Viesti diffuusion aiheesta. Hämmästyttävä ilmiö - diffuusio! "Diffuusion riippuvuus lämpötilasta"

Itse sana "diffuusio" on latinalaista alkuperää - "diffusio" latinaksi tarkoittaa "levitystä, leviämistä". Fysiikassa diffuusio tarkoittaa mikrohiukkasten tunkeutumista toisiinsa, kun eri materiaalit joutuvat kosketuksiin. Akateeminen määritelmä diffuusiolle on seuraava: "Diffuusio on yhden aineen molekyylien keskinäistä tunkeutumista toisen aineen molekyylien välisiin tiloihin niiden kaoottisen liikkeen ja törmäyksen vuoksi." Mitkä ovat diffuusion ominaisuudet, syyt sen esiintymiseen, kuinka tämä prosessi ilmenee eri aineissa, lue tästä alla.

Syitä leviämiseen

Difuusion syy on hiukkasten (atomit, molekyylit, ionit jne.) lämpöliike.

Ymmärtääksemme yksityiskohtaisemmin, kuinka diffuusiomekanismit toimivat, tarkastellaan tätä ilmiötä käyttämällä erityistä esimerkkiä. Jos otat kaliumpermanganaattia (tunnetaan yleisesti nimellä kaliumpermanganaatti) (KMnO 4) ja liuotetaan veteen (H 2 O), kaliumpermanganaatti hajoaa K +:ksi ja MnO 4 -:ksi dissosioitumisen seurauksena. On myös tärkeää huomata, että vesimolekyyli on polarisoitunut ja esiintyy kytkettyinä H+ – OH- ioneina.

Kaliumpermanganaatin liukenemisen vuoksi veteen syntyy molempien aineiden ionien kaoottista liikettä, jonka seurauksena kytketyt vesi-ionit muuttavat väriään ja jättävät tilaa muille ioneille, jotka eivät ole vielä reagoineet. Vesi muuttaa väriään ja saa erityisiä ominaisuuksia. Diffuusio tapahtuu veden ja kaliumpermanganaatin välillä.

Tältä prosessi näyttää kaavamaisesti.

Lisäksi liikkuvat hiukkaset leviävät diffuusion aikana aina tasaisesti koko tarjottuun tilavuuteen. Itse diffuusioprosessi kestää jonkin aikaa.

On myös tärkeää tietää, että diffuusioilmiö ei esiinny kaikilla aineilla. Esimerkiksi, jos vettä ei sekoiteta kaliumpermanganaatin, vaan öljyn kanssa, niiden välillä ei tapahdu diffuusiota, koska öljymolekyylit ovat sähköisesti neutraaleja. Jonkinlaisen yhteyden muodostuminen vesimolekyyleihin estetään öljymolekyylin sisäisillä vahvoilla sidoksilla.

On myös syytä huomata, että diffuusionopeus kasvaa merkittävästi lämpötilan noustessa, mikä on varsin loogista, koska lämpötilan noustessa aineen sisällä olevien hiukkasten liikkumisnopeus kasvaa ja sen seurauksena mahdollisuus niiden tunkeutuminen toisen aineen molekyyleihin lisääntyy.

Diffuusiokaava

Diffuusioprosessi kaksikomponenttisessa järjestelmässä kirjoitetaan käyttämällä Fickin lakia ja vastaavaa yhtälöä:

Tässä yhtälössä J on materiaalin tiheys, D on diffuusiokerroin ja ac/dx on näiden kahden aineen pitoisuusgradientti.

Diffuusiokerroin on fysikaalinen suure, joka on numeerisesti yhtä suuri kuin diffuusion aineen määrä, joka tunkeutuu aikayksikössä yksikköpinnan läpi, jos kahden pituusyksikön etäisyydellä sijaitsevan pinnan tiheysero on yksi. On tärkeää huomata, että diffuusiokerroin riippuu lämpötilasta.

Diffuusio kiinteissä aineissa

Kiinteissä aineissa diffuusio tapahtuu hyvin hitaasti, jos ollenkaan. Loppujen lopuksi kiinteille aineille on ominaista läsnäolo ja kaikki hiukkaset ovat järjestettyjä.

Esimerkki kiinteiden aineiden diffuusiosta on kulta ja lyijy. Nämä aineet sijaitsevat 1 metrin etäisyydellä toisistaan, huoneenlämpötilassa 20 C, nämä aineet tunkeutuvat vähitellen toisiinsa, mutta kaikki menee hyvin hitaasti, tällainen diffuusio tulee havaittavaksi aikaisintaan 4-5 vuoden kuluttua.

Diffuusio nesteisiin

Diffuusionopeus nesteissä on useita kertoja suurempi kuin kiinteissä aineissa. Nesteen hiukkasten väliset sidokset ovat paljon heikompia (yleensä niiden energia riittää korkeintaan pisaroiden muodostamiseen), eikä mikään häiritse hiukkasten keskinäistä tunkeutumista kahden aineen molekyyleihin.

Totta, kuinka nopeasti diffuusio tapahtuu, riippuu nesteiden luonteesta ja koostumuksesta, paksummissa liuoksissa se tapahtuu hitaammin, koska mitä paksumpi neste on, sitä vahvemmat ovat molekyylien väliset sidokset siinä ja sitä vaikeampaa se on molekyyleille ja hiukkasille. tunkeutua toisiinsa. Esimerkiksi kahden nestemäisen metallin sekoittaminen voi kestää useita tunteja, kun taas veden ja kaliumpermanganaatin sekoitus (yllä olevasta esimerkistä) valmistuu minuutissa.

Diffuusio kaasuissa

Kaasuissa diffuusio tapahtuu jopa nopeammin kuin nesteissä, kaasumaisten aineiden hiukkasten välillä ei käytännössä ole sidoksia, ja millään tavalla sitoutumattomat hiukkaset sekoittuvat helposti toistensa kanssa tunkeutuen muiden kaasujen molekyyleihin. Kaasujen diffuusiossa voidaan tehdä vain pieniä säätöjä.

Esimerkkejä leviämisestä ympäröivään maailmaan

Hajauttamisen kautta:

• ilmakehän ilman yhtenäinen koostumus lähellä planeettamme pintaa säilyy,
• kasvien ravitsemus tapahtuu
• ihmisten ja eläinten hengitys.

Toteutetaan merkittävä biologinen prosessi, myös diffuusion avulla: kuten tiedämme, auringonvalon energian ansiosta vesi hajoaa klorofyllillä komponenteiksi, jotka vapautuvat samanaikaisesti, pääsevät ilmakehään ja imevät kaikki eläviä organismeja. Joten ihmisten ja eläinten hapen imeytymisprosessi ja kasvien aineenvaihdunta, kaikki tämä tukee diffuusiota, jota ilman itse elämä ei voisi olla olemassa.

Mutta tämä on globaalisti, yksinkertaisemmissa asioissa voimme havaita diffuusiota:

• Puutarhassa, jossa kukat tihkuvat tuoksuaan diffuusion kautta (niiden hiukkaset sekoittuvat ympäröivän ilman hiukkasten kanssa).
• Liuottamalla sokeria teehen tai kahviin tee tai kahvi muuttuu diffuusion kautta makeaksi.
• Sipulia leikattaessa silmät alkavat kastella, tämä johtuu myös diffuusiosta, sipulimolekyylit sekoittuvat ilmamolekyylien kanssa ja silmäsi reagoivat tähän.

Tällaisia ​​esimerkkejä voisi mainita monia muitakin.

Hajautus, video

Ja lopuksi opetusvideo artikkelimme aiheesta.

Tämä artikkeli on saatavilla englanniksi - .

Pavlova Daria Aleksandrovna

Tämän projektin aikana pohditaan sellaista käsitettä kuin diffuusio ja mikä rooli sillä on ihmisten ja eläinten elämässä.

Luonto hyödyntää laajasti diffuusioläpäisyprosessiin sisältyviä mahdollisuuksia. Diffuusiolla on elintärkeä rooli hengittämämme veren ravinnon imeytymisessä ja hapettumisessa, kaikkialla näemme kaikkivoipaisen ja yleismaailmallisen diffuusion ilmentymän.

Diffuusiota tutkiessamme tulimme siihen tulokseen, että se on läsnä kaikilla ihmiselämän aloilla, ilman tätä ilmiötä elämä maan päällä olisi mahdotonta.

Ladata:

Esikatselu:

Kunnan budjettikoulutuslaitos
lukio nro 11 Pavlovossa

Fysiikan projekti

"Diffuusio ympärillämme."

Esitetty:
11 luokan oppilas
Pavlova Daria
Aleksandrovna
Valvoja:
Treskova M.V.

2015

I. Johdanto

1.1 Diffuusion määritelmä

1.2 Löytöhistoria

II. Diffuusioilmiö, sen olemus

2.1 Kuvaus diffuusioprosessista

2.2 Diffuusioilmiön selitys

2.3. Diffuusiomallit

III. Diffuusioarvo

3.1 Diffuusion rooli luonnossa.

3.2 Diffuusion rooli liuosten saamisessa.

3.3 Hajautus ja ihmisten turvallisuus.
3.4 Diffuusion soveltaminen lääketieteessä. Laite "keinomunuainen"

3.5 Osmoosi. Osmoosin käytännön sovellus

3.6 Hajauttamisen soveltaminen teknologiassa ja jokapäiväisessä elämässä

3.7 Haitallinen diffuusion ilmentymä

IV. Käytännön osa.

4.1 Suoritetut kokeet

V. Johtopäätös

VI Luettelo käytetystä kirjallisuudesta

Johdanto.

