Sõnum difusiooni teemal. Hämmastav nähtus – difusioon! "Difusiooni sõltuvus temperatuurist"

Ladina päritolu sõna "difusioon" - "diffusio" tähendab ladina keeles "levitamist, hajumist". Füüsikas tähendab difusioon mikroosakeste läbitungimise protsessi erinevate materjalide kokkupuutel. Akadeemiline määratlus selle kohta, mis difusioon on, on järgmine: "Difusioon on ühe aine molekulide vastastikune tungimine teise aine molekulidevahelistesse ruumidesse nende kaootilise liikumise ja üksteisega kokkupõrke tõttu." Millised on difusiooni omadused, selle esinemise põhjused, kuidas see protsess erinevates ainetes avaldub, loe selle kohta allpool.

Difusiooni põhjused

Difusiooni põhjuseks on osakeste (aatomite, molekulide, ioonide jne) soojusliikumine.

Difusioonimehhanismide toimimise üksikasjalikumaks mõistmiseks vaatleme seda nähtust konkreetse näite abil. Kui võtate kaaliumpermanganaati (rahvapäraselt tuntud kui kaaliumpermanganaat) (KMnO 4) ja lahustate vees (H 2 O), laguneb kaaliumpermanganaat dissotsiatsiooni tulemusena K + ja MnO 4 -ks. Samuti on oluline märkida, et veemolekul on polariseeritud ja eksisteerib seotud H+ – OH- ioonidena.

Kaaliumpermanganaadi vees lahustumise tõttu toimub mõlema aine ioonide kaootiline liikumine, mille tulemusena muutuvad seotud veeioonid oma värvi ja teevad ruumi teistele veel reageerimata ioonidele. Vesi muudab oma värvi ja omandab spetsiifilised omadused. Difusioon toimub vee ja kaaliumpermanganaadi vahel.

Nii näeb protsess skemaatiliselt välja.

Veelgi enam, liikuvad osakesed levivad difusiooni ajal alati ühtlaselt kogu etteantud mahus. Difusiooniprotsess ise võtab aega.

Samuti on oluline teada, et difusiooninähtust ei esine kõigi ainete puhul. Näiteks kui vett segada mitte kaaliumpermanganaadi, vaid õliga, siis nende vahel difusiooni ei toimu, kuna õlimolekulid on elektriliselt neutraalsed. Mingisuguse ühenduse teket veemolekulidega takistavad tugevad sidemed õlimolekulis.

Samuti väärib märkimist, et difusioonikiirus suureneb märkimisväärselt temperatuuri tõusuga, mis on üsna loogiline, sest temperatuuri tõusuga suureneb aine sees olevate osakeste liikumiskiirus ja sellest tulenevalt ka tõenäosus, et temperatuur tõuseb. suureneb nende tungimine teise aine molekulidesse.

Difusioonivalem

Kahekomponendilise süsteemi difusiooniprotsess on kirjutatud Ficki seaduse ja vastava võrrandi abil:

Selles võrrandis on J materjali tihedus, D on difusioonikoefitsient ja ac/dx on kahe aine kontsentratsioonigradient.

Difusioonikoefitsient on füüsikaline suurus, mis on arvuliselt võrdne difundeeriva aine kogusega, mis tungib ajaühikus läbi pinnaühiku, kui tiheduse erinevus kahel pinnal, mis asuvad pikkuseühikuga võrdsel kaugusel, on võrdne ühega. Oluline on märkida, et difusioonikoefitsient sõltub temperatuurist.

Difusioon tahkistes

Tahketes ainetes toimub difusioon väga aeglaselt, kui üldse. Tahkeid aineid iseloomustab ju olemasolu ja kõik osakesed on järjestatud.

Tahkete ainete difusiooni näide on kuld ja plii. Asudes üksteisest 1 meetri kaugusel, toatemperatuuril 20 C tungivad need ained järk-järgult üksteisesse, kuid see kõik läheb väga aeglaselt, selline difusioon muutub märgatavaks mitte varem kui 4-5 aasta pärast.

Difusioon vedelikes

Difusioonikiirus vedelikes on mitu korda suurem kui tahkes. Sidemed vedelikus olevate osakeste vahel on palju nõrgemad (tavaliselt piisab nende energiast maksimaalselt tilkade moodustamiseks) ja miski ei sega osakeste vastastikust tungimist kahe aine molekulidesse.

Tõsi, see, kui kiiresti difusioon toimub, sõltub vedelike olemusest ja konsistentsist, paksemates lahustes toimub see aeglasemalt, sest mida paksem on vedelik, seda tugevamad on selles sisalduvad molekulidevahelised sidemed ja seda keerulisem on see molekulide ja osakeste jaoks. üksteisest läbi tungida. Näiteks kahe vedela metalli segamine võib kesta mitu tundi, samas kui vee ja kaaliumpermanganaadi segamine (ülaltoodud näitest) lõpetatakse minutiga.

Difusioon gaasides

Gaasides toimub difusioon veelgi kiiremini kui vedelikes, gaasiliste ainete osakeste vahel praktiliselt puuduvad sidemed ning omavahel mitteseotud osakesed segunevad kergesti, tungides teiste gaaside molekulidesse. Gaaside difusioonis saab teha ainult väikeseid muudatusi.

Näited levimisest ümbritsevas maailmas

Difusiooni kaudu:

• säilib atmosfääriõhu ühtlane koostis meie planeedi pinna lähedal,
• toimub taimede toitumine
• inimeste ja loomade hingamine.

Toimub oluline bioloogiline protsess, sealhulgas difusiooni abil: nagu me teame, laguneb vesi tänu päikesevalguse energiale klorofüllide toimel komponentideks, mis eralduvad samal ajal, sisenevad atmosfääri ja neelavad kõik. elavad organismid. Niisiis, inimeste ja loomade hapniku omastamise protsess ja taimede ainevahetus, seda kõike toetab difusioon, ilma milleta ei saaks Elu ise eksisteerida.

Kuid see on globaalselt, lihtsamates asjades võime jälgida difusiooni:

• Aias, kus lilled eritavad oma lõhna difusiooni teel (nende osakesed segunevad ümbritseva õhu osakestega).
• Suhkru lahustamisel tees või kohvis muutub tee või kohv difusiooni teel magusaks.
• Sibulat lõigates hakkavad silmad vett jooksma, see on samuti tingitud difusioonist, sibulamolekulid segunevad õhumolekulidega ja silmad reageerivad sellele.

Selliseid näiteid võiks tuua veel palju.

Difusioon, video

Ja lõpuks õppevideo meie artikli teemal.

See artikkel on saadaval inglise keeles - .

Pavlova Daria Aleksandrovna

Selle projekti käigus käsitletakse sellist mõistet nagu difusioon ja millist rolli see inimeste ja loomade elus mängib.

Loodus kasutab laialdaselt difusiooni tungimise protsessile omaseid võimalusi. Difusioon mängib üliolulist rolli sissehingatava vere toitumise ja hapnikuga varustamisel, kõikjal, kus näeme kõikvõimsa ja universaalse difusiooni avaldumist.

Difusiooni uurides jõudsime järeldusele, et see on olemas kõigis inimelu valdkondades, ilma selle nähtuseta oleks elu Maal võimatu.

Lae alla:

Eelvaade:

Valla eelarveline õppeasutus
keskkool nr 11 Pavlovos

Füüsika projekt

"Hajutus meie ümber."

Esitatud:
11. klassi õpilane
Pavlova Daria
Aleksandrovna
Juhendaja:
Treskova M.V.

2015. aasta

I Sissejuhatus

1.1 Difusiooni definitsioon

1.2 Avastamise ajalugu

II. Difusiooni fenomen, selle olemus

2.1 Difusiooniprotsessi kirjeldus

2.2 Difusiooninähtuse seletus

2.3. Difusioonimustrid

III. Difusiooni väärtus

3.1.Difusiooni roll looduses.

3.2.Difusiooni roll lahuste saamisel.

3.3. Hajutamine ja inimeste turvalisus.
3.4.Difusiooni rakendamine meditsiinis. Seade "kunstneer"

3.5 Osmoos. Osmoosi praktiline rakendamine

3.6 Difusiooni rakendamine tehnoloogias ja igapäevaelus

3.7 Difusiooni kahjulik ilming

IV. Praktiline osa.

4.1. Läbiviidud katsed

V. Järeldus

VI Kasutatud kirjanduse loetelu

Sissejuhatus.

Igapäevaelus me mõnikord mõnda füüsilist nähtust ei märka. Näiteks avas keegi parfüümipudeli ja me isegi väga kaugel olles tunneme seda lõhna. Trepist oma korterisse ronides tunneme kodus valmistatud toidu lõhna. Viskame teelehtede koti kuuma vette ja me ei märkagi, kuidas teelehed kogu tassis oleva vee värvivad.
Niisiis, nagu te arvasite, räägin ma oma töös difusiooni kohta.

Difusioon (ladina diffusio - levimine, levimine, hajumine, interaktsioon) -nähtus, mille puhul toimub ühe aine molekulide vastastikune tungimine teise aine molekulide vahele.

Töö eesmärk:
difusiooniprotsessi uurimine
selle tähtsuse selgitamine meie elus, selle ilmingute jälgimine
kasulike ja kahjulike omaduste kirjeldus
kirjeldus selle protsessi tähtsusest meie elus
Tööülesanded:
laiendada oma teadmisi
selgitage difusiooniprotsessi
tõestada selle protsessi olemasolu
räägime sellest, kus saame difusiooni jälgida
paljastada difusiooni omadused.
Töö tähtsus.
Minu uurimistöö praktiline tähtsus seisneb selles, et saadud tulemused aitavad selle teema uurimisel koolis kaasa aidata, köidavad kooliõpilaste tähelepanu sellele füüsilisele protsessile.

Difusiooni avastamine.

1827. aastal viis Brown läbi taimede õietolmu uuringuid. Eelkõige huvitas teda, kuidas õietolm väetamisprotsessis osaleb. Kord vaatas ta mikroskoobi alla, mis oli eraldatud ühe Põhja-Ameerika taime õietolmurakkudest Clarkia pulchella (Pretty Clarkia) vees suspendeeritud piklikud tsütoplasmaatilised terad. Ühtäkki nägi Brown, et väikseimad kõvad terad, mida veetilgas vaevalt näha oli, värisesid pidevalt ja liikusid ühest kohast teise. Ta leidis, et need liikumised, tema sõnul, "ei ole seotud vedeliku vooluga ega selle järkjärgulise aurustumisega, vaid on omased osakestele endile".

