется надеяться, что люди все- таки обратят внимание на это и сделают все возможное для того чтобы сохранить нашу планету, а не уничтожить ее…
IV. Практические эксперименты, подтверждающие теорию.
Как много удивительного и интересного происходит вокруг нас! Многое хочется узнать, попытаться объяснить самостоятельно. Именно для этого я решила провести ряд экспериментов, в ходе которых попыталась выяснить, действительно ли теория диффузии справедлива, находит ли она свое подтверждение на практике. Любую теорию можно считать достоверной лишь в том случае, если она многократно подтверждается экспериментально.
4.1. Опыт № 1. Взять две пробирки: одна до половины наполнена водой, другая до половины наполнена песком. Воду вылить в пробирку с песком. Объём смеси воды и песка в пробирке меньше суммы объёмов воды и песка.
4.2. Опыт № 2. Длинную стеклянную трубку до половины наполнить водой, а затем сверху налить подкрашенный спирт. Общий уровень жидкостей в трубке отметить резиновым кольцом. После перемешивания воды и спирта объём смеси уменьшается.
(Опыты 1 и 2. доказывают, что между частицами вещества существуют промежутки; во время диффузии они заполняются частицами вещества – пришельца.)
4.3. Опыт №3 Наблюдение явления диффузии в жидкостях.
Цель: изучить диффузию в жидкости. Пронаблюдать растворение кусочков перманганата калия в воде, при неизменной температуре ( при t = 20°С)
Приборы и материалы: колба с водой, термометр, перманганат калия.
Я взяла кусочек марганцовки и сосуд с чистой водой при температуре 22 °С. Положила в сосуд кусочек перманганата калия и начала наблюдать за происходящим. Через 1 минуту вода в сосуде начинает окрашиваться. Вода является хорошим растворителем. Под действием молекул воды происходит разрушение связей между молекулами твердых веществ марганцовки. С момента начала опыта прошло 18 минут. Цвет воды становится более интенсивным. Молекулы воды проникают между молекулами перманганата калия, нарушая силы притяжения. Одновременно с силами притяжения между молекулами начинают действовать силы отталкивания и, как следствие, происходит разрушение кристаллической решетки твердого вещества. Процесс растворения марганцовки закончился. Время прохождения эксперимента 1 час 27 минут. Вода полностью окрасилась в малиновый цвет.
Можно сделать вывод, что явление диффузии в жидкости - это длительный процесс, в результате которого происходит растворение твердых тел.Проведя тот же самый опыт, но перемешивая воду (взбалтывая), я убедилась, что процесс диффузии происходит гораздо быстрее (2 минуты).
4.4. Опыт №4 Изучение зависимости скорости протекания диффузии от температуры.
Цель: изучить, как температура воды влияет на скорость протекания диффузии.
Приборы и материалы: термометры – 2 шт, секундомер – 1 шт, колбочки – 4шт, чай, перманганат калия.
Описание опыта и полученные результаты: (опыт приготовления чая при начальной температуре 20°С и при температуре 91° С в двух стаканахВзяли два сосуда с водой при t=20 °С и t=91 °С. Из этого опыта можно сделать вывод о том, что на скорость протекания диффузии влияет температура: чем больше температура, тем выше скорость протекания диффузии.
Те же результаты я получила, когда вместо чая взяла 2 стакана с водой. В одном из них была вода комнатной температуры, во втором кипяток.
Я опустила в каждый стакан одинаковое количество перманганата калия. В том стакане, где температура воды была выше, процесс диффузии протекал значительно быстрее .
Следовательно скорость диффузии зависит от температуры – чем выше температура, тем интенсивнее происходит диффузия.
4.5. Опыт №5 Наблюдение явления диффузии в газах.
Цель: изучение изменения диффузии газа в воздухе в зависимости от изменения температуры в помещении.
Приборы и материалы: секундомер, духи, термометр.
Описание опыта и полученные результаты: я исследовала время распространения запаха духов в помещении V=60м3 при температуре t = +150 (помещение проветриванием доводилось до необходимой температуры). Засекалось время от начала распространения запаха в комнате, до получения явной чувствительности у людей, стоящих на расстоянии 5 м. от исследуемого объекта (духи). Затем тщательно проветривали помещение и через 3 часа после данного эксперимента, повышение температуры до 200С. Затем опыт повторяли доводя температуру до 250С. Для всех полученных данных определила среднее арифметическое значение. Данные эксперимента я привела в таблице.
| t 0 помещения | +150 | +200 | +250 |
| Время распространения запаха духов, с | 49.5 | 40,6 | 25,3 |
| Количество экспериментов | 2 | 2 | 2 |
Если предположить, что процессы диффузии прямо пропорциональны времени распространения запаха духов в помещении, тогда в результате данного исследования можно выявить зависимость времени распространения запаха духов в помещении, а значит и скорости диффузии от изменения температуры воздуха.