Päivittäisessä elämässämme emme joskus huomaa joitain fyysisiä ilmiöitä. Esimerkiksi joku avasi hajuvesipullon, ja me, vaikka olemmekin kaukana, tunnemme tämän hajun. Kiipeämällä portaita asunnollemme voimme haistaa kotona valmistetun ruoan tuoksua. Pudotamme pussin teelehtiä lasiin kuumaa vettä, emmekä edes huomaa, kuinka teelehdet värittävät kaiken kupissa olevan veden.
Joten, kuten arvasit, puhun työssäni diffuusiosta.

Diffuusio (Latina diffusio - leviäminen, leviäminen, leviäminen, vuorovaikutus) -ilmiö, jossa yhden aineen molekyylit tunkeutuvat vastavuoroisesti toisen aineen molekyylien välillä.

Tavoite:
diffuusioprosessin tutkimus
selittää sen merkitystä elämässämme, tarkkailla sen ilmenemismuotoja
kuvaus hyödyllisistä ja haitallisista ominaisuuksista
kuvaus tämän prosessin merkityksestä elämässämme
Työtehtävät:
laajentaa tietämystämme
selittää diffuusioprosessia
todistaa tämän prosessin olemassaolon
puhua siitä, missä voimme tarkkailla diffuusiota
paljastaa diffuusion ominaisuudet.
Työn merkitys.
Tutkimustyöni käytännön merkitys on siinä, että saadut tulokset auttavat tämän aiheen opiskelussa koulussa, kiinnittävät koululaisten enemmän huomiota tähän fyysiseen prosessiin.

Diffuusion löytäminen.

Vuonna 1827 Brown suoritti tutkimusta kasvien siitepölystä. Hän oli erityisesti kiinnostunut siitä, kuinka siitepöly osallistuu hedelmöitysprosessiin. Kerran hän katsoi mikroskoopin alle, joka oli eristetty pohjoisamerikkalaisen kasvin siitepölysoluista Clarkia pulchella (Pretty Clarkia) pitkänomaiset sytoplasmiset jyvät suspendoituna veteen. Yhtäkkiä Brown näki, että pienimmät kovat jyvät, joita tuskin voi nähdä vesipisarassa, vapisevat jatkuvasti ja liikkuivat paikasta toiseen. Hän havaitsi, että nämä liikkeet, hänen sanojensa mukaan, "ei liity nesteen virtauksiin tai sen asteittaiseen haihtumiseen, vaan ne ovat luontaisia ​​itse hiukkasille".

Muut tutkijat vahvistivat Brownin havainnon. Pienimmät hiukkaset käyttäytyivät ikään kuin ne olisivat elossa, ja hiukkasten "tanssi" kiihtyi lämpötilan noustessa ja hiukkaskoon pienentyessä ja hidastui selvästi, kun vesi korvattiin viskoosisemalla väliaineella. Tämä hämmästyttävä ilmiö ei koskaan lakannut: sitä voitiin havaita mielivaltaisen pitkään. Aluksi Brown jopa luuli, että elävät olennot todella pääsivät mikroskoopin kentälle, varsinkin kun siitepöly on kasvien urossukusoluja, mutta myös kuolleiden kasvien hiukkaset, jopa sata vuotta aikaisemmin herbaareissa kuivatuista kasveista, johtivat. Sitten Brown ajatteli, olivatko nämä "elävien olentojen perusmolekyylejä", jotka kuuluisa ranskalainen luonnontieteilijä Georges Buffon (1707–1788), 36-osan kirjoittajaluonnonhistoria. Tämä oletus karkasi, kun Brown alkoi tutkia näennäisesti elottomia esineitä; aluksi se oli hyvin pieniä hiilen hiukkasia sekä Lontoon ilmasta peräisin olevaa nokea ja pölyä, sitten hienoksi jauhettua epäorgaanista ainetta: lasia, monia erilaisia ​​mineraaleja. "Aktiivisia molekyylejä" oli kaikkialla: "Jokaisesta mineraalista", Brown kirjoitti, "jotka onnistuin jauhamaan pölyksi siinä määrin, että se saattoi suspendoitua veteen jonkin aikaa, löysin suurempia tai pienempiä määriä näitä molekyylejä. .

Minun on sanottava, että Brownilla ei ollut uusimpia mikroskooppeja. Artikkelissaan hän korostaa erityisesti, että hänellä oli tavalliset kaksoiskuperat linssit, joita hän käytti useita vuosia. Ja edelleen kirjoittaa: "Koko tutkimuksen ajan jatkoin samojen linssien käyttöä, joilla aloitin työskentelyn, antaakseni lausuntoihini enemmän vakuuttavia ja tehdäkseni ne mahdollisimman helposti tavallisten havaintojen ulottuville."

Lisätutkimuksia diffuusiosta.

J. Nollet (1748) - Nesteen diffuusion avaaminen väliseinän läpi.

J. Nollet (1748) - Osmoosin löytö.

Osmoosi- yksisuuntainen diffuusioprosessi liuotinmolekyylien puoliläpäisevän kalvon läpi kohti korkeampaa liuenneen aineen pitoisuutta (alempi liuottimen pitoisuus).

A. Fick (1855) - Diffuusiolaki.

J. Stefan (1871) - Kaasujen diffuusioteoria

J. Maxwell (1866) -Siirtoteoria yleisesti (diffuusio, lämmönjohtavuus, sisäkitka)

K. Neumann (1872) - Lämmön diffuusion ennuste

B. Feddersen (1873) - Lämmön diffuusion löytäminen.

Diffuusioilmiö, sen olemus.

Kuten tiedämme, minkä tahansa aineen molekyylit ovat tietyllä etäisyydellä toisistaan ​​ja liikkuvat jatkuvasti satunnaisesti. Siksi yksittäiset molekyylit, esimerkiksi ammoniakki, satunnaisesti liikkuvat, tunkeutuvat ilmamolekyylien välisiin rakoihin, törmäävät niihin ja siirtyvät siten yhä kauemmaksi lähteestä, ts. avoimesta koeputkesta ammoniakilla.Tämä liike on jatkuvaa ja epäsäännöllistä. Törmääessään ilman muodostavien kaasujen molekyylien kanssa ammoniakkimolekyylit muuttavat liikkeensä suuntaa useita kertoja ja satunnaisesti liikkuen leviävät koko huoneeseen.Tämä on diffuusion ilmiö.

Diffuusio kaasuissa ja nesteissä on helpompaa ja nopeampaa kuin diffuusio kiinteissä aineissa, koska kaasujen ja nesteiden molekyylit liikkuvat vapaammin ja niiden välinen etäisyys on suurempi kuin kiinteässä aineessa.

Hiukkasten liike diffuusion aikana on täysin satunnaista, kaikki siirtymissuunnat ovat yhtä todennäköisiä.
Koska hiukkaset liikkuvat kaasuissa, nesteissä ja kiinteissä aineissa, diffuusio on mahdollista näissä aineissa. Diffuusio on aineen siirtymistä, joka johtuu erityyppisten atomien tai molekyylien epähomogeenisen pitoisuuden spontaanista kohdistuksesta. Jos astiaan päästetään osia eri kaasuista, niin hetken kuluttua kaikki kaasut sekoittuvat tasaisesti: kunkin tyyppisten molekyylien määrä astian tilavuusyksikköä kohti muuttuu vakioksi ja pitoisuus tasoittuu.

Diffuusio selitetään seuraavasti. Ensinnäkin kahden kappaleen välillä on selvästi nähtävissä rajapinta näiden kahden väliaineen välillä (kuvio la). Sitten rajan lähellä sijaitsevat yksittäiset ainehiukkaset vaihtavat paikkoja liikkumisensa vuoksi.

Aineiden välinen raja hämärtyy (kuva 1b). Tuntuessaan toisen aineen hiukkasten väliin ensimmäisen hiukkaset alkavat vaihtaa paikkoja toisen hiukkasten kanssa, jotka ovat yhä syvemmissä kerroksissa. Aineiden välinen rajapinta tulee entistä epämääräisemmäksi. Hiukkasten jatkuvan ja satunnaisen liikkeen vuoksi tämä prosessi johtaa lopulta siihen, että astiassa oleva liuos muuttuu homogeeniseksi (kuva 1c).

a B C
Kuva 1. Diffuusioilmiön selitys.

Diffuusionopeuskasvaa lämpötilan noustessa.
Käännytään kokemukseen.Kaksi lasia on täynnä vettä, mutta toinen on kylmä ja toinen kuuma. Kasta teepussit lasiin samalla. On helppo nähdä, että kuumassa vedessä tee värjää vettä nopeammin, diffuusio etenee nopeammin. Diffuusionopeus kasvaa lämpötilan noustessa, koska vuorovaikutuksessa olevien kappaleiden molekyylit alkavat liikkua nopeammin.

Diffuusio tapahtuu nopeimmin kaasuissa, hitain nesteissä ja hitain kiinteissä aineissa. Tosiasia on, että kaasuissa ja nesteissä hiukkasten pääasiallinen lämpöliike johtaa niiden sekoittumiseen, mutta kiinteissä aineissa kiteissä, joissa atomit tekevät pieniä värähtelyjä hilasolmun sijainnin ympärillä, ei.