Browni tähelepanekut kinnitasid ka teised teadlased. Väiksemad osakesed käitusid justkui elus ning osakeste “tants” kiirenes temperatuuri tõustes ja osakeste suuruse vähenedes ning aeglustus selgelt, kui vesi asendati viskoossema keskkonnaga. See hämmastav nähtus ei lakanud kunagi: seda võis jälgida meelevaldselt pikka aega. Algul arvas Brown isegi, et elusolendid sattusid tõesti mikroskoobi valdkonda, seda enam, et õietolm on taimede isased sugurakud, kuid juhtisid ka surnud taimede osakesed, isegi sada aastat varem herbaariumites kuivatatutest. Seejärel mõtles Brown, et kas need on "elusolendite elementaarmolekulid", mida kuulus prantsuse loodusteadlane Georges Buffon (1707–1788), 36-köitelise raamatu autor.looduslugu. See oletus langes ära, kui Brown hakkas uurima näiliselt elutuid objekte; algul olid need väga väikesed söeosakesed, samuti Londoni õhust pärit tahm ja tolm, seejärel peeneks jahvatatud anorgaanilised ained: klaas, palju erinevaid mineraale. "Aktiivsed molekulid" olid kõikjal: "Igas mineraalis," kirjutas Brown, "mis mul õnnestus niivõrd tolmuks jahvatada, et see võis mõnda aega vees hõljuda, leidsin suuremas või väiksemas koguses neid molekule. .

Pean ütlema, et Brownil polnud uusimaid mikroskoope. Oma artiklis rõhutab ta konkreetselt, et tal olid tavalised kaksikkumerad läätsed, mida ta kasutas mitu aastat. Ja edasi kirjutab: "Uurimise ajal jätkasin samade objektiivide kasutamist, millega alustasin tööd, et anda oma väidetele rohkem veenvust ja muuta need tavaliste vaatluste jaoks võimalikult kättesaadavaks."

Edasised uuringud difusiooni kohta.

J. Nollet (1748) – Vedeliku difusiooni avamine läbi vaheseina.

J. Nollet (1748) – Osmoosi avastamine.

Osmoos- ühesuunalise difusiooni protsess läbi lahustimolekulide poolläbilaskva membraani lahustunud aine kõrgema kontsentratsiooni (lahusti madalam kontsentratsioon) suunas.

A. Fick (1855) – difusiooniseadus.

J. Stefan (1871) – Gaaside difusiooni teooria

J. Maxwell (1866) –Ülekandeteooria üldiselt (difusioon, soojusjuhtivus, sisehõõrdumine)

K. Neumann (1872) - Termilise difusiooni ennustamine

B. Feddersen (1873) – Termilise difusiooni avastamine.

Difusiooni fenomen, selle olemus.

Nagu me teame, on mis tahes aine molekulid üksteisest teatud kaugusel ja liiguvad pidevalt juhuslikult. Seetõttu tungivad üksikud molekulid, näiteks ammoniaak, juhuslikult liikudes õhumolekulide vahedesse, põrkuvad nendega kokku ja liiguvad seega allikast aina kaugemale, s.t. avatud katseklaasist ammoniaagiga.See liikumine on pidev ja korrapäratu. Põrkudes õhku moodustavate gaaside molekulidega, muudavad ammoniaagi molekulid mitu korda oma liikumissuunda ja juhuslikult liikudes hajuvad mööda ruumi.See on difusiooni nähtus.

Difusioon gaasides ja vedelikes on lihtsam ja kiirem kui difusioon tahketes ainetes, kuna vastavalt gaaside ja vedelike molekulid liiguvad vabamalt ning nende vaheline kaugus on suurem kui tahkes aines.

Osakeste liikumine difusiooni ajal on täiesti juhuslik, kõik nihkesuunad on võrdselt tõenäolised.
Kuna osakesed liiguvad gaasides, vedelikes ja tahketes ainetes, on nendes ainetes difusioon võimalik. Difusioon on aine ülekandmine erinevat tüüpi aatomite või molekulide ebahomogeense kontsentratsiooni spontaanse joondamise tõttu. Kui anumasse lastakse portsjonid erinevaid gaase, siis mõne aja pärast segunevad kõik gaasid ühtlaselt: igat tüüpi molekulide arv anuma ruumalaühikus muutub konstantseks ja kontsentratsioon ühtlustub.

Difusiooni selgitatakse järgmiselt. Esiteks on kahe keha vahel selgelt nähtav kahe kandja vaheline liides (joonis 1a). Seejärel vahetavad nende liikumise tõttu üksikud piiri lähedal asuvad ainete osakesed kohad.

Ainete vaheline piir häguneb (joonis 1b). Olles tunginud teise aine osakeste vahele, hakkavad esimese osakesed vahetama kohti teise aine osakestega, mis asuvad üha sügavamates kihtides. Ainetevaheline liides muutub veelgi ebamäärasemaks. Osakeste pideva ja juhusliku liikumise tõttu viib see protsess lõpuks selleni, et anumas olev lahus muutub homogeenseks (joonis 1c).

a B C
Joonis 1. Difusiooninähtuse seletus.

Difusioonikiiruskasvab temperatuuri tõustes.
Pöördume kogemuse poole.Kaks klaasi on täidetud veega, kuid üks on külm ja teine ​​kuum. Kasta teepakid samal ajal klaasidesse. On hästi näha, et kuumas vees värvib tee vee kiiremini, difusioon kulgeb kiiremini. Difusioonikiirus suureneb temperatuuri tõustes, kuna interakteeruvate kehade molekulid hakkavad kiiremini liikuma.

Difusioon toimub kõige kiiremini gaasides, aeglasemalt vedelikes ja aeglasemalt tahketes ainetes. Fakt on see, et gaasides ja vedelikes viib osakeste peamine soojusliikumise tüüp nende segunemiseni, kuid tahketes ainetes kristallides, kus aatomid tekitavad võre sõlme ümber väikeseid vibratsioone, ei.

Difusiooni väärtus.

Difusiooni roll looduses.

Difusiooninähtus mängib looduses olulist rolli. Näiteks difusiooni tõttu säilib ühtlane atmosfääriõhu koostis Maa pinna lähedal. Puud eraldavad difusiooni teel hapnikku ja neelavad süsinikdioksiidi. Taimede juured püüavad juurtesse difusioonivoolu tõttu mullaveest taimele vajalikud ained kinni. Paljud inimkehas toimuvad füsioloogilised protsessid põhinevad difusiooni nähtusel: näiteks hingamine, toitainete imendumine soolestikus jne.

Difusiooni abil levivad õhus mitmesugused gaasilised ained: näiteks tulekahju suits levib pikkade vahemaade taha.
Selle nähtuse tagajärjeks võib olla ruumi temperatuuri ühtlustumine ventilatsiooni ajal. Samamoodi tekib õhusaaste kahjulike tööstustoodete ja sõidukite heitgaasidega. Looduslik põlevgaas, mida me kodus kasutame, on värvitu ja lõhnatu. Lekke korral on seda võimatu märgata, seetõttu segatakse jaotusjaamades gaas spetsiaalse ainega, millel on terav ebameeldiv lõhn, mida inimene kergesti tunneb.

Difusiooninähtuse tõttu koosneb atmosfääri alumine kiht – troposfäär – gaaside segust: lämmastik, hapnik, süsihappegaas ja veeaur. Difusiooni puudumisel toimuks kihistumine gravitatsiooni mõjul: põhjas oleks raske süsihappegaasi kiht, selle kohal - hapnik, üleval - lämmastik ja inertgaasid.

Taevas jälgime seda nähtust ka. Hajus pilved on samuti näide difusioonist ja kui täpselt ütles F. Tjutšev selle kohta: "Taevas sulavad pilved ..."

Vedelikes toimub difusioon aeglasemalt kui gaasides, kuid seda protsessi saab kiirendada kuumutamisega. Näiteks kurkide kiireks marineerimiseks valatakse need kuuma soolveega. Teame, et suhkur lahustub külmas tees aeglasemalt kui kuumas.

Suvel sipelgaid vaadates mõtlesime alati sellele, kuidas nemad nende jaoks tohutus maailmas kodutee leiavad. Selgub, et selle mõistatuse avab ka difusiooni fenomen. Sipelgad tähistavad oma teed lõhnava vedeliku tilkadega.

Tänu difusioonile leiavad putukad oma toidu. Taimede vahel lehvivad liblikad leiavad alati tee kauni lilleni. Mesilased, leidnud magusa eseme, tormavad sellele oma sülemiga.

Ja taim kasvab, õitseb ka nende jaoks tänu difusioonile. Me ju ütleme, et taim hingab ja hingab välja õhku, joob vett, saab mullast erinevaid mikrolisandeid.

Ka lihasööjad leiavad oma saagi difusiooni teel. Haid tunnevad vere lõhna mitme kilomeetri kaugusel, samuti piraaja kala.

Keskkonna ökoloogia halveneb atmosfääri, keemiliste ja muude kahjulike ainete heitmete tõttu vette ning see kõik levib ja reostab tohutuid territooriume. Kuid puud eraldavad difusiooni kaudu hapnikku ja neelavad süsinikdioksiidi.
Mageda vee segunemine soolase veega jõgede ühinemiskohas merre toimub difusiooni põhimõttel. Erinevate soolade lahuste difusioon mullas aitab kaasa taimede normaalsele toitumisele.

Kõikides toodud näidetes jälgime ainete molekulide vastastikust läbitungimist, s.t. difusioon. Sellel protsessil põhinevad paljud füsioloogilised protsessid inimese ja looma kehas: näiteks hingamine, imendumine jne. Üldiselt on difusioonil looduses suur tähtsus, kuid see nähtus on kahjulik ka seoses keskkonna saastatusega.

Difusiooni roll lahuste saamisel.

Füüsikaline teoorialahendused pakkusid välja W. Ostwald (Saksamaa) ja S. Arrhenius (Rootsi). Selle teooria kohaselt on lahusti ja lahustunud aine osakesed (molekulid, ioonid) difusiooniprotsesside tõttu ühtlaselt jaotunud kogu lahuse mahus. Lahusti ja lahustunud aine vahel puudub keemiline koostoime.
See on keemias kasutatakse laialdaselt difusiooniprotsesse gaasides ja vedelates geelides. Näiteks lahuste saamiseks, õhu hapnikuga rikastamiseks metallurgiatööstuses. Difusioon on paljude tehnoloogiliste protsesside aluseks: adsorptsioon, kuivatamine, ekstraheerimine, membraanimeetodid segude eraldamiseks jne.

Vaatleme, kui kergesti toimub difusioon õhu ja pruuni gaasi (lämmastikoksiidi (NO 2 )). Võtame kolbi ja paneme selle põhja vaskviilud (joonis 2a) ja valame seejärel konts. HNO3 (joonis 2b). Kolvis toimub reaktsioon, mille tulemusena tekib pruun gaas (NO 2) (joonis 2c):

Cu + 4HNO 3 → Cu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

(konts.)

vase lahus (NO 2 )

saepuru HNO 3

A B C
Joonis 2. Difusioon õhu ja pruuni gaasi vahel (lämmastikoksiid (NO 2 ).

Hajutus ja inimeste turvalisus.
Koduses toiduvalmistamisel kasutatav põlev maagaas on värvitu ja lõhnatu.
Gaasi voolu ruumi märgatavaks muutmiseks segatakse põlevgaas eelnevalt tugevalt lõhnavate ainetega.
See võimaldab kiiresti märgata gaasilekke olemasolu ruumis.