Полученные данные свидетельствуют о том, что скорость распространения запаха духов зависит от повышения температуры помещения следующим образом: при повышении температуры с +150 на 50 данный параметр уменьшился на 8,9 сек. Это свидетельствует о том, что запах распространился быстрее. При дальнейшем повышении температуры помещения на 50 (до 250) уменьшился на 15,3 сек, что свидетельствует об ускорении распространения запаха. Таким образом, анализ показателей времени распространения запаха духов в помещении показал, что диффузия ускоряется при повышении температуры.
Вывод: чем выше температура газов, тем быстрее происходят процессы диффузии. Например, при выбросе горячих газов из труб различных предприятий (или из выхлопных труб автомобилей) эти вредные для здоровья людей и животных вещества распространяются очень быстро. Летом это происходит еще быстрее.
^ 4.6. Опыт №6 Влияние различных веществ на поверхности воды на процесс диффузии
Цель: изучить, как различные вещества на поверхности воды влияют на скорость испарения воды и сделать вывод о скорости протекания диффузии.
Приборы и материалы: термометры – 3 шт, секундомер – 1 шт, блюдца с водой – 3 шт, керосин, растительное масло.
Описание опыта и полученные результаты: в блюдца я налила воду одинаковой массы и одинаковой температуры (36 градусов), затем в первом блюдце оставила воду (5 мл), во второе налила керосин (5мл), в третье – растительное масло (5 мл). Растительное масло в нашем опыте имитировало нефть. Засекалось время, через каждые 10 минут снимались показания термометров, помещенных во все жидкости. Результаты измерений зафиксированы в таблице.
| Время, с | Температура чистой воды | Температура воды с керосином | Температура воды с растительным маслом |
| 12:30 | 36 | 36 | 36 |
| 12:40 | 32 | 33 | 34 |
| 12:50 | 28 | 29 | 31 |
| 13:00 | 25 | 27 | 29 |
| 13:10 | 22 | 23 | 26 |
| 13:20 | 21 | 21 | 23 |
При испарении из воды вылетают отдельные молекулы. Так как вода, покрытая пленкой бензина, керосина и растительного масла, остывает медленнее, то можно говорить о том, что и молекулам кислорода труднее покинуть в воду.
Вывод: при наличии различных веществ на поверхности воды - процесс диффузии происходит медленнее. Так в окружающей природе разлитая нефть нарушает процессы диффузии и может привести к нежелательным экологическим последствиям.
V. Социологический опрос.
Цель опроса: привлечь внимание людей к экологической проблеме, а также узнать, как они информированы об этой проблеме и что делают на бытовом уровне для ее решения.
Содержание:
1. Влияет ли диффузия на экологию?
Да. Нет. Затрудняюсь ответить
2. Важно ли для вас лично информация об экологии?
Да. Нет. Затрудняюсь ответить
3. Как вы думаете, можно ли защитить природу?
Да. Нет. Затрудняюсь ответить
4. Задумываетесь вы о нашей проблеме?
Да. Нет. Затрудняюсь ответить
5. Готовы ли вы участвовать в улучшении экологии за предварительную плату?
Да. Нет. Затрудняюсь ответить
6. Хотите ли вы изменить экологию в лучшую сторону?
Да. Нет. Затрудняюсь ответить
7. Хотите ли вы получить дополнительные знания об экологии?
Да. Нет. Затрудняюсь ответить
5.1. Методика проведения социологического опроса по проблеме экологии
Я опрашивала людей по заранее разработанной анкете, на позиции были даны готовые предполагаемые ответы.
Опрос проводился анонимно. В опросе участвовало 20 человек взрослых и 20 школьников с 7 по 10 класс. Опрашивались как знакомые (большинство) так и случайные прохожие на улице.