Diffuusioarvo.

Diffuusion rooli luonnossa.

Diffuusioilmiöllä on tärkeä rooli luonnossa. Esimerkiksi diffuusion ansiosta ilmakehän ilman koostumus säilyy tasaisena lähellä maan pintaa. Puut vapauttavat happea ja imevät hiilidioksidia diffuusion kautta. Kasvien juuret vangitsevat kasvin tarvitsemat aineet maavedestä juuriin kulkeutuvan diffuusiovirtauksen ansiosta. Monet ihmiskehossa tapahtuvat fysiologiset prosessit perustuvat diffuusioilmiöön: kuten hengitys, ravintoaineiden imeytyminen suolistossa jne.

Diffuusion avulla ilmassa leviävät erilaiset kaasumaiset aineet: esimerkiksi tulipalon savu leviää pitkiä matkoja.
Tämän ilmiön seurauksena voi olla huoneen lämpötilan tasaantuminen ilmanvaihdon aikana. Samalla tavalla ilmansaasteita esiintyy haitallisilla teollisuustuotteilla ja ajoneuvojen pakokaasuilla. Kotona käyttämämme luonnollinen palava kaasu on väritöntä ja hajutonta. Vuodon sattuessa sitä on mahdotonta havaita, joten jakeluasemilla kaasu sekoitetaan erityiseen aineeseen, jolla on terävä, epämiellyttävä haju, jonka ihminen tuntee helposti.

Diffuusioilmiön vuoksi ilmakehän alempi kerros - troposfääri - koostuu kaasuseoksesta: typestä, hapesta, hiilidioksidista ja vesihöyrystä. Difuusion puuttuessa kerrostuminen tapahtuisi painovoiman vaikutuksesta: pohjassa olisi kerros raskasta hiilidioksidia, sen yläpuolella - happea, yläpuolella - typpeä ja inerttejä kaasuja.

Taivaalla havaitsemme myös tämän ilmiön. Hajapilvet ovat myös esimerkki diffuusiosta, ja kuinka tarkasti F. Tyutchev sanoi tästä: "Pilvet sulavat taivaalla ..."

Nesteissä diffuusio etenee hitaammin kuin kaasuissa, mutta tätä prosessia voidaan nopeuttaa kuumentamalla. Esimerkiksi kurkkujen suolaamiseksi nopeasti ne kaadetaan kuumalla suolavedellä. Tiedämme, että kylmässä teessä sokeri liukenee hitaammin kuin kuumassa teessä.

Kesällä muurahaisia ​​katsellessa mietimme aina, kuinka ne, heille valtavassa maailmassa, löytävät tien kotiin. Osoittautuu, että tämän mysteerin avaa myös diffuusioilmiö. Muurahaiset merkitsevät polkunsa hajuisen nesteen pisaroilla.

Difuusion ansiosta hyönteiset löytävät ruokansa. Kasvien välissä lepattavat perhoset löytävät aina tiensä kauniiseen kukkaan. Mehiläiset, löydettyään makean esineen, hyökkäävät sitä parvellaan.

Ja kasvi kasvaa, kukkii myös heille diffuusion ansiosta. Sanotaanhan, että kasvi hengittää ja hengittää ilmaa, juo vettä ja saa erilaisia ​​mikrolisäaineita maaperästä.

Lihansyöjät löytävät saaliinsa myös diffuusion kautta. Hait haisevat verta usean kilometrin etäisyydeltä, samoin kuin piraijakalat.

Ympäristön ekologia huononee ilmakehään, veteen joutuvien kemiallisten ja muiden haitallisten aineiden päästöjen vuoksi, ja tämä kaikki leviää ja saastuttaa laajoja alueita. Mutta puut vapauttavat happea ja imevät hiilidioksidia diffuusion kautta.
Makean veden sekoittuminen suolaveteen jokien yhtymäkohdassa mereen perustuu diffuusioperiaatteeseen. Erilaisten suolojen liuosten diffuusio maaperään edistää kasvien normaalia ravintoa.

Kaikissa annetuissa esimerkeissä havaitaan ainemolekyylien keskinäinen tunkeutuminen, ts. diffuusio. Tähän prosessiin perustuvat monet ihmisen ja eläimen kehossa tapahtuvat fysiologiset prosessit: kuten hengitys, imeytyminen jne. Yleisesti diffuusiolla on suuri merkitys luonnossa, mutta tämä ilmiö on myös haitallinen ympäristön saastumiseen liittyen.

Diffuusion rooli ratkaisujen saamisessa.

Fysikaalinen teoriaratkaisuja ehdottivat W. Ostwald (Saksa) ja S. Arrhenius (Ruotsi). Tämän teorian mukaan liuottimen ja liuenneen aineen hiukkaset (molekyylit, ionit) jakautuvat tasaisesti koko liuoksen tilavuuteen diffuusioprosessien vuoksi. Liuottimen ja liuenneen aineen välillä ei ole kemiallista vuorovaikutusta.
Tuo on diffuusioprosesseja kaasuissa ja nestemäisissä geeleissä käytetään laajalti kemiassa. Esimerkiksi liuosten saamiseksi, ilman rikastamiseksi hapella metallurgisessa teollisuudessa. Diffuusio on monien teknisten prosessien taustalla: adsorptio, kuivaus, uutto, kalvomenetelmät seosten erottamiseen jne.

Tarkastellaan kuinka helposti diffuusio tapahtuu ilman ja ruskean kaasun (typpioksidin (NO 2 )). Otetaan pullo ja laitetaan kupariviilat pohjalle (kuva 2a) ja kaadetaan sitten kons. HNO3 (kuvio 2b). Pullossa tapahtuu reaktio, jonka seurauksena ruskea kaasu (NO 2) (Kuva 2c):

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

(tiivis.)

kupariliuos (NO 2 )

sahanpuru HNO 3

A B C
Kuva 2. Diffuusio ilman ja ruskean kaasun välillä (typpioksidi (NO 2 ).

Hajautus ja ihmisten turvallisuus.
Kotitalouksien ruoanlaitossa käytettävä palava maakaasu on väritöntä ja hajutonta.
Jotta kaasun virtaus huoneeseen olisi havaittavissa, palava kaasu on esisekoitettu voimakkaasti haiseviin aineisiin.
Tämän avulla voit nopeasti havaita kaasuvuodon huoneessa.

Diffuusion soveltaminen lääketieteessä. Laite "keinomunuainen"

Yli 30 vuotta sitten saksalainen lääkäri William Kolf käytti "keinomunuaista" -laitetta. Siitä lähtien sitä on käytetty: krooniseen hätähoitoon akuutin myrkytyksen vuoksi; valmistella potilaita, joilla on krooninen munuaisten vajaatoiminta munuaisensiirtoa varten; pitkäaikaiseen (10-15 vuotta) elämän ylläpitämiseen kroonista munuaissairautta sairastaville potilaille.
Keinotekoinen munuainen on laite, joka on suunniteltu poistamaan ihmisen verestä myrkkyjä, jotka kerääntyvät munuaisiin, kun ne ovat vakavasti vaurioituneet - yleensä kroonisissa ja akuuteissa munuaisten vajaatoiminnan muodoissa.

Laitteen toiminta perustuu dialyysin periaatteisiin - tämä on pienimolekyylisten aineiden poistaminen kolloidisista liuoksista diffuusion ja sellofaanipuoliläpäisevän kalvon molemmin puolin olevan osmoottisen paineen välisen eron vuoksi.

Hemodialyysi on edenneen munuaisten vajaatoiminnan suosituin hoitomuoto. Tämän menettelyn avulla henkilö voi jatkaa aktiivista elämäntapaa huolimatta munuaisten viallisesta toiminnasta.

Osmoosi. Osmoosin käytännön sovellus.

Osmoosi - nestemäisten aineiden tihkuminen eläinten tai kasvien kalvojen, kudosten läpi.
Kun kaksi kaasua on samassa tilavuudessa, ne sekoittuvat nopeasti. Sama tapahtuu nesteiden kanssa. Esimerkiksi pisara mustetta antaa haalean värin kokonaiselle litralle vettä.
Osmoosissa yhteys tapahtuu kalvojen, kuten kasvien juurien ohuiden seinämien tai suolen seinämän kautta. Kalvot hidastavat liitosprosessia, mutta eivät estä sitä. Osmoosin aikana elävien organismien kalvot päästävät joidenkin aineiden läpi ja pitävät toiset. Tämä määräytyy osittain itse aineiden rakenteen perusteella. Tutkijat uskovat, että osmoosin aikana aineen liuenneet hiukkaset tunkeutuvat kalvon molekyylien väliin.
Liuoksen hiukkaset, joutuessaan kosketuksiin kalvon kanssa, painavat sitä ja luovat niin sanotun "osmoottisen paineen". Sillä puolella, jossa on enemmän liuenneita hiukkasia, on myös korkeampi osmoottinen paine, joten liikettä tapahtuu korkeapaineisilta alueilta matalapaineisille alueille.
Mutta liike tapahtuu molempiin suuntiin, koska kalvot päästävät aineet kulkemaan molempiin suuntiin. Esimerkiksi kehossamme verisuonten kalvot kuljettavat jatkuvasti aineita molempiin suuntiin. Siten pilkottu ruoka pääsee verenkiertoon ja hiilidioksidi poistuu verestä keuhkojen kautta.