Difusiooni rakendamine meditsiinis. Seade "kunstneer"

Rohkem kui 30 aastat tagasi kasutas Saksa arst William Kolf seadet "kunstneer". Sellest ajast alates on seda kasutatud: vältimatuks krooniliseks abiks ägeda joobeseisundi korral; valmistada ette kroonilise neerupuudulikkusega patsiente neerusiirdamiseks; kroonilise neeruhaigusega patsientide pikaajaliseks (10-15 aastat) elu toetamiseks.
Kunstneer on seade, mille eesmärk on eemaldada inimese verest toksiine, mis kogunevad neerudesse, kui need on tõsiselt kahjustatud – tavaliselt krooniliste ja ägedate neerupuudulikkuse vormide korral.

Seadme töö põhineb dialüüsi põhimõtetel - see on madala molekulmassiga ainete eemaldamine kolloidlahustest difusiooni ja osmootse rõhu erinevuse tõttu mõlemal pool tsellofaani poolläbilaskvat membraani.

Hemodialüüs on kaugelearenenud neerupuudulikkuse kõige populaarsem ravimeetod. See protseduur võimaldab inimesel jätkata aktiivset elustiili, hoolimata neerude defektsest tööst.

Osmoos. Osmoosi praktiline rakendamine.

Osmoos - vedelate ainete imbumine läbi loomade või taimede membraanide, kudede.
Kui kaks gaasi on samas mahus, segunevad need kiiresti. Sama juhtub vedelikega. Näiteks annab tilk tinti tervele liitrile veele nõrga värvi.
Osmoosi korral toimub ühendus membraanide kaudu, näiteks taimejuurte õhukeste seinte või sooleseina kaudu. Membraanid aeglustavad liitumisprotsessi, kuid ei peata seda. Osmoosi käigus lasevad elusorganismide membraanid osadel ainetel läbi minna ja teisi kinni hoida. Selle määrab osaliselt ainete endi struktuur. Teadlased usuvad, et osmoosi ajal tungivad aine lahustunud osakesed membraani molekulide vahele.
Membraaniga kokku puutudes suruvad lahuse osakesed sellele peale ja tekitavad niinimetatud "osmootse rõhu". Sellel poolel, kus on rohkem lahustunud osakesi, on ka kõrgem osmootne rõhk, seega toimub liikumine kõrge rõhuga piirkondadest madala rõhuga piirkondadesse.
Kuid liikumine toimub mõlemas suunas, kuna membraanid võimaldavad ainetel mõlemas suunas liikuda. Meie kehas näiteks läbivad veresoonte membraanid aineid pidevalt mõlemas suunas. Seega satub seeditud toit vereringesse ja kopsude kaudu eemaldatakse verest süsihappegaas.

Osmoosi praktiline rakendamine.Membraanide eraldamise meetodid põhinevad lahuse või gaasisegu komponentide erineval kiirusel läbi poolläbilaskva membraani, mis on tingitud kontsentratsiooni, rõhu, temperatuuri või elektripotentsiaali erinevusest membraani mõlemal küljel. Membraaneraldusmeetodeid kasutatakse soolalahuse magestamise ja reovee puhastamise, ülipuhta vee saamiseks, süsivesinike eraldamiseks, lahuste, sealhulgas toiduainete, bioloogiliselt aktiivsete ainete kontsentreerimiseks, õhu hapnikuga rikastamiseks. Poolläbilaskvad membraanid on valmistatud poorsete kilede, plaatide, õõneskiudude kujul polümeeridest, klaasist ja metallidest. Hüperfiltratsioonis kasutatakse pöördosmoosi - meetodit lahuste soolsuse kontsentreerimiseks või vähendamiseks, mis seisneb nende varustamises poolläbilaskva membraaniga. Membraan laseb lahustil läbi ja säilitab lahustunud aine täielikult või osaliselt. Pöördosmoosi kasutatakse soolalahuse magestamiseks ja reovee puhastamiseks, raskesti eraldatavate segude eraldamiseks, keemiliste reaktsioonide tasakaalu nihutamiseks.

Praegu töötab maailmas üle 2000 magestamistehase.

Difusiooni rakendamine inseneriteaduses.

Difusiooninähtusedkasutatakse laialdaselt tehnoloogias. Näiteks peedist suhkru ekstraheerimisel hakitakse viimane peeneks ja asetatakse spetsiaalsetesse metallanumatesse (hajutitesse), mida läbib kuuma vee vool. Peedis olev suhkur hajub voolavasse vette. Saadud lahusest eraldatakse kristalne suhkur.

Rakendus igapäevaelus.

Difusiooninähtust võib kodus jälgida üsna sageli: kui kasutame aroomilampi eeterlike õlide või keha või jalgade pihustite, parfüümidega, pihustame vahendeid sääskede ja kärbeste hävitamiseks toas, kui liimime midagi või kui me juua teed või kohvi. Kruusis teed suhkru ja sidruniviiluga. Segame lusikaga kuuma vett - see kiirendab suhkru- ja sidrunimolekulide tungimist veemolekulide vahele. Samuti soolamine, marineerimine, kompotid - kõik see on samuti tingitud difusioonist.

Difusiooni kahjulik ilming.

Difusioon ei ole alati inimesele hea. Kahjuks on vaja märkida selle nähtuse kahjulikud ilmingud. Ettevõtete korstnad paiskavad atmosfääri süsihappegaasi, lämmastikoksiide ja väävlit. Praegu ületab atmosfääri paisatavate gaaside koguhulk 40 miljardit tonni aastas. Süsinikdioksiidi liig atmosfääris on ohtlik Maa elumaailmale, rikub looduses süsinikuringet ja põhjustab happevihmade teket. Difusiooniprotsess mängib olulist rolli jõgede, merede ja ookeanide reostamisel. Aastane tööstus- ja olmereovee väljavool maailmas on ligikaudu 10 triljonit tonni.
Veekogude saastumine toob kaasa selle, et neis kaob elu ning joogivett tuleb puhastada, mis on väga kallis. Lisaks toimuvad saastunud vees keemilised reaktsioonid soojuse eraldumisega. Vee temperatuur tõuseb, samas kui hapnikusisaldus vees väheneb, mis on veeorganismidele halb. Veetemperatuuri tõusu tõttu ei jäätu praegu paljud jõed talvel.
Tööstustorudest, soojuselektrijaamade torudest kahjulike gaaside emissiooni vähendamiseks paigaldatakse spetsiaalsed filtrid. Veekogude reostuse vältimiseks tuleb jälgida, et ranniku lähedale ei satuks prügi, toidujäätmeid, sõnnikut ja erinevaid kemikaale.
Näeme, kui suur on difusiooni tähtsus elutus looduses ja elusorganismide olemasolu oleks võimatu, kui seda nähtust ei eksisteeriks. Kahjuks peame tegelema selle nähtuse negatiivse ilminguga, kuid positiivseid tegureid on palju rohkem ja seetõttu räägime difusiooni suurest tähtsusest looduses.

Läbiviidud uuringud

Kogemus nr 1 Difusiooni nähtuse vaatlemine vedelikus.

Sihtmärk: difusiooni jälgimine vedelikus, temperatuuri mõju difusiooni kulgemisele.
Seadmed ja materjalid: klaas külma vett, "briljantrohelise" lahus, kuuma vee taldrik, pipett.

a) "briljantrohelist" tilgutati veeklaasi ja vaadeldi, kuidas difusiooniprotsess toimub;
b) viis läbi sama katse, asetades klaasi vett kuuma vee taldrikusse, protsess toimus palju kiiremini kui esimesel juhul

Järeldus : Pärast katsetamist leidsime sellevedelikes täheldatakse difusiooni ja temperatuuri tõustes selle protsessi kiirus suureneb.

Kogemus nr 2 Gaasides difusiooni nähtuse vaatlemine.

Sihtmärk: difusiooni jälgimine gaasides.
Seadmed ja materjalid:parfüümipudel pihustiga, õhk.
Kogemuste ja saadud tulemuste kirjeldus:
a) pihustatav parfüüm;
b) lõhna levitamine kogu ruumis.

Järeldus : pärast katse läbiviimist leidsime, et gaasides täheldatakse difusiooni.

Kogemus nr 3 Difusiooni nähtuse vaatlemine tahkestes ainetes.

Sihtmärk: difusiooni jälgimine tahketes ainetes.
Seadmed ja materjalid:õun, roheline lahus, pipett.
Kogemuste ja saadud tulemuste kirjeldus:
a) lõigake õun, "tilgutage rohelist" ühele õunapoolele
b) jälgime, kuidas laik levib üle pinna

Järeldus: selle katse käigus jälgisime difusiooni tahketes ainetes, märkasime, et tahketes ainetes kulgeb see protsess palju aeglasemalt kui gaasides ja vedelikes.

Järeldus.
Käesoleva uurimistöö käigus võib järeldada, et difusioonil on inimeste ja loomade elus tohutu roll.

Loodus kasutab laialdaselt difusiooni tungimise protsessile omaseid võimalusi. Difusioon mängib üliolulist rolli sissehingatava vere toitumise ja hapnikuga varustamisel, kõikjal, kus näeme kõikvõimsa ja universaalse difusiooni avaldumist.

Difusiooni uurides jõudsime järeldusele, et see on olemas kõigis inimelu valdkondades, ilma selle nähtuseta oleks elu Maal võimatu.

Spis ok kasutatud kirjandust.

1. Peryshkin A.V. Füüsika. 7 rakku - 14. väljaanne, stereotüüp. – M.: Bustard, 2010.
2. Koškin I.I., Širkevitš M.G. Algfüüsika käsiraamat. - M.: Nauka, 1980.
3. Trofimova T.I. Füüsika kursus. - M.: Kõrgkool, 1990.
4. Yavorsky B.M., Detlaf A.A. Füüsika käsiraamat. - M.: Nauka, 1985.
5. Šatalov V.F. Füüsika kogu eluks. M.-SPb, 2003.
6. O. F. Kabardin, S. I. Kabardina. Füüsika 7. klass. M., 2011.
7. N. K. Martõnova, Füüsika 7-9. M., 2011.

Difusioon

Difusiooni näiteks on gaaside segunemine (näiteks lõhnade levik) või vedelike (kui tilgad tinti vette, muutub vedelik mõne aja pärast ühtlaseks värviks). Teine näide on seotud tahke kehaga: külgnevate metallide aatomid on kontakti piiril segunenud. Osakeste difusioon mängib plasmafüüsikas olulist rolli.

Tavaliselt mõistetakse difusiooni all protsesse, millega kaasneb aine ülekanne, kuid mõnikord nimetatakse difusiooniks ka teisi ülekandeprotsesse: soojusjuhtivus, viskoosne hõõrdumine jne.

Difusioonikiirus sõltub paljudest teguritest. Nii et metallvarda puhul toimub termiline difusioon väga kiiresti. Kui varras on valmistatud sünteetilisest materjalist, toimub termiline difusioon aeglaselt. Molekulide difusioon toimub üldiselt veelgi aeglasemalt. Näiteks kui suhkrutükk lastakse veeklaasi põhja ja vett ei segata, kulub mitu nädalat, enne kui lahus muutub homogeenseks. Veelgi aeglasem on ühe tahke aine difusioon teiseks. Näiteks kui vask kaetakse kullaga, siis toimub kulla difusioon vaseks, kuid tavatingimustes (toatemperatuur ja atmosfäärirõhk) saavutab kulda kandev kiht mitme mikroni paksuse alles mitme tuhande aasta pärast.