5.2. Анализ результатов
Результаты социологического опроса показали, что взрослых гораздо чаще волнуют проблемы экологии. Так, из опрощенных нами взрослых на вопрос: “ Влияет ли диффузия на экологию?” утвердительно ответили 45% взрослых и в 3 раза меньше - 15% школьников и отрицательно – 35% взрослых и 70% школьников. Следовательно, в школьной программе недостаточно внимания уделяется этой проблеме. В целом задумываются над этим вопросом 30% опрошенного населения и 45% – не задумываются.
Возможно, что взрослые, несмотря на анонимность анкетирования, хотели показаться перед нами более “правильными”, но, может быть, им чаще приходится сталкиваться с экологическими проблемами в повседневной жизни.
На основании проведенного опроса можно сделать следующие выводы:
1. Жители нашего посёлка уделяют недостаточно внимание проблеме экологии.
2. Взрослые чаще задумываются над этой проблемой.
3. При анкетировании, многие люди впервые задумались над проблемой диффузионных процессов и их роли в экологии.
VI. Заключение
Из-за увеличения масштабов антропогенного воздействия (хозяйственной деятельности человека) нарушается равновесие в биосфере, что может привести к необратимым процессам и поставить вопрос о возможности жизни на планете. Это связано с развитием промышленности, энергетики, транспорта, сельского хозяйства и других видов деятельности человека. Уже сейчас перед человечеством встали серьезные экологические проблемы, требующие незамедлительного решения.
Как было показано в работе, ключевую роль в поддержании баланса экосистем играют диффузионные процессы. Проявление диффузии было показано в различных областях науки и техники, в процессах, происходящих в живой и неживой природе. Диффузия имеет важнейшее значение в жизни человека и животных, без этого явления жизнь на Земле была бы невозможна. Но, к сожалению, люди в результате своей деятельности часто оказывают негативное влияние на естественные процессы в природе.
Поставленные в работе цели и задачи мною были выполнены. Мне удалось провести исследование диффузионных процессов, эксперимент показал хорошее совпадение теории с практикой. Так же удалось показать, какое широкое применение находит диффузия в окружающем мире.
Напоследок хочется отметить, что в нашей стране все-таки недостаточное внимание уделяется проблеме безопасности окружающей среды, что и показал проведенный опрос.
Надеюсь, моя работа поможет другим учащимся лучше разобраться в таком интересном и важном явлении как диффузия, будет способствовать развитию интереса к физике.
VII. Список использованной литературы
Астафуров В.И., Бусев А.И. Строение вещества: Кн. Для учащихся. М.: Просвещение , 1983
Алексеев С.В., Груздева М.В., Муравьёв А.Г., Гущина Э.В. Практикум по экологии. М. АО МДС, 1996 г.
Биофизика на уроках физики. Из опыта работы. М., «Просвещение», 1984
А.И. Китайгородский. Введение в физику. Издательство «Наука», 1979
Рыженков А.П. Физика. Человек. Окружающая среда. М. Просвещение,1996
https://ru.wikipedia.org/wiki/
https://globallab.org/de/project/cover/diffuzija_vokrug_nas.de.html#
http://wiki.iteach.ru/index.php
Социологический опрос.
1. Влияет ли диффузия на экологию?2. Важно ли для вас лично информация об экологии?3. Как вы думаете, можно ли защитить природу?4. Задумываетесь вы о нашей проблеме?5. Готовы ли вы участвовать в улучшении экологии за предварительную плату?6. Хотите ли вы изменить экологию в лучшую сторону?7. Хотите ли вы получить дополнительные знания об экологии?
РЕЦЕНЗИЯ
Представленная работа посвящена теме "Экологические аспекты диффузии".Проблема данного исследования носит актуальный характер в современных условиях.Следует отметить высокую значимость и недостаточную практическую разработанность проблемы в курсе физики средней школы, что и определяет несомненную новизну данного исследования.В рамках достижения поставленной цели автором были поставлены и решены следующие задачи:1. Обосновать теоретические аспекты и выявить природу "диффузии";2. Показать актуальность проблемы в современных условиях;
3.Проверить теорию на практике, проведя ряд экспериментов;4. Обозначить тенденции развития данной темы.