Osmoosin käytännön sovellus.Kalvoerotusmenetelmät perustuvat liuoksen tai kaasuseoksen komponenttien eri nopeuksiin, jotka kulkevat puoliläpäisevän kalvon läpi johtuen konsentraatio-, paine-, lämpötila- tai sähköpotentiaalierosta kalvon molemmilla puolilla. Kalvoerotusmenetelmiä käytetään suolanpoistoon ja jäteveden käsittelyyn, erittäin puhtaan veden saamiseksi, hiilivetyjen erottamiseen, liuosten, mukaan lukien elintarvikkeet, biologisesti aktiiviset aineet, konsentroimiseen, ilman rikastamiseen hapella. Puoliläpäisevät kalvot valmistetaan huokoisten kalvojen, levyjen, polymeereistä, lasista ja metalleista valmistettujen onttojen filamenttien muodossa. Käänteisosmoosia käytetään hypersuodatuksessa - menetelmässä liuosten suolapitoisuuden väkevöimiseksi tai vähentämiseksi, joka koostuu niiden syöttämisestä puoliläpäisevälle kalvolle. Kalvo päästää liuottimen läpi ja säilyttää liuenneen aineen kokonaan tai osittain. Käänteisosmoosia käytetään suolanpoistoon ja jäteveden käsittelyyn, vaikeasti erotettavien seosten erottamiseen, kemiallisten reaktioiden tasapainon siirtämiseen.

Tällä hetkellä maailmanlaajuisesti toimii yli 2 000 suolanpoistolaitosta.

Diffusion soveltaminen teknologiassa.

Diffuusioilmiötkäytetään laajasti tekniikassa. Esimerkiksi kun sokeria uutetaan juurikkaasta, jälkimmäinen hienonnetaan ja sijoitetaan erityisiin metalliastioihin (diffuusoriin), joiden läpi kuuma vesi kulkee. Juurikkaassa oleva sokeri diffundoituu virtaavaan veteen. Kiteinen sokeri eristetään tuloksena olevasta liuoksesta.

Sovellus jokapäiväisessä elämässä.

Diffuusioilmiö voidaan havaita kotona melko usein: kun käytämme aromilamppua, jossa on eteerisiä öljyjä tai suihkeita vartalolle tai jaloille, hajuvesiä, suihkutamme välineitä hyttysten ja kärpästen tappamiseen huoneessa, liimattaessa jotain tai kun juo teetä tai kahvia. Mukissa teetä, jossa on sokeria ja siivu sitruunaa. Sekoitamme kuumaa vettä lusikalla - tämä nopeuttaa sokeri- ja sitruunamolekyylien tunkeutumista vesimolekyylien välillä. Myös suolaus, peittaus, kompotit - kaikki tämä johtuu myös diffuusiosta.

Haitallinen diffuusion ilmentymä.

Diffuusio ei ole aina hyväksi ihmiselle. Valitettavasti on tarpeen huomata tämän ilmiön haitalliset ilmenemismuodot. Yritysten savupiiput päästävät ilmakehään hiilidioksidia, typen oksideja ja rikkiä. Tällä hetkellä kaasupäästöjen kokonaismäärä ilmakehään ylittää 40 miljardia tonnia vuodessa. Ylimääräinen hiilidioksidi ilmakehässä on vaarallista maapallon elävälle maailmalle, häiritsee luonnon hiilikiertoa ja johtaa happosateiden muodostumiseen. Diffuusioprosessilla on tärkeä rooli jokien, merien ja valtamerien saastumisessa. Teollisuuden ja kotitalouksien jätevesipäästöt maailmassa ovat vuosittain noin 10 biljoonaa tonnia.
Vesistöjen saastuminen johtaa siihen, että elämä katoaa niistä ja juomavesi on puhdistettava, mikä on erittäin kallista. Lisäksi saastuneessa vedessä tapahtuu kemiallisia reaktioita lämmön vapautuessa. Veden lämpötila nousee ja happipitoisuus laskee, mikä on haitallista vesieliöille. Veden lämpötilan nousun vuoksi monet joet eivät nykyään jäädy talvella.
Haitallisten kaasujen päästöjen vähentämiseksi teollisuusputkista, lämpövoimalaitosten putkista asennetaan erityisiä suodattimia. Vesistöjen saastumisen estämiseksi on varmistettava, että roskia, ruokajätteitä, lantaa ja erilaisia ​​​​kemikaaleja ei heitetä lähelle rannikkoa.
Näemme, kuinka suuri diffuusion merkitys elottomassa luonnossa on, ja elävien organismien olemassaolo olisi mahdotonta, jos tätä ilmiötä ei olisi olemassa. Valitettavasti joudumme käsittelemään tämän ilmiön negatiivista ilmentymää, mutta positiivisia tekijöitä on paljon enemmän ja siksi puhumme diffuusion suuresta merkityksestä luonnossa.

Suoritettu tutkimus

Kokemus nro 1 Diffuusioilmiön havainnointi nesteessä.

Kohde: diffuusion tarkkailu nesteessä, lämpötilan vaikutus diffuusion kulkuun.
Laitteet ja materiaalit: lasillinen kylmää vettä, liuos "brilliant green", lautanen kuumaa vettä, pipetti.

a) "kirkkaanvihreää" pudotettiin vesilasiin ja tarkkailtiin, kuinka diffuusioprosessi tapahtuu;
b) suoritti saman kokeen asettamalla lasillisen vettä kuumavesilautaselle, prosessi tapahtui paljon nopeammin kuin ensimmäisessä tapauksessa

Johtopäätös : Kokeilun jälkeen huomasimme sendiffuusiota havaitaan nesteissä, ja lämpötilan noustessa tämän prosessin nopeus kasvaa.

Kokemus nro 2 Diffuusioilmiön havainnointi kaasuissa.

Kohde: diffuusion tarkkailu kaasuissa.
Laitteet ja materiaalit:hajuvesipullo sumuttimella, ilma.
Kuvaus kokemuksesta ja saavutetuista tuloksista:
a) suihkehajuvesi;
b) hajun levittäminen koko huoneeseen.

Johtopäätös : kokeen suorittamisen jälkeen havaitsimme, että diffuusiota havaitaan kaasuissa.

Kokemus nro 3 Kiinteiden aineiden diffuusioilmiön havainnointi.

Kohde: diffuusion tarkkailu kiintoaineissa.
Laitteet ja materiaalit:omena, vihreä liuos, pipetti.
Kuvaus kokemuksesta ja saavutetuista tuloksista:
a) leikkaa omena, "tiputtele vihreäksi" omenapuolikkaalle
b) tarkkailemme, kuinka täplä leviää pinnalle

Johtopäätös: Tämän kokeen aikana havaitsimme diffuusiota kiinteissä aineissa, huomasimme, että tämä prosessi etenee paljon hitaammin kiinteissä aineissa kuin kaasuissa ja nesteissä.

Johtopäätös.
Tämän tutkimustyön aikana voidaan päätellä, että diffuusiolla on valtava rooli ihmisten ja eläinten elämässä.

Luonto hyödyntää laajasti diffuusioläpäisyprosessiin sisältyviä mahdollisuuksia. Diffuusiolla on elintärkeä rooli hengittämämme veren ravinnon imeytymisessä ja hapettumisessa, kaikkialla näemme kaikkivoipaisen ja yleismaailmallisen diffuusion ilmentymän.

Diffuusiota tutkiessamme tulimme siihen tulokseen, että se on läsnä kaikilla ihmiselämän aloilla, ilman tätä ilmiötä elämä maan päällä olisi mahdotonta.

Spis ok käytetty kirjallisuutta.

1. Peryshkin A.V. Fysiikka. 7 solua - 14. painos, stereotypia. – M.: Bustard, 2010.
2. Koshkin I.I., Shirkevitš M.G. Perusfysiikan käsikirja. - M.: Nauka, 1980.
3. Trofimova T.I. Fysiikan kurssi. - M.: Korkeakoulu, 1990.
4. Yavorsky B.M., Detlaf A.A. Handbook of Physics. - M.: Nauka, 1985.
5. Shatalov V.F. Fysiikka elämää varten. M.-SPb, 2003.
6. O. F. Kabardin, S. I. Kabardina. Fysiikan luokka 7. M., 2011.
7. N. K. Martynova, Fysiikka 7-9. M., 2011.

Diffuusio

Esimerkki diffuusiosta on kaasujen sekoittuminen (esimerkiksi hajujen leviäminen) tai nesteiden (jos pudotat mustetta veteen, nesteen väri muuttuu tasaisen ajan kuluttua). Toinen esimerkki liittyy kiinteään kappaleeseen: vierekkäisten metallien atomit sekoittuvat kosketusrajalla. Hiukkasdiffuusiolla on tärkeä rooli plasmafysiikassa.

Yleensä diffuusio ymmärretään prosesseina, joihin liittyy aineen siirtyminen, mutta joskus diffuusioksi kutsutaan myös muita siirtoprosesseja: lämmönjohtavuus, viskoosi kitka jne.

Diffuusionopeus riippuu monista tekijöistä. Joten metallitangon tapauksessa lämpödiffuusio tapahtuu erittäin nopeasti. Jos sauva on valmistettu synteettisestä materiaalista, lämpödiffuusio etenee hitaasti. Molekyylien diffuusio etenee yleensä vielä hitaammin. Jos esimerkiksi pala sokeria lasketaan vesilasillisen pohjalle eikä vettä sekoita, kestää useita viikkoja ennen kuin liuos muuttuu homogeeniseksi. Vielä hitaampaa on kiinteän aineen diffuusio toiseen. Esimerkiksi, jos kupari päällystetään kullalla, kullan diffuusio kupariksi tapahtuu, mutta normaaleissa olosuhteissa (huoneenlämpötila ja ilmanpaine) kultaa sisältävä kerros saavuttaa useiden mikrometrien paksuuden vasta useiden tuhansien vuosien kuluttua.