Difusiooniprotsesside kvantitatiivse kirjelduse andis saksa füsioloog A. Fick ( Inglise) 1855. aastal

üldkirjeldus

Kõik difusioonitüübid järgivad samu seadusi. Difusioonikiirus on võrdeline proovi ristlõike pindalaga, samuti kontsentratsioonide, temperatuuride või laengute erinevusega (nende parameetrite suhteliselt väikeste väärtuste korral). Seega liigub soojus läbi kahesentimeetrise läbimõõduga varda neli korda kiiremini kui läbi ühe sentimeetrise läbimõõduga varda. See soojus levib kiiremini, kui temperatuuride vahe sentimeetri kohta on 5°C asemel 10°C. Difusioonikiirus on samuti võrdeline konkreetset materjali iseloomustava parameetriga. Soojusdifusiooni korral nimetatakse seda parameetrit soojusjuhtivuseks, elektrilaengute voolu korral elektrijuhtivuseks. Teatud aja jooksul difundeeruva aine kogus ja difundeeruva aine läbitud vahemaa on võrdelised difusiooniaja ruutjuurega.

Difusioon on protsess molekulaarsel tasemel ja selle määrab üksikute molekulide liikumise juhuslik iseloom. Seetõttu on difusioonikiirus võrdeline molekulide keskmise kiirusega. Gaaside puhul on väikeste molekulide keskmine kiirus suurem, nimelt on see pöördvõrdeline molekuli massi ruutjuurega ja suureneb temperatuuri tõustes. Difusiooniprotsessid tahketes ainetes kõrgel temperatuuril leiavad sageli praktilist rakendust. Näiteks kasutavad teatud tüüpi elektronkiiretorud (CRT) metallist tooriumit, mis hajutatakse läbi metallilise volframi temperatuuril 2000 °C.

Kui gaaside segus on ühe molekuli mass neli korda suurem kui teise molekuli mass, siis selline molekul liigub kaks korda aeglasemalt võrreldes selle liikumisega puhtas gaasis. Sellest lähtuvalt on ka selle difusioonikiirus madalam. Seda kergete ja raskete molekulide difusioonikiiruste erinevust kasutatakse erineva molekulmassiga ainete eraldamiseks. Näiteks on isotoopide eraldamine. Kui kahte isotoopi sisaldav gaas lastakse läbi poorse membraani, tungivad kergemad isotoobid läbi membraani kiiremini kui raskemad. Parema eraldamise tagamiseks viiakse protsess läbi mitmes etapis. Seda protsessi on laialdaselt kasutatud uraani isotoopide eraldamiseks (235 U eraldamine 238 U põhiosast). Kuna see eraldusmeetod on energiamahukas, on välja töötatud teisi, säästlikumaid eraldamismeetodeid. Näiteks on laialdaselt arenenud soojusdifusiooni kasutamine gaasilises keskkonnas. Isotoopide segu sisaldav gaas asetatakse kambrisse, milles hoitakse ruumilist temperatuuride erinevust (gradienti). Sel juhul koonduvad rasked isotoobid aja jooksul külma piirkonda.

Ficki võrrandid

Termodünaamika seisukohalt on iga nivelleerimisprotsessi edasiviiv potentsiaal entroopia kasv. Konstantsel rõhul ja temperatuuril mängib sellise potentsiaali rolli keemiline potentsiaal µ , mis põhjustab ainevoolu säilimist. Aineosakeste voog on võrdeline potentsiaalse gradiendiga

~

Enamikul praktilistel juhtudel kasutatakse keemilise potentsiaali asemel kontsentratsiooni C. Otsene asendamine µ peal C muutub ebaõigeks kõrgete kontsentratsioonide korral, kuna keemiline potentsiaal ei ole logaritmilise seaduse järgi enam seotud kontsentratsiooniga. Kui me selliseid juhtumeid ei arvesta, võib ülaltoodud valemi asendada järgmisega:

mis näitab, et aine voo tihedus J võrdeline difusioonikoefitsiendiga D[()] ja kontsentratsioonigradient. See võrrand väljendab Ficki esimest seadust. Ficki teine ​​seadus on seotud kontsentratsiooni ruumiliste ja ajaliste muutustega (difusioonivõrrand):

Difusioonikoefitsient D temperatuurist sõltuv. Paljudel juhtudel on laias temperatuurivahemikus see sõltuvus Arrheniuse võrrand.

Keemilise potentsiaali gradiendiga paralleelselt rakendatav lisaväli katkestab püsiseisundi. Sel juhul kirjeldatakse difusiooniprotsesse mittelineaarse Fokker-Plancki võrrandiga. Difusiooniprotsessid on looduses väga olulised:

• Loomade ja taimede toitumine, hingamine;
• Hapniku tungimine verest inimese kudedesse.

Ficki võrrandi geomeetriline kirjeldus

Teises Ficki võrrandis on vasakul pool kontsentratsiooni muutumise kiirus ajas ja võrrandi paremal pool teine ​​osatuletis, mis väljendab kontsentratsiooni ruumilist jaotust, eelkõige temperatuuri kumerust. jaotusfunktsioon projitseeritakse x-teljele.

Vaata ka

• Pinddifusioon on protsess, mis on seotud osakeste liikumisega kondenseerunud keha pinnal aatomite (molekulide) esimeses pinnakihis või üle selle kihi.

Märkmed

Kirjandus

• Bokshtein B.S. Aatomid rändavad läbi kristalli. - M .: Nauka, 1984. - 208 lk. - (raamatukogu "Kvant", 28. väljaanne). - 150 000 eksemplari.

Lingid

• Difusioon (videotund, 7. klassi programm)
• Lisandite aatomite difusioon monokristalli pinnal

Wikimedia sihtasutus. 2010 .

Sünonüümid:

Vaadake, mis on "Diffusion" teistes sõnaraamatutes:

- [lat. difusiooni levik, levimine] füüsikaline, keemiline. ühe aine (gaas, vedelik, tahke) molekulide tungimine teise ainesse nende otsesel kokkupuutel või läbi poorse vaheseina. Võõrsõnade sõnastik. Komlev N.G.,… … Vene keele võõrsõnade sõnastik

Difusioon- on ühe aine osakeste tungimine teise aine osakeste keskkonda, mis toimub soojusliikumise tulemusena teise aine kontsentratsiooni vähenemise suunas. [Blum E.E. Metallurgia põhiterminite sõnastik. Jekaterinburg… Ehitusmaterjalide terminite, definitsioonide ja selgituste entsüklopeedia

Kaasaegne entsüklopeedia

- (ladina keelest diffuusio levik levimine, dispersioon), keskkonna osakeste liikumine, mis viib aine edasikandumise ja kontsentratsioonide joondamiseni või teatud tüüpi osakeste kontsentratsioonide tasakaalulise jaotuse loomiseni keskkonnas. Puudumisel… … Suur entsüklopeediline sõnaraamat

DIFUSION, aine liikumine segus kõrge kontsentratsiooniga alalt madala kontsentratsiooniga piirkonda, mis on põhjustatud üksikute aatomite või molekulide juhuslikust liikumisest. Difusioon peatub, kui kontsentratsioonigradient kaob. Kiirus…… Teaduslik ja tehniline entsüklopeediline sõnastik

difusioon- ja noh. difusioon f., saksa. Difusioon lat. difusioon levib, levib. Molekulide ja aatomite termilise liikumise tõttu külgnevate ainete vastastikune tungimine üksteisesse. Gaaside, vedelike difusioon. BAS 2. || trans. Nad…… Vene keele gallicismide ajalooline sõnastik

Difusioon- (ladinakeelsest sõnast diffusio jaotus, levimine, hajumine), keskkonna osakeste liikumine, mis viib aine edasikandumiseni ja kontsentratsioonide joondamiseni või nende tasakaalujaotuse kehtestamiseni. Difusiooni määrab tavaliselt soojusliikumine ... ... Illustreeritud entsüklopeediline sõnaraamat

Osakeste liikumine soojusliikumise tõttu nende kontsentratsiooni vähenemise suunas. D. viib difundeeruva aine kontsentratsioonide joondamiseni ja ruumala ühtlase täitumiseni osakestega. Geoloogiline entsüklopeedia

Esitluse kirjeldus üksikutel slaididel:

1 slaid

Slaidi kirjeldus:

MBOU "Keskkool nr 11" "Hajutus looduses ja inimelus" Balakhna 2017 Töö lõpetas: Lyanguzova Vera, 7.a klassi õpilane. Juhataja: Semenova V.Z., füüsikaõpetaja

2 slaidi

Slaidi kirjeldus:

Uurimisobjekt: difusiooni fenomen. Uurimisobjekt: difusiooninähtuse mõju looduses toimuvatele protsessidele ja inimeluga seotud protsessidele. Eesmärk: Uurida difusiooni tunnuseid erinevates agregatsiooniseisundites, vaadelda difusiooni kasutamist inimese poolt ja selle avaldumist looduses, samuti selgitada difusiooni keskkonnaaspekte. Ülesanded: 1. Tutvuda materjaliga difusiooni rollist looduses ja inimese elus. 2. Viia läbi mõned difusioonimustreid iseloomustavad katsed. 3. Analüüsige difusiooninähtuse kohta saadud teavet ning määrake ka selle nähtuse olulisuse määr taimede, loomade ja inimeste jaoks. Meetodid: - Info kogumine, töötlemine, analüüs difusiooninähtuse olulisuse kohta taimekeskkonnas ja loomamaailmas. - Difusioonikatsete läbiviimine.

3 slaidi

Slaidi kirjeldus:

Valitud teema asjakohasus Difusioon on taimestiku ja loomastiku maailmas laialt levinud ning väga oluline taimedele ja loomadele. Kuid mitte kõigil inimestel pole selle nähtuse käigust piisavalt ettekujutusi. Selle töö asjakohasus minu jaoks seisneb selles, et difusiooni mõju uurimine taimede, loomade ja inimeste elule on avardanud minu teadmisi eluslooduse kohta, näidanud tihedat seost füüsika, bioloogia ja ökoloogia vahel. .

4 slaidi

Slaidi kirjeldus:

Difusioon ja selle seaduspärasused Difusioon (lat. diffusio – jaotumine, levimine, dispersioon, interaktsioon) on ühe aine molekulide vastastikune tungimine teise aine molekulide vahele, mis viib ainete spontaansele ühtlasele segunemisele kogu mahu ulatuses. Difusiooninähtust jälgime iga päev: kas valame teelehti keevasse vette, kas valmistame värvainelahust. Ja isegi siis, kui pliidil midagi põleb ja lõhna on tunda kogu majas, kohtame taas difusiooni nähtust.