Работа имеет традиционную структуру и включает в себя введение, основную часть, заключение и библиографический список.Во введении обоснована актуальность выбора темы, поставлены цель и задачи исследования, охарактеризованы методы исследования. Глава первая раскрывает общие вопросы темы, определяет основные понятия. В главе второй более подробно рассмотрен вопрос о том, где конкретно мы можем наблюдать явление диффузии, и какое применение она находит. Третья глава посвящена влиянию деятельности человека на протекание диффузионных процессов в природе. Глава четвертая имеет практический характер и на основе отдельных экспериментов делается анализ теоретических выводов, а также перспектив и тенденций развития. В пятой главе приведено социологическое исследование, на основе которого автор делает выводы об актуальности проблемы.По результатам исследования был вскрыт ряд проблем, имеющих отношение к рассматриваемой теме, и сделаны выводы о необходимости дальнейшего изучения данного вопроса. Тема раскрыта полностью в соответствии с планом.
Автором были применены разнообразные методы: исследование, эксперимент, опрос. Грамотно составлена презентация, подобраны иллюстрации, схемы.
Источниками информации для написания работы по теме " Экологические аспекты диффузии " послужили базовая учебная литература, фундаментальные теоретические труды крупнейших мыслителей в рассматриваемой области, результаты практических исследований видных отечественных и зарубежных авторов, статьи и обзоры в специализированных и периодических изданиях, справочная литература, прочие актуальные источники информации.
10.03.2011г. _____ ___ учитель физики
multiurok.ru
Цели урока:
Задачи урока: сформировать понятие о диффузии в жидкостях, твердых телах и газах; в целях развития научного мировоззрения учащихся показать роль физического эксперимента и наблюдений в физике; развивать умения выделять общие признаки явлений.
Тип урока: комбинированный.
ТСО: компьютер, экран, проектор.
Оборудование: (15 шт.)
Используемые источники:
Интернет-ресурсы:
Современному человеку нельзя обойтись без знаний основ физики, чтобы иметь правильное представление об окружающем нас мире. Сегодня вы много узнаете о законах природы, покорите еще одну вершину «Знаний». Джина «Познания», однажды выпущенного на волю, невозможно опять вернуть в пустую, заплесневелую бутылку. Да мы и не будем пытаться делать это. Пусть будет свободным, как полет вашей мысли и фантазии!
Пример №1: в 1 см³любого газа при нормальных условиях (0° С и 760 мм рт. ст.)содержится около 2,7 • 1019 молекул.
Пример № 2: если взять число кирпичей, равное числу молекул в 1 см3 газа при нормальных условиях, то, будучи плотно уложены, эти кирпичи покрыли бы поверхность всей суши земного шара слоем высотой 120 м, т. е. высотой, превосходящей почти в четыре раза высоту 10-этажного дома.
(анимация)
Если открыть пробирку с ватой, смоченной нашатырным спиртом, то мы почувствуем запах, который распространяется по классу. Это происходит, потому что молекулы спирта постоянно движутся. Движение молекул нельзя обнаружить ни в лупу, ни в микроскоп. Двигаясь в воздухе, молекулы спирта сталкиваются с молекулами газов, входящих в состав воздуха (азотом, кислородом, углекислым газом). При этом они постоянно меняют направление движения, и беспорядочно перемещаясь, разлетаются по комнате. Поэтому, двигаясь очень быстро, молекулы спирта доносят запах до разных концов довольно медленно.
При обсуждении результатов опыта внимание учащихся я обращаю на появление окрашенного пятна в форме круга, подтверждающего беспорядочное движение молекул марганца.
Вывод: Мы с вами знаем, что все тела состоят из отдельных частиц (молекул), между ними есть промежутки. Частицы движутся беспорядочно и хаотично. При своем движении молекулы марганца проникают в промежутки между молекулами воды.
(Слайд 9)
В физике это явление названо диффузией (лат. diffusio — распространение, растекание, рассеивание).
ДИФФУЗИЯ – это взаимное проникновение молекул одного вещества в межмолекулярные промежутки другого вещества в результате их хаотического движения и столкновений друг с другом.
(анимация)
(Слайд 10)
Сделайте вывод, где происходит диффузия быстрее: в газах или в жидкостях?
Диффузия в газах происходит быстрее, чем в жидкостях.
Как вы думаете, почему?
– Происходит ли диффузия в твердых телах? (Слайды 15, 16.)
В твердых телах диффузия происходит, но медленнее, чем в жидкостях. В твердых телах расстояния между частицами совсем маленькие. Они такие же, как размеры самих частиц. Проникновение через такие малые промежутки частиц другого вещества крайне затруднено и поэтому происходит очень медленно.