Kvantitatiivisen kuvauksen diffuusioprosesseista antoi saksalainen fysiologi A. Fick ( Englanti) vuonna 1855

yleinen kuvaus

Kaikki diffuusiotyypit noudattavat samoja lakeja. Diffuusionopeus on verrannollinen näytteen poikkileikkauspinta-alaan sekä pitoisuuksien, lämpötilojen tai varausten eroihin (jos näiden parametrien arvot ovat suhteellisen pieniä). Lämpö kulkee siis neljä kertaa nopeammin halkaisijaltaan kahden senttimetrin sauvan läpi kuin yhden sentin halkaisijaltaan. Tämä lämpö leviää nopeammin, jos lämpötilaero senttimetriä kohti on 10°C 5°C:n sijaan. Diffuusionopeus on myös verrannollinen tiettyä materiaalia kuvaavaan parametriin. Lämmön diffuusion tapauksessa tätä parametria kutsutaan lämmönjohtavuudeksi, sähkövarausten virtauksen tapauksessa sähkönjohtavuudeksi. Tietyssä ajassa diffundoituvan aineen määrä ja diffuusioivan aineen kulkema matka ovat verrannollisia diffuusioajan neliöjuureen.

Diffuusio on prosessi molekyylitasolla, ja sen määrää yksittäisten molekyylien liikkeen satunnainen luonne. Diffuusionopeus on siksi verrannollinen molekyylien keskimääräiseen nopeuteen. Kaasujen tapauksessa pienten molekyylien keskinopeus on suurempi, eli se on kääntäen verrannollinen molekyylin massan neliöjuureen ja kasvaa lämpötilan noustessa. Diffuusioprosessit kiinteissä aineissa korkeissa lämpötiloissa löytävät usein käytännön sovellutuksia. Esimerkiksi tietyntyyppisissä katodisädeputkissa (CRT) käytetään metallista toriumia, joka on diffundoitu metallisen volframin läpi 2000 °C:ssa.

Jos kaasuseoksessa yhden molekyylin massa on neljä kertaa suurempi kuin toisen, niin tällainen molekyyli liikkuu kaksi kertaa hitaammin kuin sen liike puhtaassa kaasussa. Vastaavasti sen diffuusionopeus on myös pienempi. Tätä eroa kevyiden ja raskaiden molekyylien diffuusionopeuksissa käytetään erottamaan eri molekyylipainoisia aineita. Esimerkki on isotooppierotus. Jos kahta isotooppia sisältävä kaasu johdetaan huokoisen kalvon läpi, kevyemmät isotoopit tunkeutuvat kalvoon nopeammin kuin raskaammat. Paremman erottelun saavuttamiseksi prosessi suoritetaan useissa vaiheissa. Tätä menetelmää on käytetty laajalti uraani-isotooppien erottamiseen (235 U:n erottaminen suurimmasta osasta 238 U:ta). Koska tämä erotusmenetelmä on energiaintensiivinen, on kehitetty muita, taloudellisempia erotusmenetelmiä. Esimerkiksi lämpödiffuusion käyttöä kaasumaisessa väliaineessa kehitetään laajalti. Kaasu, joka sisältää isotooppien seosta, asetetaan kammioon, jossa säilytetään tilalämpötilaero (gradientti). Tässä tapauksessa raskaat isotoopit keskittyvät ajan myötä kylmälle alueelle.

Fickin yhtälöt

Termodynamiikan näkökulmasta minkä tahansa tasoitusprosessin liikkeellepaneva potentiaali on entropian kasvu. Vakiopaineessa ja lämpötilassa tällaisen potentiaalin roolia esittää kemiallinen potentiaali µ , mikä ylläpitää aineen virtausta. Ainehiukkasten virtaus on verrannollinen potentiaaliseen gradienttiin

~

Useimmissa käytännön tapauksissa käytetään pitoisuutta kemiallisen potentiaalin sijaan C. Suora vaihto µ päällä C muuttuu virheelliseksi korkeiden pitoisuuksien tapauksessa, koska kemiallinen potentiaali lakkaa olemasta logaritmisen lain mukaan suhteutettu pitoisuuteen. Jos emme ota huomioon tällaisia ​​tapauksia, yllä oleva kaava voidaan korvata seuraavalla:

joka osoittaa, että aineen vuontiheys J verrannollinen diffuusiokertoimeen D[()] ja pitoisuusgradientti. Tämä yhtälö ilmaisee Fickin ensimmäisen lain. Fickin toinen laki koskee pitoisuuden tilallisia ja ajallisia muutoksia (diffuusioyhtälö):

Diffuusiokerroin D lämpötilasta riippuvainen. Useissa tapauksissa laajalla lämpötila-alueella tämä riippuvuus on Arrhenius-yhtälö.

Kemiallisen potentiaaligradientin rinnalla käytetty lisäkenttä katkaisee vakaan tilan. Tässä tapauksessa diffuusioprosessit kuvataan epälineaarisella Fokker-Planck-yhtälöllä. Diffuusioprosessit ovat erittäin tärkeitä luonnossa:

• Eläinten ja kasvien ravitsemus, hengitys;
• Hapen tunkeutuminen verestä ihmisen kudoksiin.

Fick-yhtälön geometrinen kuvaus

Toisessa Fick-yhtälössä vasemmalla puolella on pitoisuuden muutosnopeus ajan kuluessa ja yhtälön oikealla puolella on toinen osaderivaatta, joka ilmaisee pitoisuuden spatiaalista jakautumista, erityisesti lämpötilan konveksiaa. jakautumisfunktio projisoituna x-akselille.

Katso myös

• Pintadiffuusio on prosessi, joka liittyy hiukkasten liikkeeseen, jotka tapahtuvat kondensoidun kappaleen pinnalla atomien (molekyylien) ensimmäisen pintakerroksen sisällä tai tämän kerroksen päällä.

Huomautuksia

Kirjallisuus

• Bokshtein B.S. Atomit vaeltavat kristallin läpi. - M .: Nauka, 1984. - 208 s. - (Kvanttikirjasto, numero 28). - 150 000 kappaletta.

Linkit

• Diffuusio (videotunti, 7. luokan ohjelma)
• Epäpuhtausatomien diffuusio yksittäisen kiteen pinnalla

Wikimedia Foundation. 2010 .

Synonyymit:

Katso, mitä "Diffusion" on muissa sanakirjoissa:

- [lat. diffuusio leviäminen, leviäminen] fysikaalinen, kemiallinen. yhden aineen (kaasu, neste, kiinteä) molekyylien tunkeutuminen toiseen niiden suorassa kosketuksessa tai huokoisen väliseinän kautta. Vieraiden sanojen sanakirja. Komlev N.G.,…… Venäjän kielen vieraiden sanojen sanakirja

Diffuusio- on yhden aineen hiukkasten tunkeutuminen väliaineeseen toisen aineen hiukkasten, joka tapahtuu lämpöliikkeen seurauksena toisen aineen pitoisuuden pienenemisen suuntaan. [Blum E.E. Metallurgisten perustermien sanakirja. Jekaterinburg… Rakennusmateriaalien termien, määritelmien ja selitysten tietosanakirja

Nykyaikainen tietosanakirja

- (latinan sanasta diffuusio leviäminen levitys, dispersio), väliaineen hiukkasten liike, joka johtaa aineen siirtymiseen ja pitoisuuksien tasaamiseen tai tietyn tyyppisten hiukkasten pitoisuuksien tasapainojakauman muodostumiseen väliaineessa. Poissaollessa… … Suuri Ensyklopedinen sanakirja

DIFFUUSIO, aineen liikkuminen seoksessa korkean pitoisuuden alueelta alhaisen pitoisuuden alueelle, joka johtuu yksittäisten atomien tai molekyylien satunnaisesta liikkeestä. Diffuusio pysähtyy, kun pitoisuusgradientti katoaa. Nopeus… … Tieteellinen ja tekninen tietosanakirja

diffuusio- ja no. diffuusio f., saksa. Diffuusio lat. diffuusio leviää, leviää. Vierekkäisten aineiden keskinäinen tunkeutuminen toisiinsa molekyylien ja atomien lämpöliikkeen vuoksi. Kaasujen, nesteiden diffuusio. BAS 2. || trans. He ovat… … Venäjän kielen gallismien historiallinen sanakirja

Diffuusio- (latinan sanasta diffuusio-jakauma, leviäminen, dispersio), väliaineen hiukkasten liike, joka johtaa aineen siirtymiseen ja pitoisuuksien tasaamiseen tai niiden tasapainojakauman muodostumiseen. Diffuusio määräytyy yleensä lämpöliikkeen avulla ... ... Kuvitettu tietosanakirja

Hiukkasten liikkuminen niiden pitoisuuden alenemisen suuntaan lämpöliikkeen vuoksi. D. johtaa diffundoivan aineen pitoisuuksien kohdistamiseen ja tilavuuden tasaiseen täyttymiseen hiukkasilla. Geologinen tietosanakirja

Esityksen kuvaus yksittäisillä dioilla:

1 dia

Kuvaus diasta:

MBOU "Secondary school No. 11" "Diffuusio luonnossa ja ihmisen elämässä" Balakhna 2017 Työn suoritti: Lyanguzova Vera, 7a luokan oppilas. Johtaja: Semenova V.Z., fysiikan opettaja

2 liukumäki

Kuvaus diasta:

Tutkimuskohde: diffuusioilmiö. Tutkimusaihe: diffuusioilmiön vaikutus luonnossa tapahtuviin prosesseihin ja ihmisen elämään liittyviin prosesseihin. Tarkoitus: Tutkia diffuusion piirteitä eri aggregaatiotiloissa, pohtia ihmisen diffuusion käyttöä ja sen ilmenemistä luonnossa sekä selvittää diffuusion ympäristönäkökohtia. Tehtävät: 1. Tutustua materiaaliin diffuusion roolista luonnossa ja ihmisen elämässä. 2. Suorita diffuusiokuvioita kuvaavia kokeita. 3. Analysoi diffuusioilmiöstä saatua tietoa ja määritä myös tämän ilmiön merkitys kasveille, eläimille ja ihmisille. Menetelmät: - Tiedon kerääminen, käsittely, analysointi diffuusioilmiön merkityksestä kasvi- ja eläinmaailmassa. - Diffuusiokokeiden tekeminen.