5 slaidi

Slaidi kirjeldus:

Kuna osakesed liiguvad gaasides, vedelikes ja tahketes ainetes, on kõigis neis ainetes difusioon võimalik. Selle nähtuse kiirus on neil aga erinev. Vaatluste tulemusena selgus, et difusioon gaasides toimub väga kiiresti. Vedelikes on difusioon aeglasem kui gaasides, sest vedelad molekulid paiknevad palju tihedamalt, mistõttu on palju keerulisem neist läbi "kahlata". Difusioon võib toimuda isegi tahketes ainetes, kuigi osakeste vahelised ruumid on väikesed ja seetõttu on teistel ainetel väga raske nende vahele tungida. Difusiooniprotsess tahketes ainetes on aeglane ja palja silmaga märkamatu.

6 slaidi

Slaidi kirjeldus:

Difusioonikiirus ei sõltu mitte ainult aine agregatsiooni olekust, vaid ka temperatuurist. Mida kõrgem on kehatemperatuur, seda suurem on molekulide kiirus ja difusioon toimub kiiremini.

7 slaidi

Slaidi kirjeldus:

Difusiooni tähendus Taimede hingamine, taimede toitumine, süsihappegaasi omastamine ja inimese hingamiseks vajaliku hapniku eraldumine taimede poolt, looduslike veekogude hapnikuga varustamine toimub difusiooni tõttu. Paljude taimede õied on teatavasti lõhnavad. Selle põhjuseks on asjaolu, et tolmeldavad putukad (ja väikelinnud troopilistes metsades) otsivad maitsvat nektarit sisaldavaid õisi kaugelt mitte ainult kroonlehtede erksa värvuse, vaid ka nende eritatavate eeterlike õlide lõhna järgi. Kui enamasti eraldavad lilled tolmeldavate putukate ligimeelitamiseks meeldivat aroomi, siis nendest taimedest toituvate vaenlaste eemale peletamiseks on nende varred ja lehed omandanud ebameeldiva lõhna.

8 slaidi

Slaidi kirjeldus:

Ka lihasööjad leiavad oma saagi difusiooni teel. Haid ja piraajakalad tunnevad vere lõhna mitme kilomeetri kaugusel.

9 slaidi

Slaidi kirjeldus:

Koduses toiduvalmistamisel kasutatav põlev maagaas on värvitu ja lõhnatu. Gaasi voolu ruumi märgatavaks muutmiseks segatakse põlevgaas eelnevalt tugevalt lõhnavate ainetega. See võimaldab kiiresti märgata gaasilekke olemasolu ruumis. Igapäevaelus kohtame difusiooniprotsessi soolamisel ja suhkrustamisel, erinevate koostisosade segamist toiduvalmistamisel, pindade liimimist, kangaste värvimist, pesu pesemist jne.

10 slaidi

Slaidi kirjeldus:

Difusiooni kahjulikud ilmingud Tuleb märkida difusiooni kahjulikke ilminguid. Ettevõtete korstnad paiskavad atmosfääri süsihappegaasi, lämmastikoksiide ja väävlit. Praegu ületab atmosfääri paisatavate gaaside koguhulk 40 miljardit tonni aastas. Difusiooniprotsess mängib olulist rolli jõgede, merede ja ookeanide reostamisel. Aastane tööstus- ja olmereovee väljavool maailmas on ligikaudu 10 triljonit tonni. On "keskkonnakatastroofi" oht...

11 slaidi

Slaidi kirjeldus:

Eksperimentaalne osa Kogemus 1. Pihustasin parfüümi kontori välisukse lähedale. Kapi pikkus 10 meetrit. Mu klassivend, kes oli vastasseina juures, tundis 2,6 minuti pärast parfüümi lõhna. Kogemus 2. Teepakid asetati kahte identsesse klaasi. Parempoolsesse klaasi valati külm vesi, mille temperatuur oli 25 kraadi, vasakusse aga kuum vesi, mille temperatuur oli 95 kraadi. Vaatlused salvestati kaameraga intervalliga alguses 10 minutit, seejärel 15 minutit, viimane foto tehti päev hiljem.

12 slaidi

Slaidi kirjeldus:

Kogemus 3. Tegin želatiinist ja veest kaks ketast, millest ühele lisasin värvainet. Toatemperatuuril säilitavad nad oma kuju ja mahu nagu tahked ained. Panin värvitud ketta värvimata peale ja tegin iga päev fotosid.

13 slaidi

Slaidi kirjeldus:

Järeldused katsetest: 1. Difusiooni täheldatakse gaasides, vedelikes ja tahketes ainetes. 2. Difusioon gaasides on kiire (minutites). 3. Difusioon vedelikes võtab kauem aega kui gaasides (mitu tundi). Mida kõrgem on vedeliku temperatuur, seda kiiremini toimub difusioon. 4. Tahketes ainetes toimub difusioon palju aeglasemalt kui vedelikes (mitu päeva).

14 slaidi

Slaidi kirjeldus:

Kokkuvõte Difusiooninähtus on taimede, loomade ja inimeste elu üks peamisi üldtingimusi. Ilma selle nähtuseta oleks elu Maal võimatu. Kahjuks jälgime üha sagedamini inimese negatiivset mõju keskkonnale. Ja muutub hirmutavaks, et saabub hetk kahetsuspunktist, kus meid ikka veel ümbritseva ilu juurde ei naase. Inimene ei pea eluslooduse difusiooninähtuse kulgemise parandamiseks midagi erilist tegema. Tuleb lihtsalt oma tegevusega likvideerida oma negatiivne mõju elusloodusele, tõmmata sagedamini avalikkuse tähelepanu keskkonnaprobleemidele ja siis saab igaüks elada täielikus kooskõlas loodusega, iseendaga.

15 slaidi

Slaidi kirjeldus:

Kirjandus 1. Efgrafova N.N., Kagan V.L. Füüsika kursus ülikoolide ettevalmistusosakondadele: Proc. Kasu. - 3. väljaanne, Rev. Ja ümbertöötaja. - M .: Kõrgem. Shk., 1984.- 487 lk., ill. 2. A. V. Perõškini füüsika kursus, II osa keskkoolile Mehaanika (jätkub), soojus- ja molekulaarfüüsika koostatud N.P. osalusel. Suvorov viieteistkümnenda väljaande toimetaja L.L. Velichko. Kunstitoimetaja B.L. Nikolajev. Tehniline toimetaja N.N. Makhov. Korrektor T. Kuznetsova Kirjastus "Prosveštšenje" Moskva 1968 3. Füüsika algõpik: Õpik. 3 köites / Toim. G.S. Landsberg. T. I. Mehaanika. Kuumus. Molekulaarfüüsika. - 10. väljaanne, parandatud - M .: Nauka. Füüsikalise ja matemaatilise kirjanduse põhiväljaanne, 1985. -608 lk, ill. 4. Semke A.I. "Mittestandardsed probleemid füüsikas", Jaroslavl: Arenguakadeemia, 2007. 5. Shustova L.V., Shustov S.B. "Ökoloogia keemilised alused". M .: Haridus, 1995. 6. Lukašik V.I. Ülesannete raamat füüsikas 7-8kl. M.: Haridus, 2002. 7. Katz Ts.B. Biofüüsika füüsikatundides. M.: Haridus, 1998. 8. Füüsika entsüklopeedia. M.: Avanta +, 1999. 9. Bogdanov K.Yu. Füüsik külastamas bioloogi. M.: Nauka, 1986. 10. Enohovitš A.S. Füüsika käsiraamat. Moskva: Haridus, 1990. 11. Olgin OI Katsed ilma plahvatusteta. Moskva: keemia, 1986. 12. Kovtunovitš M.G. "Kodukatse füüsika 7.-11. klassis." M.: Humanitaarväljaannete keskus, 2007. 13. Interneti-ressursid.

16 slaidi

Slaidi kirjeldus:

Uurimine

Esitatud: Rjahhovskaja Oksana
õpilane 7 "D" klass
MBOU neile. L. N. Tolstoi

Juhendaja: Füüsika õpetaja
MBOU neile. L. N. Tolstoi

Shlyapina T.V.

Sissejuhatus.
I. Mõiste "difusioon" määratlus.
1.1. Mõiste "difusioon" määratlus.
1.2. Osmoos.

II. difusioon meie ümber.
2.1. Difusiooni roll igapäevaelus ja tehnoloogias.
2.2. Difusioon inimese elus
2.3. Difusioon eluslooduses.

III. Inimtegevuse mõju difusiooniprotsesside kulgemisele looduses.

IV. Teooriat kinnitavad praktilised katsed.

4.1 Katse nr 1. Difusiooni jälgimine kahe vedeliku segamisel.

4.2. Kogemus number 2. Difusiooni jälgimine granuleeritud keha segamisel vedelikuga.
4.3. Katse nr 3 Difusiooni nähtuse vaatlemine vedelikes.
4.4. Katse nr 4 Difusioonikiiruse temperatuurist sõltuvuse uurimine.
4.5. Kogemus nr 5 Gaaside difusiooni nähtuse vaatlemine.
4.6. Kogemus nr 6 Erinevate vee pinnal olevate ainete mõju difusiooniprotsessile.

V. Sotsioloogiline uuring.
5.1. Ökoloogia probleemi sotsioloogilise küsitluse läbiviimise metoodika.
5.2. Tulemuste analüüs.

VI. Järeldus.
VII. Kasutatud kirjanduse ja Interneti-ressursside loetelu

Sissejuhatus

Aine struktuur on üks teaduse põhiprobleeme ning kaasaegse füüsika aluseks on aatomi- ja molekulaarteooria.
Praegu on molekulaarkineetilise teooria sätete kohta tõendeid nii palju ja veenvad, et molekulide olemasolu tunnistatakse kindlaks tehtud faktiks. Molekulaarkineetilise teooriaga seotud suurest hulgast teaduslikest sätetest ja eksperimentaalsetest faktidest äratas minus suurimat huvi difusiooni fenomen, millega tutvusin 7. klassis füüsikatundides.
Igal hommikul, juues kruusi teed, ei saa me aru, et jälgime difusiooni nähtust. Mind hakkas see nähtus huvitama, kuna see on üks olulisi protsesse inimeste ja Maa eluslooduse elu toetamisel.
Difusiooni rolli meid ümbritsevas maailmas ei saa vaevalt ülehinnata. Seda leidub kõikjal, selle ilmingud on looduses, tehnoloogias ja igapäevaelus. Kahjuks võivad difusiooniprotsessid avaldada taimede, loomade ja inimeste elutegevusele mitte ainult positiivset, vaid ka negatiivset mõju.

Töö käigus seadsin ennast järgmised eesmärgid:

süvendada oma teadmisi sellel teemal;

uurida difusiooni tunnuseid erinevates meediumites ja kaaluda selle rakendamist;

näidata difusiooniprotsesside rolli ökoloogilises tasakaalus.

Ülesanded:

1. Leida vajalik materjal kirjandusest, internetist, uurida ja analüüsida.

2. Uurige, kus elus- ja eluta looduses esinevad difusiooninähtused (füüsika ja bioloogia), mis tähtsus neil on, kus inimene neid kasutab.

3. Kirjeldage ja kujundage selle nähtuse kõige huvitavamad katsed.

Oma töös olen kasutanud uurimismeetodid:

vaatlus

katse,

sotsioloogiline uuring.