Запах духов, как известно, ощущается на довольно большом расстоянии. Объясняется это тем, что пары духов легко диффундируют в воздухе. Капли жидкого красителя в воде также легко диффундируют по всему сосуду. Намного труднее наблюдать диффузию в твёрдом теле. По этой причине изучение диффузии в твёрдых телах стало одним из наиболее интересных исследований в физике наших дней. Как и во многих других областях человеческой деятельности, в данном случае умение предшествовало знанию. Столетиями рабочие сваривали металлы и получали сталь нагреванием твёрдого железа в атмосфере углерода, не имея ни малейшего представления о происходящих при этом диффузионных процессах. Лишь в 1896 году началось научное изучение проблемы.
Английский металлург Вильям Роберте – Аустин в простом эксперименте измерил диффузию золота в свинце. Он наплавил тонкий диск золота на конец цилиндра из чистого свинца длиной в 1 дюйм (2,45 см), поместил этот цилиндр в печь, где поддерживалась температура около 200 °С, и держал его в печи 10 дней. Затем он разрезал цилиндр на тонкие диски и измерил количество золота, которое продиффундировало (проникло) в каждый срез свинца. Оказалось, что к «чистому» концу через весь цилиндр прошло вполне измеримое количества золота, в противоположном направлении, в глубь золотого диска, продиффундировал свинец. Роберте – Аустин обнаружил, что нагретый металл диффундирует в другой конец, когда они тесно прижаты друг к другу.
Известен опыт, в котором гладко отшлифованные пластины свинца и золота пролежали друг на друге 5 лет. За это время золото и свинец продиффундировали (проникли) друг в друга на расстояние около 1 мм.
Сделайте вывод, как зависит скорость диффузии от температуры: «Чем выше температура, тем… проходит диффузия».
– Почему при более высокой температуре диффузия происходит быстрее?
Процесс диффузии ускоряется с увеличением температуры. Это происходит потому, что с увеличением температуры увеличивается скорость движения молекул. Таким образом, явление диффузии протекает по-разному при разной температуре: чем выше температура вещества, тем быстрее происходит диффузия.
– Давайте обобщим все то, о чем мы говорили на уроке (слайд 18).
Явление диффузии можно объяснить лишь в том случае, если считать, что:
Явление диффузии имеет важные проявления в природе, используется в науке и на производстве (слайд 19).
Воздух, как известно, представляет собой смесь газов. Однако вследствие диффузии на одной высоте от Земли состав атмосферы оказывается достаточно однородным.
Диффузия играет важную роль в питании растений, переносе питательных веществ, кислорода в организме человека и животных.
Она широко используется в пищевой промышленности при консервировании овощей и фруктов, при засолке огурцов.
(Слайд 20.)
Диффузия нашла применение в электронной промышленности. С ее помощью изготавливают многие полупроводниковые приборы.
Диффузия используется и при выплавке стали. Для придания стальным деталям значительной прочности их помещают в специальные печи, где, находясь в разогретом состоянии, они насыщаются углеродом. Атомы углерода проникают в поверхностный слой металла и повышают его прочность.
(Слайд 21.)
Порою диффузия бывает вредным и даже опасным явлением. Горючий природный газ, например, которым мы пользуемся дома для приготовления пищи, не имеет ни цвета, ни запаха, поэтому трудно сразу заметить его утечку. А при утечке за счёт диффузии газ распространяется по всему помещению. Между тем при определённом соотношении газа с воздухом в закрытом помещении образуется смесь, которая может взорваться, например, от зажжённой спички. Газ может вызвать и отравление людей.
Чтобы сделать поступление газа в помещение заметным, на распределительных станциях горючий газ предварительно смешивают с особыми веществами, обладающими резким неприятным запахом, который легко ощущается человеком даже при весьма малой его концентрации. Такая мера предосторожности позволяет быстро заметить накопление газа в помещении, если образовалась его утечка.
Обсуждение результатов, полученных в группах.
Условия прохождения диффузии:
а) имеются различные вещества;
б) между ними существует тесный контакт;
в) происходит самопроизвольное смешивание.
Закон прохождения диффузии— чем выше температура, тем быстрее происходит диффузия. Рассмотрите следующие опыты и выберите ответ. Опыты:
Ответы:
А. Наблюдается диффузия, так как выполняются все условия.
Б. Диффузии нет, так как отсутствует условие а).
В. Диффузии нет, так как отсутствует условие б).