3 liukumäki

Kuvaus diasta:

Valitun aiheen relevanssi Diffuusio on laajalle levinnyt kasviston ja eläimistön maailmassa ja on erittäin tärkeä kasveille ja eläimille. Mutta kaikilla ihmisillä ei ole riittävästi käsitystä tämän ilmiön etenemisestä. Tämän työn merkitys minulle on siinä, että diffuusion vaikutuksen tutkiminen kasvien, eläinten ja ihmisten elämään on laajentanut tietämykseni villieläimistä ja osoittanut läheisen yhteyden fysiikan, biologian ja ekologian välillä. .

4 liukumäki

Kuvaus diasta:

Diffuusio ja sen säännönmukaisuudet Diffuusio (lat. diffuusio - jakautuminen, leviäminen, hajoaminen, vuorovaikutus) on prosessi, jossa yhden aineen molekyylit tunkeutuvat vastavuoroisesti toisen aineen molekyylien välillä, mikä johtaa aineiden spontaaniin tasaiseen sekoittumiseen koko tilavuudessa. Havaitsemme diffuusioilmiön joka päivä: kaadetaanko teelehtiä kiehuvaan veteen, valmistetaanko väriliuosta. Ja vaikka jotain palaa uunissa ja haju tuntuu koko talossa, kohtaamme jälleen diffuusioilmiön.

5 liukumäki

Kuvaus diasta:

Koska hiukkaset liikkuvat kaasuissa, nesteissä ja kiinteissä aineissa, diffuusio on mahdollista kaikissa näissä aineissa. Tämän ilmiön nopeus on kuitenkin erilainen heille. Havaintojen tuloksena havaittiin, että diffuusio kaasuissa tapahtuu hyvin nopeasti. Nesteissä diffuusio on hitaampaa kuin kaasuissa, koska nestemolekyylit sijaitsevat paljon tiheämmin, joten on paljon vaikeampaa "kahlata" niiden läpi. Diffuusiota voi tapahtua jopa kiinteissä aineissa, vaikka hiukkasten väliset tilat ovat pienet ja siksi muiden aineiden on erittäin vaikea tunkeutua niiden väliin. Diffuusioprosessi kiinteissä aineissa on hidasta ja paljaalla silmällä huomaamaton.

6 liukumäki

Kuvaus diasta:

Diffuusionopeus ei riipu vain aineen aggregaatiotilasta, vaan myös lämpötilasta. Mitä korkeampi kehon lämpötila, sitä suurempi molekyylien nopeus on ja diffuusio etenee nopeammin.

7 liukumäki

Kuvaus diasta:

Diffuusion merkitys Kasvien hengitys, kasvien ravinto, hiilidioksidin imeytyminen ja ihmisen hengitykseen tarvittavan hapen vapautuminen kasveilla, hapen saanti luonnollisiin vesistöihin tapahtuu diffuusion seurauksena. Monien kasvien kukkien tiedetään tuoksuvan. Tämä johtuu siitä, että pölyttävät hyönteiset (ja pienet linnut trooppisissa metsissä) etsivät kukkia, joissa on maukasta nektaria kaukaa, paitsi terälehtien kirkkaan värin, myös erittämiensä eteeristen öljyjen tuoksun perusteella. Jos useimmissa tapauksissa kukat lähettävät miellyttävän aromin pölyttävien hyönteisten houkuttelemiseksi, näiden kasvien ruokkivien vihollisten pelottamiseksi niiden varret ja lehdet ovat saaneet epämiellyttävän hajun.

8 liukumäki

Kuvaus diasta:

Lihansyöjät löytävät saaliinsa myös diffuusion kautta. Hait ja piraijakalat haistavat verta useiden kilometrien etäisyydellä.

9 liukumäki

Kuvaus diasta:

Kotitalouksien ruoanlaitossa käytettävä palava maakaasu on väritöntä ja hajutonta. Jotta kaasun virtaus huoneeseen olisi havaittavissa, palava kaasu on esisekoitettu voimakkaasti haiseviin aineisiin. Tämän avulla voit nopeasti havaita kaasuvuodon huoneessa. Arjessa kohtaamme diffuusioprosessin suolauksen ja sokeroinnin aikana, erilaisten ainesten sekoittamista ruoanlaitossa, pintojen liimaamista, kankaiden värjäystä, vaatteiden pesua jne.

10 diaa

Kuvaus diasta:

Haitalliset diffuusion ilmentymät On huomioitava diffuusion haitalliset ilmenemismuodot. Yritysten savupiiput päästävät ilmakehään hiilidioksidia, typen oksideja ja rikkiä. Tällä hetkellä kaasupäästöjen kokonaismäärä ilmakehään ylittää 40 miljardia tonnia vuodessa. Diffuusioprosessilla on tärkeä rooli jokien, merien ja valtamerien saastumisessa. Teollisuuden ja kotitalouksien jätevesipäästöt maailmassa ovat vuosittain noin 10 biljoonaa tonnia. On olemassa "ympäristökatastrofin" uhka...

11 diaa

Kuvaus diasta:

Kokeellinen osa Kokemus 1. Suihkutin hajuvettä lähelle toimiston etuovea. Kaapin pituus 10 metriä. Luokkatoverini, joka oli vastakkaisella seinällä, haisi hajuvettä 2,6 minuutin kuluttua. Kokemus 2. Teepussit laitettiin kahteen identtiseen lasiin. Oikeaan lasiin kaadettiin kylmää vettä, jonka lämpötila oli 25 astetta, ja kuumaa vettä, jonka lämpötila oli 95 astetta, kaadettiin vasempaan lasiin. Havainnot tallennettiin kameralla ensin 10 minuutin, sitten 15 minuutin välein, viimeinen kuva otettiin päivää myöhemmin.

12 diaa

Kuvaus diasta:

Kokemus 3. Tein kaksi kiekkoa gelatiinista ja vedestä, joista toiseen lisäsin väriainetta. Huoneenlämmössä ne säilyttävät muotonsa ja tilavuutensa, kuten kiinteät aineet. Laitoin maalatun levyn maalaamattoman päälle ja otin valokuvia joka päivä.

13 diaa

Kuvaus diasta:

Johtopäätökset kokeista: 1. Diffuusiota havaitaan kaasuissa, nesteissä ja kiinteissä aineissa. 2. Diffuusio kaasuissa on nopeaa (minuutteja). 3. Diffuusio nesteissä kestää kauemmin kuin kaasuissa (useita tunteja). Mitä korkeampi nesteen lämpötila on, sitä nopeammin diffuusio etenee. 4. Kiinteissä aineissa diffuusio etenee paljon hitaammin kuin nesteissä (useita päiviä).

14 diaa

Kuvaus diasta:

Johtopäätös Diffuusioilmiö on yksi tärkeimmistä yleisistä edellytyksistä kasvien, eläinten ja ihmisten elämälle. Ilman tätä ilmiötä elämä maapallolla olisi mahdotonta. Valitettavasti havaitsemme yhä useammin ihmisen kielteisiä vaikutuksia ympäristöön. Ja siitä tulee pelottavaa, että tulee hetki katumukseen siitä pisteestä, josta ei ole paluuta siihen kauneuteen, joka vielä ympäröi meitä. Ihmisen ei tarvitse tehdä mitään erityistä parantaakseen diffuusioilmiön kulkua villieläimissä. Sinun tarvitsee vain eliminoida toiminnallasi kielteinen vaikutus villieläimiin, kiinnittää yleisön huomio ympäristöongelmiin useammin, ja sitten jokainen voi elää täydellisessä harmoniassa luonnon, itsensä kanssa.