I. Mõiste "difusioon" määratlus.

1.1. Mõiste "difusioon" määratlus.

Difusioon ( lat. difusioon- jaotumine, levimine, hajumine) - aine või energia ülekandmine kõrge kontsentratsiooniga alalt madala kontsentratsiooniga piirkonda. See protsess on tingitud molekulide kaootilisest soojusliikumisest ja seisneb osakeste ülekandes ja ainete vastastikuses läbitungimises. Difusioon toimub aine kontsentratsiooni vähenemise suunas ja viib aine ühtlase jaotumiseni kogu selle ruumala ulatuses. See nähtus leiab aset gaasides, vedelikes ja tahketes ainetes ning difundeerida võivad nii neis olevad võõrainete osakesed kui ka omaosakesed (isedifusioon). Gaasi või vedelikus suspendeeritud suurte osakeste difusioon toimub nende Browni liikumise tõttu.
Difusiooniprotsessid toimuvad kõige kiiremini gaasides, aeglasemalt vedelikes ja veelgi aeglasemalt tahketes ainetes, mis on tingitud osakeste soojusliikumise olemusest neis keskkonnas.
Kõige kuulsam difusiooni näide on gaaside või vedelike segamine (kui tinti vette tilgutate, muutub vedelik mõne aja pärast ühtlaseks värviks). Teine näide on seotud tahke ainega: kui varda üks ots on kuumutatud või elektriliselt laetud, levib kuumus (või vastavalt elektrivool) kuumalt (laetud) osalt külma (laadimata) ossa. Metallvarda puhul areneb termiline difusioon kiiresti ja vool voolab peaaegu koheselt. Kui varras on valmistatud sünteetilisest materjalist, on termiline difusioon aeglane ja elektriliselt laetud osakeste difusioon väga aeglane. Molekulide difusioon kulgeb üldiselt veelgi aeglasemalt. Näiteks kui suhkrutükk lastakse veeklaasi põhja ja vett ei segata, kulub mitu nädalat, enne kui lahus muutub homogeenseks.
Veelgi aeglasem on ühe tahke aine difusioon teiseks. Näiteks kui vask on kullaga kaetud, siis toimub kulla difusioon vaseks, kuid tavatingimustes jõuab kulda kandev kiht mitme mikromeetri paksuseks alles mitme tuhande aasta pärast.

Kui osake aines liigub, põrkab ta pidevalt kokku selle molekulidega. See on üks põhjusi, miks tavatingimustes on difusioon aeglasem kui tavaline liikumine. Millest sõltub difusioonikiirus?

Esiteks osakeste kokkupõrgete vahelisel keskmisel kaugusel, s.o. vaba tee pikkus. Mida suurem on see pikkus, seda kiiremini osake ainesse tungib.

Teiseks mõjutab rõhk kiirust. Mida tihedam on osakeste pakend aines, seda raskem on võõral osakesel sellisesse pakendisse tungida.

Kolmandaks mängib difusioonikiiruses olulist rolli aine molekulmass. Mida suurem on sihtmärk, seda tõenäolisem on see tabada ja pärast kokkupõrget kiirus alati aeglustub.

Ja neljandaks, temperatuur. Temperatuuri tõustes suurenevad osakeste võnkumised ja suureneb molekulide kiirus. Difusioonikiirus on aga tuhat korda aeglasem vaba liikumise kiirusest.

1.2. Osmoos.

Kui tahame janu kustutada, joome vett. Kuidas aga joodud vesi meie keharakkudesse jõuab? Ja see on tingitud osmoosist. Kui kaks erineva kontsentratsiooniga lahust puutuvad kokku, siis need lahused segunevad difusiooni tulemusena. Ja kui kaks sellist lahendust eraldatakse läbimatu partitsiooniga, siis ei tööta üldse midagi.
Kuid kui kaks sellist lahust eraldatakse vaheseinaga, mis laseb lahusti molekulidel läbi, kuid säilitab lahustunud aine molekulid, siis lähevad lahusti molekulid kontsentreeritumaks lahuseks, lahjendades seda üha enam. Tekib osmoos- lahusti molekulide suunatud liikumine läbi poolläbilaskva vaheseina, mis eraldab kaks erineva kontsentratsiooniga lahust. Lahusti difusioon jätkub, kuni süsteemis on saavutatud tasakaal kontsentratsioonide ühtlustumise tulemusena mõlemal pool vaheseina või osmootse rõhu tekkimise tulemusena.


Kõigi elusrakkude kestadel on eranditult lihtsalt märkimisväärne võime veemolekule läbida ja selles lahustunud ainete molekule säilitada - tänu sellele suudab rakk janu kustutada.

Ioonide difusioon vesilahustes on eriti oluline elusorganismidele. Sama oluline on difusiooni roll hingamises, fotosünteesis ja taimede transpiratsioonis; hapniku ülekandmisel õhust läbi kopsualveoolide seinte ning selle sattumisel inimeste ja loomade verre. Molekulaarsete ioonide difusioon läbi membraanide toimub rakusisese elektripotentsiaali abil. Omades selektiivset läbilaskvust, täidavad membraanid kaupade üle piiri toimetamisel tolli rolli: mõned ained läbivad, teised viivitavad ja teised "väljastatakse" üldiselt rakust. Membraanide roll rakkude elus on väga suur. Surev rakk kaotab kontrolli võime üle reguleerida ainete kontsentratsiooni läbi membraani. Rakusurma esimene märk on muutuste algus selle välismembraani läbilaskvuses ja rike.

Üritasin teha uudishimulikku katset. Võtsin sidruni ja lõikasin maha paar õhukest viilu. Mahl oli peaaegu olematu. Puistasin sidruniviilud üle suhkruga ja mõne aja pärast voolas neist mahl välja. Seejärel hakkas toimima osmoos: sidrunist voolas mahl välja, justkui püüdes selle pinnale tekkinud kontsentreeritud suhkrulahust nii palju kui võimalik lahjendada.
Ja kui hakitud kapsas jahvatatakse soolaga, väheneb selle maht järsult ja kapsas ise muutub märjaks. See on ka osmoos, ainult sel juhul on sool väljaspool rakku.


Osmoos leiab praktilist rakendust vee puhastamise protsessis.

II. difusioon meie ümber.

2.1. Difusiooni roll igapäevaelus ja tehnoloogias.

Difusiooni kasutatakse paljudes tehnoloogilistes protsessides: soolamine, suhkru tootmine (suhkrupeedi laastud pestakse veega, suhkrumolekulid hajuvad laastudest lahusesse), moosi keetmine, kanga värvimine, pesu pesemine, karburiseerimine, metallide keevitamine ja jootmine, sh difusioon. keevitamine vaakumis (keevitatakse metalle, mida ei saa ühendada muude meetoditega - teras malmiga, hõbe roostevaba terasega jne) ja toodete difusioonmetalliseerimine (terastoodete pinna küllastumine alumiiniumi, kroomi, räniga), nitridimine - küllastumine teraspinna lämmastikuga (teras muutub kõvaks, kulumiskindlaks), tsementeerimine - terastoodete küllastumine süsinikuga, tsüaniideerimine - terase pinna küllastumine süsiniku ja lämmastikuga.
Lõhnade levik õhus on levinuim näide gaaside difusioonist. Miks lõhn ei levi kohe, vaid mõne aja pärast? Fakt on see, et teatud suunas liikudes põrkuvad lõhnaaine molekulid õhumolekulidega. Iga gaasiosakese trajektoor on katkendlik joon, sest Kui osakesed põrkuvad, muudavad nad liikumise suunda ja kiirust.
Difusiooni abil levivad õhus erinevad gaasilised ained: näiteks tunneb inimene parfüümi, suitsu lõhna, mis levib pikkade vahemaade taha. Looduslik põlevgaas, mida me kodus kasutame, on värvitu ja lõhnatu. Lekke korral on seda võimatu märgata, seetõttu segatakse jaotusjaamades gaas spetsiaalse ainega, millel on terav ebameeldiv lõhn, mida inimene kergesti tunneb.
Vedelikes toimub difusioon aeglasemalt kui gaasides, kuid seda protsessi saab kiirendada kuumutamisega. Näiteks kiiremaks muutmiseks
marineeritud kurgid, need valatakse kuuma soolveega. Teame, et suhkur lahustub külmas tees aeglasemalt kui kuumas.
Teine levinud näide difusiooni avaldumisest igapäevaelus on värviliste esemete pesemine. Tumedas värvitoonis värvitud märga lappi ei soovitata jätta pikaks ajaks kontakti valge lapiga. Algab difusioon, värvimolekulid tungivad läbi valge kanga.

Tuleb märkida, et difusioon on leidnud laialdast rakendust elektroonikatööstuses, selle abil valmistatakse palju pooljuhtseadmeid. Seda kasutatakse ka paljude metallide, näiteks terase, sulatamisel. Terasdetailide olulise tugevuse andmiseks asetatakse need spetsiaalsetesse ahjudesse, kus kuumutatud olekus on need süsinikuga küllastunud. Süsinikuaatomid tungivad metalli pinnakihti ja suurendavad selle tugevust.
Difusioon leiab laialdast rakendust metalliseerimisel.
Metalliseerimine on meetod mehaaniliste omaduste parandamiseks ja korrosioonikindluse suurendamiseks, küllastades pinnalähedasi kihte metalli legeerelementidega. See viiakse läbi difusiooniprotsesside aktiveerimise tõttu kõrgendatud temperatuuridel ja mõnede täiendavate kokkupuuteviiside tõttu. Seetõttu on metalliseerimise efektiivsuse parandamise võimaluste otsimine otseselt seotud difusiooniprotsesside uurimisega.

Nagu ülaltoodud näidetest näha, on difusioonil igapäevaelus ja tehnoloogias väga oluline roll.

2.2. Difusioon inimese elus

Difusiooni fenomeni uurides jõudsin järeldusele, et just tänu sellele nähtusele elab inimene. Lõppude lõpuks, nagu teate, koosneb õhk, mida me hingame, gaaside segust: lämmastik, hapnik, süsinikdioksiid ja veeaur. See asub troposfääris - atmosfääri alumises kihis. Kui difusiooniprotsesse poleks, siis meie atmosfäär lihtsalt kihituks gravitatsiooni mõjul, mis mõjub kõigile Maa pinnal või selle lähedal asuvatele kehadele, sealhulgas õhumolekulidele. Allosas oleks raskem süsihappegaasi kiht, selle kohal - hapnik, üleval - lämmastik ja inertgaasid. Kuid normaalseks eluks vajame hapnikku, mitte süsihappegaasi.

Difusioon toimub ka inimkehas endas. Inimese hingamine ja seedimine põhineb difusioonil. Kui rääkida hingamisest, siis igal ajahetkel on alveoole põimivates veresoontes ligikaudu 70 ml verd, millest süsihappegaas difundeerub alveoolidesse, hapnik aga vastupidises suunas. Alveoolide tohutu pind võimaldab vähendada intraalveolaarse õhuga gaase vahetava vere kihi paksust 1 mikronini, mis võimaldab selle koguse verd hapnikuga küllastada vähem kui 1 sekundiga ja vabastada selle liigsest kogusest. süsinikdioksiid.