Г. Диффузии нет, так как отсутствует условие в).
Д. Опыт отражает закон диффузии.
ОТВЕТЫ: 1Д; 2А; 3В; 4Б; 5Г
(Слайд 25.)
Домашняя работа §9, домашний эксперимент.
(Слайд 25, гиперссылка.)
Выполнение учебного исследования по общему плану экспериментальной деятельности (эксперимент).
Цель:определить при каких температурах, высоких или низких, диффузия происходит быстрее.
Приборы:термометр, часы.
Тела и материалы: 2 стакана; марганцовокислый калий или медный купорос; вода.
Гипотеза: предполагаем, что при высоких температурах диффузия будет происходить быстрее.
Условия успешного проведения опыта:
Порядок выполнения:
Фиксирование информации:
При какой температуре диффузия происходит быстрее? Что происходит с молекулами вещества при нагревании, как изменяется их скорость и проникающая способность?
Опишите и сделайте вывод.
rosuchebnik.ru
Цели познавательной деятельности:
духами)
-Характер движения молекул (опыт по смешиванию растворов медного купороса с водой).
-Определение явления диффузии. Скорость диффузии и её зависимость от температуры.
Демонстрации: диффузия газов, диффузия жидкостей.
Оборудование: плакат («Протекание диффузии в различных средах»), духи, два пакетика с чаем, стакан с холодной водой, стакан с горячей водой.
Ход урока.
*Как называются частицы, из которых состоят молекулы?
*Что вы знаете о размерах молекул?
3. Изучение нового материала.
Опыт. Открыть бутылочку с духами.
Вопрос: Почему через некоторое время будет ощущаться запах духов по всему классу?
/Гипотеза: Молекулы духов движутся./
Действительно, распространение запаха объясняется движением молекул. Это движение носит непрерывный и беспорядочный характер. Сталкиваясь с молекулами газов, которые входят в состав воздуха, молекулы пахучего вещества много раз меняют направление своего движения и, беспорядочно перемещаясь, разлетаются по всей комнате.
Есть и другие опыты, которые подтверждают, что молекулы всех тел непрерывно и беспорядочно движутся. /Опыт с молекулами медного купороса: рис.72 стр.69 и плакат на доске./
Определение: Самопроизвольное перемешивание веществ называется диффузией. ( Определение учащиеся записывают в тетрадь.)
Задание. Нарисуйте в тетрадях модели поведения молекул, объясняющие явление диффузии.
А теперь посмотрите на рис.73 стр.70 и плакат на доске.
Вывод: Причиной диффузии является непрерывное и беспорядочное движение частиц вещества. При диффузии частицы одного вещества проникают в промежутки между частицами другого вещества, и вещества перемешиваются. (Сначала вывод формулируют учащиеся, затем учитель корректирует его.)
Вопрос: Твёрдые тела не смешиваются. Значит, их молекулы не движутся?
Диффузия в твёрдых телах происходит, но очень медленно. (Рассказать об опыте с гладко отшлифованными пластинами золота и свинца. Плакат на доске.)
Итак, где же может происходить диффузия?
Диффузия может происходить и в газах, и в жидкостях, и в твёрдых телах. Наиболее быстро диффузия происходит в газах. В жидкостях диффузия происходит медленнее. И дольше всего диффузия происходит в твёрдых телах. Это объясняется тем, что молекулы жидкости расположены значительно гуще, и поэтому «пробираться» между ними значительно труднее. А в твёрдых телах молекулы располагаются ещё ближе друг к другу.
Опыт: В стакан с холодной ив стакан с горячей водой одновременно опускаются по пакетику чая.
Вопрос: Где быстрее происходит диффузия и почему?
Действительно, при более высокой температуре диффузия происходит быстрее, так как молекулы движутся быстрее.
Диффузия имеет большое значение в процессах жизнедеятельности человека, животных, растений. Приведите примеры..(Благодаря диффузии кислород из лёгких проникает в кровь, а из крови – в ткани, поддерживается однородный состав атмосферного воздуха вблизи поверхности Земли. Диффузия растворов различных солей в почве способствует нормальному питанию растений.)
4.Закрепление. Вопросы в учебнике на стр.70.
5.Домашнее задание: §27, экспериментальное задание на стр.71(измерение скорости протекания диффузии)
6.Итог урока.
7.Оценки.
publekc.ru
|
|
|
|
|
|