15 diaa

Kuvaus diasta:

Kirjallisuus 1. Efgrafova N.N., Kagan V.L. Fysiikan kurssi yliopistojen valmisteleville laitoksille: Proc. Hyöty. - 3. painos, Rev. Ja uusija. - M .: Korkeampi. Shk., 1984.- 487 s., ill. 2. A. V. Peryshkin Fysiikan kurssi, osa II lukiolle Mekaniikka (jatkoa), lämpö ja molekyylifysiikka, joka on koottu osallistumalla N.P. Suvorov 15. painos Toimittaja L.L. Velichko. Taidetoimittaja B.L. Nikolaev. Tekninen toimittaja N.N. Makhov. Oikoluku T. Kuznetsova Kustantaja "Prosveshchenie" Moskova 1968 3. Fysiikan perusoppikirja: Oppikirja. 3 osassa / Toim. G.S. Landsberg. T. I. Mekaniikka. Lämpö. Molekyylifysiikka. - 10. painos, tarkistettu - M .: Nauka. Fysikaalisen ja matemaattisen kirjallisuuden pääpainos, 1985. -608 s., ill. 4. Semke A.I. "Epätyypilliset fysiikan ongelmat", Jaroslavl: Kehitysakatemia, 2007. 5. Shustova L.V., Shustov S.B. "Ekologian kemialliset perusteet". M .: Koulutus, 1995. 6. Lukashik V.I. Fysiikan tehtäväkirja 7-8kl. M.: Koulutus, 2002. 7. Katz Ts.B. Biofysiikka fysiikan tunneilla. M.: Koulutus, 1998. 8. Fysiikan tietosanakirja. M.: Avanta +, 1999. 9. Bogdanov K.Yu. Fyysikko vierailee biologin luona. M.: Nauka, 1986. 10. Enohovitš A.S. Fysiikan käsikirja. Moscow: Education, 1990. 11. Olgin OI Kokeet ilman räjähdyksiä. Moskova: Kemia, 1986. 12. Kovtunovich M.G. "Kotikoe fysiikan luokilla 7-11." M.: Humanitaarinen julkaisukeskus, 2007. 13. Internet-resurssit.

16 diaa

Kuvaus diasta:

Tutkimustyö

Esitetty: Ryakhovskaya Oksana
opiskelija 7 "D" luokka
MBOU niitä. L. N. Tolstoi

Valvoja: Fysiikan opettaja
MBOU niitä. L. N. Tolstoi

Shlyapina T.V.

Johdanto.
I. "Diffuusion" käsitteen määritelmä.
1.1. "Diffuusion" käsitteen määritelmä.
1.2. Osmoosi.

II. diffuusio ympärillämme.
2.1. Hajauttamisen rooli arjessa ja teknologiassa.
2.2. Diffuusio ihmisen elämässä
2.3. Diffuusio villieläimissä.

III. Ihmisen toiminnan vaikutus diffuusioprosessien kulkuun luonnossa.

IV. Käytännön kokeet vahvistavat teorian.

4.1 Koe nro 1. Diffuusiohavainto, kun sekoitetaan kahta nestettä.

4.2. Kokemus numero 2. Diffuusion havaitseminen sekoitettaessa rakeista kappaletta nesteeseen.
4.3. Koe nro 3 Nesteiden diffuusioilmiön havainnointi.
4.4 Koe nro 4 Diffuusionopeuden lämpötilariippuvuuden tutkiminen.
4.5. Kokemus nro 5 Kaasujen diffuusioilmiön havainnointi.
4.6. Kokemus nro 6 Veden pinnalla olevien erilaisten aineiden vaikutus diffuusioprosessiin.

V. Sosiologinen tutkimus.
5.1. Metodologia sosiologisen tutkimuksen tekemiseksi ekologian ongelmasta.
5.2. Tulosten analyysi.

VI. Johtopäätös.
VII. Luettelo käytetystä kirjallisuudesta ja Internet-resursseista

Johdanto

Aineen rakenne on yksi tieteen pääongelmista, ja modernin fysiikan perusta on atomi- ja molekyyliteoria.
Tällä hetkellä todisteita molekyylikineettisen teorian säännöksistä on niin paljon ja vakuuttavia, että molekyylien olemassaolo tunnustetaan vakiintuneeksi tosiasiaksi. Molekyylikineettiseen teoriaan liittyvistä tieteellisistä säännöksistä ja kokeellisista tosiseikoista suurimman kiinnostuksen herätti minussa diffuusioilmiö, jonka tapasin 7. luokalla fysiikan tunneilla.
Joka aamu, kun juomme kupin teetä, emme ymmärrä, että havaitsemme diffuusioilmiön. Kiinnostuin tästä ilmiöstä, koska se on yksi tärkeimmistä prosesseista ihmisten ja maapallon villieläinten elämän tukemisessa.
Diffuusion roolia ympärillämme olevassa maailmassa on tuskin yliarvioitava. Sitä löytyy kaikkialta, sen ilmenemismuotoja on luonnossa, tekniikassa ja jokapäiväisessä elämässä. Valitettavasti diffuusioprosesseilla voi olla paitsi positiivinen myös negatiivinen vaikutus kasvien, eläinten ja ihmisten elintärkeään toimintaan.

Työni aikana asetin itseni seuraavat tavoitteet:

syventää tietämystäsi aiheesta;

tutkia diffuusion piirteitä eri medioissa ja pohtia sen soveltamista;

osoittavat diffuusioprosessien roolin ekologisessa tasapainossa.

Tehtävät:

1. Etsi tarvittava materiaali kirjallisuudesta, Internetistä, tutki ja analysoi sitä.

2. Selvitä, missä diffuusioilmiöitä esiintyy elävässä ja elottomassa luonnossa (fysiikka ja biologia), mikä merkitys niillä on, missä niitä käytetään ihmisissä.

3. Kuvaile ja suunnittele tämän ilmiön kiinnostavimmat kokeet.

Työssäni olen käyttänyt tutkimusmenetelmät:

havainto

koe,

sosiologinen tutkimus.

I. "Diffuusion" käsitteen määritelmä.

1.1. "Diffuusion" käsitteen määritelmä.

Diffuusio ( lat. diffuusio- jakautuminen, leviäminen, sironta) - prosessi, jossa ainetta tai energiaa siirretään alueelta, jossa on korkea pitoisuus, alueelle, jolla on pieni pitoisuus. Tämä prosessi johtuu molekyylien kaoottisesta lämpöliikkeestä ja koostuu hiukkasten siirtymisestä ja aineiden keskinäisestä tunkeutumisesta. Diffuusio tapahtuu aineen pitoisuuden pienenemisen suuntaan ja johtaa aineen tasaiseen jakautumiseen koko sen varaamassa tilavuudessa. Tämä ilmiö tapahtuu kaasuissa, nesteissä ja kiinteissä aineissa, ja sekä niissä olevat vieraiden aineiden hiukkaset että omat hiukkaset (itsediffuusio) voivat diffuusoitua. Kaasuun tai nesteeseen suspendoituneiden suurten hiukkasten diffuusio tapahtuu niiden Brownin liikkeen ansiosta.
Diffuusioprosessit tapahtuvat nopeimmin kaasuissa, hitaammin nesteissä ja vielä hitaammin kiinteissä aineissa, mikä johtuu näissä väliaineissa olevien hiukkasten lämpöliikkeen luonteesta.
Tunnetuin esimerkki diffuusiosta on kaasujen tai nesteiden sekoittuminen (jos pudotat mustetta veteen, nesteen väri muuttuu tasaisen ajan kuluttua). Toinen esimerkki liittyy kiinteään aineeseen: jos tangon toinen pää on lämmitetty tai sähköisesti varattu, lämpö (tai vastaavasti sähkövirta) leviää kuumasta (varautuneesta) osasta kylmään (varaamattomaan) osaan. Metallitangon tapauksessa lämpödiffuusio kehittyy nopeasti ja virta kulkee lähes välittömästi. Jos sauva on valmistettu synteettisestä materiaalista, lämpödiffuusio on hidasta ja sähköisesti varautuneiden hiukkasten diffuusio on erittäin hidasta. Molekyylien diffuusio etenee yleensä vielä hitaammin. Jos esimerkiksi pala sokeria lasketaan vesilasillisen pohjalle eikä vettä sekoita, kestää useita viikkoja ennen kuin liuos muuttuu homogeeniseksi.
Vielä hitaampaa on kiinteän aineen diffuusio toiseen. Esimerkiksi jos kupari peitetään kullalla, tapahtuu kullan diffuusio kupariksi, mutta normaaleissa olosuhteissa kultaa sisältävä kerros saavuttaa useiden mikrometrien paksuuden vasta useiden tuhansien vuosien kuluttua.

Kun hiukkanen liikkuu aineessa, se törmää jatkuvasti molekyyleinsä. Tämä on yksi syistä, miksi diffuusio on normaaleissa olosuhteissa hitaampaa kuin normaali liike. Mistä diffuusionopeus riippuu?

Ensinnäkin hiukkasten törmäysten välisestä keskimääräisestä etäisyydestä, ts. vapaa polun pituus. Mitä suurempi tämä pituus, sitä nopeammin hiukkanen tunkeutuu aineeseen.

Toiseksi paine vaikuttaa nopeuteen. Mitä tiheämpi hiukkasten pakkaus aineessa on, sitä vaikeampaa vieraan hiukkasen on tunkeutua tällaiseen pakkaukseen.

Kolmanneksi aineen molekyylipainolla on tärkeä rooli diffuusionopeudessa. Mitä suurempi kohde, sitä todennäköisemmin se osuu, ja törmäyksen jälkeen nopeus aina hidastuu.

Ja neljänneksi lämpötila. Lämpötilan noustessa hiukkasten värähtelyt lisääntyvät ja molekyylien nopeus kasvaa. Diffuusionopeus on kuitenkin tuhat kertaa hitaampi kuin vapaan liikkeen nopeus.