Nagu ülaltoodud näidetest näha, mängivad difusiooniprotsessid inimeste elus väga olulist rolli.

2.3. difusioon looduses.

Viimaste aastakümnete jooksul on inimesed radikaalselt muutnud oma nägemust Maa metsadest. Ja nad mõistsid, et mets pole ainult tulevane küttepuit, lauad, palgid, vaid üks peamisi lülisid tohutus looduslikus ketis. Metsad on planeedi kopsud, mis aitavad hingata kõigil elusolenditel. Üks hektar metsa aastas puhastab süsihappegaasist 18 miljonit m 3 õhku, neelab 64 tonni muid gaase ja tolmu, andes vastutasuks miljoneid kuupmeetreid hapnikku. Õhu puhastamise protsess toimub difusiooni tõttu.

Sipelgaid vaadates mõtlesin alati, kuidas nemad nende jaoks tohutus maailmas kodutee leiavad. Selgub, et selle mõistatuse avab ka difusiooni fenomen. Sipelgad tähistavad oma teed lõhnava vedeliku tilkadega.

Kas elusorganismid saavad duelliks kasutada lõhna? Pika koheva musta-valgetriibulise sabaga saadab rõngassabaga leemur oma sugulastele sõnumeid, eraldades tugevat lõhna. Hajutamine tegevuses! Kui kaks konkureerivat klanni põrkuvad, hõõruvad isased saba jalge vahel sirutades seda randmetega, mille näärmed eritavad söövitavat saladust. Seejärel painutavad nad neljakäpukil seistes "laetud" saba üle pea ja lähenevad vaenlasele, puhudes tema pihta ohulõhna. Kes ei karda, see võitis!

Kõige tavalisem viis putukate suhtlemiseks on haistmiskemikaalid. On atraktiivseid aroome (attraktante) ja on tõrjuvaid (repellente), mida tajuvad antennidel olevad lõhnaaugud (poorid). Atraktantide hulka kuuluvad feromoonid ja hormoonid. "Kuninganna on kohal," ütleb üks mesilasepesa feromoonidest. "Kasvatage sellest tagavaraisasest isa ja kasvatage sellest sõdur," kõlab käsk termiidipesas oleva feromooni kaudu. Aga tõrjevahendid? "Meid on palju, kõigile ei jätku süüa, oodake kasvamist," järgneb haisev signaal esimesest sääseluugust. Ja järgmise põlvkonna sääsevastsed ootavad alandlikult käsku muutuda sääskedeks.

Tänu difusioonile leiavad putukad oma toidu. Taimede vahel lehvivad liblikad leiavad alati tee kauni lilleni. Mesilased, leidnud magusa eseme, tormavad sellele oma sülemiga.

Ja taim kasvab, õitseb ka nende jaoks tänu difusioonile. Me ju ütleme, et taim hingab ja hingab välja õhku, joob vett, saab mullast erinevaid mikrolisandeid.

Ka lihasööjad leiavad oma saagi difusiooni teel. Haid ja piraajakalad tunnevad vere lõhna mitme kilomeetri kaugusel. Mageda vee segunemine soolase veega jõgede ühinemiskohas merre toimub difusiooni põhimõttel.

Kõikides toodud näidetes jälgime ainete molekulide vastastikust läbitungimist, s.t. difusioon, millel on looduses suur tähtsus, kuid see nähtus on kahjulik ka seoses keskkonnareostusega.

III. Inimtegevuse mõju difusiooniprotsesside kulgemisele looduses.

Kindlasti mõjutab inimkond erinevaid ökosüsteeme. Sellised, enamasti ohtlikud mõjud on näiteks soode kuivendamine, metsade raadamine, osoonikihi hävimine, jõgede vooluhulga ümbersuunamine ja jäätmete keskkonda sattumine.

Difusioon mängib tohutut rolli kahjulike tööstustoodete ja sõidukite heitgaaside õhusaastes. Samuti annab see tohutu panuse jõgede, merede ja ookeanide reostamisel inimeste jääkainetega. Aastane tööstus- ja olmereovee väljavool maailmas on kümneid triljoneid tonne.
Üheks näiteks inimese negatiivsest mõjust looduses toimuvatele difusiooniprotsessidele on laiaulatuslikud õnnetused, mis toimuvad erinevate veekogude valgaladel. Nii satub ekspertide hinnangul igal aastal ookeani umbes 10 miljonit tonni naftat. Õli vee peal moodustab õhukese kile, mis takistab gaasivahetust vee ja õhu vahel. Põhja settides satub nafta põhjasetetesse, kus rikub põhjaloomade ja mikroorganismide loomulikke eluprotsesse. Lisaks naftale on märgatavalt suurenenud olme- ja tööstusreovee sattumine ookeani, mis sisaldab eelkõige selliseid ohtlikke saasteaineid nagu plii, elavhõbe ja arseen, millel on tugev toksiline toime. Selliste ainete taustkontsentratsioonid on paljudes kohtades juba kümneid kordi ületatud.

Difusiooninähtuse tõttu saastub õhk erinevate tehaste jäätmetega, mille tõttu tungivad kahjulikud inimjäätmed pinnasesse, vette ning avaldavad seejärel kahjulikku mõju loomade ja taimede elule ja toimimisele. Suureneb tööstusettevõtete jms heitmetest saastatud maa pindala. Üle 2000 hektari maad hõivavad tööstus- ja olmeprügilad. Üks praegu raskesti lahendatavaid probleeme on tööstusjäätmete, sealhulgas mürgiste jäätmete kõrvaldamise küsimus.

Kiireloomuline probleem on õhusaaste heitgaasidega, erinevate tehaste poolt atmosfääri paisatavate kahjulike ainete töötlemise saadustega. Mõned meditsiinilised uuringud on näidanud seost hingamisteede ja ülemiste hingamisteede haigestumuse ning õhuseisundi vahel. Hingamisteede haiguste taseme näitaja ja atmosfääri kahjulike ainete heitkoguste mahu vahel on otsene seos. Need difusiooninäited avaldavad kahjulikku mõju erinevatele looduses toimuvatele protsessidele.

Akadeemik V. I. Vernadsky kirjutas pool sajandit tagasi hoiatades inimese laieneva loodusesse tungimise võimalike tagajärgede eest: "Inimesest on saamas geoloogiline jõud, mis on võimeline muutma Maa nägu." See hoiatus oli prohvetlikult õigustatud. Inimtegevuse tagajärjed avalduvad loodusvarade ammendumises, biosfääri saastumises tööstusjäätmetega, looduslike ökosüsteemide hävimises, Maa pinna struktuuri muutustes ja kliimamuutustes.

Tahaksin loota, et inimesed pööravad sellele endiselt tähelepanu ja teevad kõik võimaliku meie planeedi päästmiseks, mitte selle hävitamiseks ...

IV. Teooriat kinnitavad praktilised katsed.

Kui palju hämmastavaid ja huvitavaid asju meie ümber toimub! Tahan palju õppida, püüda ise selgitada. Seetõttu otsustasin läbi viia rea ​​katseid, mille käigus püüdsin välja selgitada, kas difusiooniteooria tõesti kehtib, kas see leiab oma kinnitust praktikas. Mistahes teooriat saab pidada usaldusväärseks ainult siis, kui seda katseliselt korduvalt kinnitatakse.

4.1. Kogemus number 1. Võtke kaks katseklaasi: üks pool täidetud veega, teine ​​pool täidetud liivaga. Valage vesi liivaga katseklaasi. Vee ja liiva segu maht katseklaasis on väiksem kui vee ja liiva mahtude summa.

4.2. Kogemus number 2. Täitke pikk klaastoru poolenisti veega ja valage peale värviline alkohol. Märkige kummirõngaga vedelike kogutase torus. Pärast vee ja alkoholi segamist segu maht väheneb.

(Katsed 1 ja 2. tõestavad, et aineosakeste vahel on tühimikud; difusiooni ajal täidetakse need aineosakestega - tulnukas.)

4.3. Katse nr 3 Difusiooni nähtuse vaatlemine vedelikes.

Sihtmärk : uurige difusiooni vedelikus. Jälgige kaaliumpermanganaadi tükkide lahustumist vees konstantsel temperatuuril (temperatuuril t = 20 ° C)

Seadmed ja materjalid : kolb veega, termomeeter, kaaliumpermanganaat.

Võtsin tüki kaaliumpermanganaati ja anuma puhta veega, mille temperatuur oli 22 ° C. Panin anumasse tüki kaaliumpermanganaati ja hakkasin toimuvat jälgima. 1 minuti pärast hakkab anumas olev vesi värvi muutma. Vesi on hea lahusti. Veemolekulide toimel hävivad sidemed kaaliumpermanganaadi tahkete ainete molekulide vahel.
Katse algusest on möödunud 18 minutit. Vee värvus muutub intensiivsemaks. Veemolekulid tungivad kaaliumpermanganaadi molekulide vahele, purustades tõmbejõud. Samaaegselt molekulidevaheliste tõmbejõududega hakkavad mõjuma tõukejõud ja selle tulemusena hävib tahke aine kristallvõre. Kaaliumpermanganaadi lahustamise protsess on lõppenud. Katse kestus on 1 tund 27 minutit. Vesi muutus täiesti karmiinpunaseks.

Saab teha järeldus et vedelikus difusiooninähtus on pikk protsess, mille tulemuseks on tahkete ainete lahustumine.
Olles sama katse läbi viinud, kuid vett segades (loksutades), veendusin, et difusiooniprotsess on palju kiirem (2 minutit).

4.4. Katse nr 4 Difusioonikiiruse temperatuurist sõltuvuse uurimine.

Sihtmärk : uurida, kuidas vee temperatuur mõjutab difusioonikiirust.

Seadmed ja materjalid : termomeetrid - 2 tk, stopper - 1 tk, koonused - 4 tk, tee, kaaliumpermanganaat.

: (tee valmistamise kogemus algtemperatuuril 20 °C ja temperatuuril 91 °C kahes klaasis
Võtsime kaks anumat veega temperatuuril t = 20 ° C ja t = 91 ° C. Sellest katsest võime järeldada, et difusioonikiirust mõjutab temperatuur: mida kõrgem on temperatuur, seda suurem on difusioonikiirus.

Sama tulemuse sain ka siis, kui võtsin tee asemel 2 klaasi vett. Ühes neist oli vesi toasoe, teises keev vesi.

Tilgutasin igasse klaasi sama palju kaaliumpermanganaati. Klaasis, kus vee temperatuur oli kõrgem, kulges difusiooniprotsess palju kiiremini.

Seetõttu sõltub difusiooni kiirus temperatuurist – mida kõrgem on temperatuur, seda intensiivsem difusioon toimub.

4.5. Kogemus nr 5 Gaaside difusiooni nähtuse vaatlemine.

Sihtmärk: gaasi difusiooni muutuste uurimine õhus sõltuvalt ruumi temperatuuri muutustest.

Seadmed ja materjalid : stopper, parfüüm, termomeeter.

Kogemuste ja tulemuste kirjeldus : Uurisin parfüümi lõhna levimise aega ruumis V = 60m 3 temperatuuril t = +15 0 (ruum toodi vajaliku temperatuurini ventilatsiooniga). Aega registreeriti lõhna leviku algusest ruumis kuni selge tundlikkuse saamiseni uuritavast objektist (parfüümist) 5 m kaugusel seisvatel inimestel. Seejärel ventileeriti ruum põhjalikult ja 3 tundi pärast seda katset tõsteti temperatuur 20 0 C-ni. Seejärel korrati katset, viies temperatuuri 25 0 C-ni. Kõigi saadud andmete jaoks määrati aritmeetiline keskmine. Katse andmed andsin tabelisse.

t 0 ruumidesse	+15 0	+20 0	+25 0
Parfüümi levimisaeg, s
Katsete arv

Kui eeldada, et difusiooniprotsessid on otseselt võrdelised parfüümi lõhna levimise ajaga ruumis, siis selle uuringu tulemusena on võimalik paljastada lõhna levimise aja sõltuvus parfüüm ruumis ja seega ka difusioonikiirus õhutemperatuuri muutuste korral.

Saadud andmed näitavad, et parfüümi lõhna leviku kiirus sõltub toatemperatuuri tõusust järgmiselt: temperatuuri tõusuga +15 0 kuni 5 0 vähenes see parameeter 8,9 sekundit. See näitab, et lõhn levib kiiremini. Toatemperatuuri edasise tõusuga 5 0 (kuni 25 0) võrra vähenes see 15,3 sekundi võrra, mis näitab lõhna leviku kiirenemist. Nii näitas parfüümilõhna ruumis levimise ajanäitajate analüüs, et difusioon kiireneb temperatuuri tõustes.

Järeldus : Mida kõrgem on gaaside temperatuur, seda kiiremad on difusiooniprotsessid. Näiteks kuumade gaaside eraldumisel erinevate ettevõtete torudest (või autode väljalasketorudest) levivad need inimeste ja loomade tervisele kahjulikud ained väga kiiresti. Suvel juhtub see veelgi kiiremini.

^ 4.6. Katse nr 6 Erinevate veepinnal olevate ainete mõju difusiooniprotsessile

Sihtmärk : uurida, kuidas erinevad veepinnal olevad ained mõjutavad vee aurustumiskiirust ja teha järeldus difusioonikiiruse kohta.

Seadmed ja materjalid : termomeetrid - 3 tk, stopper - 1 tk, alustassid veega - 3 tk, petrooleum, taimeõli.

Kogemuste ja tulemuste kirjeldus : Valasin sama massi ja sama temperatuuriga (36 kraadi) vee alustassidesse, seejärel jätsin esimesse alustassi vee (5 ml), teise petrooleumi (5 ml) ja kolmandasse taimeõli (5 ml). Taimeõli imiteeris meie kogemuste kohaselt õli. Aeg registreeriti, iga 10 minuti järel võeti kõikidesse vedelikesse pandud termomeetrite näidud. Mõõtmistulemused kantakse tabelisse.

Aeg, s	Puhta vee temperatuur	Vee temperatuur petrooleumiga	Vee temperatuur taimeõliga

Aurustumine vabastab veest üksikud molekulid. Kuna bensiini, petrooleumi ja taimeõli kilega kaetud vesi jahtub aeglasemalt, võib öelda, et hapniku molekulidel on veest raskem väljuda.

Järeldus : erinevate ainete olemasolul veepinnal - difusiooniprotsess on aeglasem. Seega häirib lekkinud õli keskkonnas difusiooniprotsesse ja võib põhjustada soovimatuid keskkonnamõjusid.

V. Sotsioloogiline uuring.

Küsitluse eesmärk : juhtida inimeste tähelepanu keskkonnaprobleemile, samuti teada saada, kuidas neid sellest probleemist teavitatakse ja mida nad leibkonna tasandil selle lahendamiseks ette võtavad.

Jah. Ei. Raske vastata

Jah. Ei. Raske vastata

Jah. Ei. Raske vastata

Jah. Ei. Raske vastata

Jah. Ei. Raske vastata

Jah. Ei. Raske vastata

Jah. Ei. Raske vastata

5.1. Ökoloogia probleemi sotsioloogilise küsitluse läbiviimise metoodika

Intervjueerisin inimesi eelnevalt koostatud küsimustiku alusel, ametikohtadele anti valmis oodatud vastused.

Küsitlus viidi läbi anonüümselt. Küsitluses osales 20 täiskasvanut ja 20 koolilast 7.-10. Intervjueeriti nii tuttavaid (enamik) kui ka juhuslikke möödujaid tänaval.

5.2. Tulemuste analüüs

Sotsioloogilise uuringu tulemused näitasid, et täiskasvanud on sagedamini mures keskkonnaprobleemide pärast. Niisiis, alates täiskasvanutest, keda me intervjueerisime, kuni küsimuseni: "Kas difusioon mõjutab ökoloogiat?" 45% täiskasvanutest vastas jaatavalt ning 3 korda vähem - 15% kooliõpilastest ja eitavalt - 35% täiskasvanutest ja 70% koolilastest. Järelikult ei pöörata kooli õppekavas sellele probleemile piisavalt tähelepanu. Üldiselt mõtleb sellele küsimusele 30% küsitletud elanikkonnast ja 45% ei mõtle sellele.

Võimalik, et täiskasvanud, vaatamata küsitluse anonüümsusele, soovisid meile „korrektsemad“ paista, kuid võib-olla tuleb neil igapäevaelus keskkonnaprobleemidega sagedamini kokku puutuda.

Küsitluse põhjal saab teha järgmist: järeldused:

1. Meie küla elanikud ei pööra ökoloogia probleemile piisavalt tähelepanu.

2. Täiskasvanud mõtlevad sellele probleemile sagedamini.

3. Küsitluse käigus mõtlesid paljud esmalt difusiooniprotsesside probleemile ja nende rollile ökoloogias.

VI. Järeldus

Seoses inimtekkelise mõju (inimmajandustegevuse) ulatuse suurenemisega on biosfääri tasakaal häiritud, mis võib kaasa tuua pöördumatuid protsesse ja tõstatada küsimuse elu võimalikkusest planeedil. Selle põhjuseks on tööstuse, energeetika, transpordi, põllumajanduse ja muu inimtegevuse areng. Tõsised keskkonnaprobleemid on tekkinud juba enne inimkonda, mis nõuavad viivitamatut lahendust.

Nagu tööst nähtub, on difusiooniprotsessidel võtmeroll ökosüsteemide tasakaalu hoidmisel. Difusiooni avaldumist on näidatud erinevates teaduse ja tehnika valdkondades, elus ja eluta looduses toimuvates protsessides. Difusioonil on inimeste ja loomade elus suur tähtsus, ilma selle nähtuseta oleks elu Maal võimatu. Kuid kahjuks avaldavad inimesed oma tegevuse tulemusena sageli negatiivset mõju looduses toimuvatele looduslikele protsessidele.

Töös püstitatud eesmärgid ja eesmärgid saavutasin minu poolt. Sain läbi viia difusiooniprotsesside uuringu, katse näitas teooria ja praktika head kokkusobivust. Samuti oli võimalik näidata difusiooni laialdast rakendust ümbritsevas maailmas.

Kokkuvõtteks tahan märkida, et meie riigis ei pöörata piisavalt tähelepanu keskkonnaohutuse probleemile, mida näitas uuring.

Loodan, et minu töö aitab teistel õpilastel paremini mõista sellist huvitavat ja olulist nähtust nagu difusioon ning aitab kaasa füüsikahuvi tekkimisele.

VII. Kasutatud kirjanduse loetelu

1. Astafurov V.I., Busev A.I. Aine struktuur: Raamat. Õpilastele. M.: Valgustus, 1983

   Aleksejev S.V., Gruzdeva M.V., Muravjov A.G., Guštšina E.V. Ökoloogia töötuba. M. AO. MDS, 1996

   Biofüüsika füüsikatundides. Töökogemusest. M., "Valgustus", 1984

   A.I. Kitaygorodsky. Sissejuhatus füüsikasse. Kirjastus "Teadus", 1979

   Ryzhenkov A.P. Füüsika. Inimene. Keskkond. M. Valgustus, 1996

   https://ru.wikipedia.org/wiki/

   https://globallab.org/de/project/cover/diffuzija_vokrug_nas.de.html#

   http://wiki.iteach.ru/index.php

Sotsioloogiline uuring.

1. Kas difusioon mõjutab keskkonda?
2. Kas keskkonnateave on teile isiklikult oluline?
3. Kas teie arvates on võimalik loodust kaitsta?
4. Kas sa mõtled meie probleemile?
5. Kas oled valmis ettemaksu eest keskkonna parandamises osalema?
6. Kas soovite keskkonda paremaks muuta?
7. Kas soovid saada lisateadmisi ökoloogiast?

LÄBIVAATAMINE

Esitatav töö on pühendatud teemale "Difusiooni ökoloogilised aspektid".
Selle uuringu probleem on tänapäeva maailmas aktuaalne.
Märkida tuleb probleemi suurt olulisust ja ebapiisavat praktilist arendamist keskkooli füüsika kursusel, mis määrab käesoleva uurimuse vaieldamatu uudsuse.
Selle eesmärgi saavutamise raames püstitas ja lahendas autor järgmised ülesanded:
1. Põhjendada teoreetilisi aspekte ja paljastada "difusiooni" olemus;
2. Näidake probleemi asjakohasust tänapäevastes tingimustes;

3. Kontrollida teooriat praktikas katseseeria läbiviimisega;
4. Määrake selle teema arengusuunad.

Töö on traditsioonilise ülesehitusega ja sisaldab sissejuhatust, põhiosa, järeldust ja bibliograafiat.
Sissejuhatuses põhjendatakse teemavaliku asjakohasust, püstitatakse uuringu eesmärk ja eesmärgid ning iseloomustatakse uurimismeetodeid. Esimeses peatükis avatakse teema üldised küsimused, määratletakse põhimõisted. Teises peatükis käsitletakse üksikasjalikumalt küsimust, kus täpselt saame difusiooninähtust jälgida ja millist rakendust see leiab. Kolmas peatükk on pühendatud inimtegevuse mõjule looduses toimuvate difusiooniprotsesside kulgemisele. Neljas peatükk on praktilist laadi ning üksikute katsete põhjal analüüsitakse nii teoreetilisi järeldusi kui ka väljavaateid ja arengusuundi. Viiendas peatükis on sotsioloogiline uurimus, mille põhjal autor teeb järeldused probleemi aktuaalsuse kohta.
Uuringu tulemuste põhjal selgus mitmeid käsitletava teemaga seotud probleeme ning tehti järeldused selle teema edasise uurimise vajaduse kohta. Teema avalikustatakse täielikult vastavalt plaanile.

Teabeallikateks töö kirjutamisel teemal "Difusiooni keskkonnaaspektid" olid põhiline õppekirjandus, vaadeldava valdkonna suurimate mõtlejate fundamentaalsed teoreetilised tööd, silmapaistvate kodu- ja välisautorite praktiliste uuringute tulemused, artiklid ja ülevaated eriala- ja perioodikaväljaannetes, teatmeteosed, muud asjakohased teabeallikad.