1.2. Osmoosi.

Kun haluamme sammuttaa janomme, juomme vettä. Mutta miten juotu vesi pääsee kehomme soluihin? Ja tämä johtuu osmoosista. Jos kaksi eri pitoisuutta omaavaa liuosta saatetaan kosketuksiin, nämä liuokset sekoittuvat diffuusion seurauksena. Ja jos kaksi tällaista ratkaisua erottaa läpäisemätön osio, mikään ei toimi ollenkaan.
Mutta jos kaksi tällaista liuosta erotetaan osiolla, joka sallii liuottimen molekyylien kulkemisen, mutta säilyttää liuenneen aineen molekyylit, liuottimen molekyylit siirtyvät väkevämpään liuokseen laimentaen sitä yhä enemmän. Nousee osmoosi- liuotinmolekyylien suunnattu liike puoliläpäisevän osion läpi, joka erottaa kaksi eri pitoisuutta omaavaa liuosta. Liuottimen diffuusio jatkuu, kunnes systeemissä on tasapainottuminen väliseinän molemmilla puolilla tapahtuvien pitoisuuksien tasaamisen seurauksena tai osmoottisen paineen esiintymisen seurauksena.


Kaikkien elävien solujen kuorilla on poikkeuksetta vain huomattava kyky siirtää vesimolekyylejä ja säilyttää siihen liuenneiden aineiden molekyylejä - tämän ansiosta solu voi sammuttaa janon.

Ionien diffuusio vesiliuoksissa on erityisen tärkeää eläville organismeille. Yhtä tärkeä on diffuusion rooli hengityksessä, fotosynteesissä ja kasvien transpiraatiossa; hapen siirtämisessä ilmasta keuhkojen alveolien seinämien läpi ja sen pääsyssä ihmisten ja eläinten vereen. Molekyyli-ionien diffuusio kalvojen läpi suoritetaan käyttämällä sähköpotentiaalia solun sisällä. Kalvoilla, joilla on selektiivinen läpäisevyys, on tullin rooli siirrettäessä tavaroita rajan yli: jotkut aineet kulkevat läpi, toiset viivästyvät ja toiset yleensä "poistetaan" solusta. Kalvojen rooli solujen elämässä on erittäin suuri. Kuoleva solu menettää kyvyn säädellä aineiden pitoisuutta kalvon läpi. Ensimmäinen merkki solukuolemasta on muutosten alkaminen sen ulkokalvon läpäisevyydessä ja epäonnistumisessa.

Yritin tehdä uteliaan kokeen. Otin sitruunan ja leikkasin siitä muutaman ohuen viipaleen. Mehu oli lähes olematonta. Ripotin sitruunaviipaleet sokerilla ja hetken kuluttua niistä valui mehu ulos. Sitten osmoosi alkoi toimia: mehu valui ulos sitruunasta, ikään kuin yrittäisi laimentaa sen pinnalle muodostunutta tiivistettyä sokeriliuosta mahdollisimman paljon.
Ja jos silputtu kaali jauhetaan suolalla, sen tilavuus pienenee jyrkästi ja itse kaali kastuu. Tämä on myös osmoosia, vain tässä tapauksessa solun ulkopuolella on suolaa.


Osmoosi löytää käytännön sovelluksen vedenpuhdistusprosessissa.

II. diffuusio ympärillämme.

2.1. Hajauttamisen rooli arjessa ja teknologiassa.

Diffuusiota käytetään monissa teknologisissa prosesseissa: suolauksessa, sokerin valmistuksessa (sokerijuurikkaan lastut pestään vedellä, sokerimolekyylit diffundoituvat lastuista liuokseen), hillon keitossa, kankaan värjäyksessä, pyykinpesussa, hiiletyksessä, metallien hitsauksessa ja juottamisessa, mukaan lukien diffuusio tyhjiöhitsaus (metallit hitsataan, joita ei voida liittää muilla menetelmillä - teräs valuraudalla, hopea ruostumattomalla teräksellä jne.) ja tuotteiden diffuusiometallointi (terästuotteiden pinnan kyllästys alumiinilla, kromilla, piillä), nitraus - kyllästys teräspinnan typellä (teräs muuttuu kovaksi, kulutusta kestäväksi), sementointi - terästuotteiden kyllästäminen hiilellä, syanidointi - teräspinnan kyllästäminen hiilellä ja typellä.
Hajujen leviäminen ilmassa on yleisin esimerkki diffuusiosta kaasuissa. Miksi haju ei leviä heti, vaan jonkin ajan kuluttua? Tosiasia on, että liikkuessaan tiettyyn suuntaan hajuisen aineen molekyylit törmäävät ilmamolekyyleihin. Jokaisen kaasuhiukkasen liikerata on katkoviiva, koska Kun hiukkaset törmäävät, ne muuttavat liikkeensä suuntaa ja nopeutta.
Diffuusion avulla ilmassa leviävät erilaisia ​​kaasumaisia ​​aineita: esimerkiksi ihminen haistaa hajuvettä, savua, joka leviää pitkiä matkoja. Kotona käyttämämme luonnollinen palava kaasu on väritöntä ja hajutonta. Vuodon sattuessa sitä on mahdotonta havaita, joten jakeluasemilla kaasu sekoitetaan erityiseen aineeseen, jolla on terävä, epämiellyttävä haju, jonka ihminen tuntee helposti.
Nesteissä diffuusio etenee hitaammin kuin kaasuissa, mutta tätä prosessia voidaan nopeuttaa kuumentamalla. Esimerkiksi nopeuttaaksesi sitä
suolakurkkua, ne kaadetaan kuumalla suolavedellä. Tiedämme, että kylmässä teessä sokeri liukenee hitaammin kuin kuumassa teessä.
Toinen yleinen esimerkki diffuusion ilmenemisestä jokapäiväisessä elämässä on värillisten esineiden pesu. Tummalle värjättyä märkää liinaa ei suositella pitkäksi aikaa kosketuksiin valkoisen kankaan kanssa. Diffuusio alkaa, väriainemolekyylit tunkeutuvat valkoisen kankaan läpi.

On huomattava, että diffuusio on löytänyt laajan sovelluksen elektroniikkateollisuudessa, jonka avulla valmistetaan monia puolijohdelaitteita. Sitä käytetään myös monien metallien, kuten teräksen, sulattamiseen. Teräsosien merkittävän lujuuden saamiseksi ne sijoitetaan erityisiin uuneihin, joissa ne kuumennetussa tilassa kyllästetään hiilellä. Hiiliatomit tunkeutuvat metallin pintakerrokseen ja lisäävät sen lujuutta.
Diffuusio löytää laajan sovelluksen metalloinnissa.
Metallointi on menetelmä mekaanisten ominaisuuksien parantamiseksi ja korroosionkestävyyden lisäämiseksi kyllästämällä pintaa lähellä olevat kerrokset metalliseoselementeillä. Se suoritetaan diffuusioprosessien aktivoitumisen vuoksi korotetuissa lämpötiloissa ja joidenkin muiden altistustyyppien vuoksi. Siksi metalloinnin tehokkuuden parantamiskeinojen etsiminen liittyy suoraan diffuusioprosessien tutkimukseen.

Kuten yllä olevista esimerkeistä voidaan nähdä, diffuusiolla on erittäin tärkeä rooli jokapäiväisessä elämässä ja tekniikassa.

2.2. Diffuusio ihmisen elämässä

Diffuusio-ilmiötä tutkiessani tulin siihen tulokseen, että tämän ilmiön ansiosta ihminen elää. Loppujen lopuksi, kuten tiedätte, hengittämämme ilma koostuu kaasuseoksesta: typestä, hapesta, hiilidioksidista ja vesihöyrystä. Se sijaitsee troposfäärissä - ilmakehän alemmassa kerroksessa. Jos diffuusioprosesseja ei olisi, ilmakehämme yksinkertaisesti kerrostuisi painovoiman vaikutuksesta, joka vaikuttaa kaikkiin Maan pinnalla tai sen lähellä oleviin kappaleisiin, mukaan lukien ilmamolekyylit. Pohjassa olisi raskaampi hiilidioksidikerros, sen yläpuolella - happi, yläpuolella - typpi ja inertit kaasut. Mutta normaaliin elämään tarvitsemme happea, emme hiilidioksidia.

Diffuusio tapahtuu myös itse ihmiskehossa. Ihmisen hengitys ja ruoansulatus perustuvat diffuusioon. Jos puhumme hengityksestä, niin keuhkorakkuloita punovissa verisuonissa on kullakin ajan hetkellä noin 70 ml verta, josta hiilidioksidi diffundoituu keuhkorakkuloihin ja happi päinvastaiseen suuntaan. Alveolien valtava pinta mahdollistaa veren kerroksen paksuuden pienentämisen intraalveolaarisen ilman kanssa kaasuja vaihtavan kerroksen paksuuden 1 mikroniin, mikä mahdollistaa tämän määrän verta kyllästymisen hapella alle 1 sekunnissa ja vapauttamisen ylimääräisestä hiilidioksidi.

Kuten yllä olevista esimerkeistä voidaan nähdä, diffuusioprosesseilla on erittäin tärkeä rooli ihmisten elämässä.

2.3. diffuusio luonnossa.

Viime vuosikymmeninä ihmiset ovat muuttaneet radikaalisti näkemystään maapallon metsistä. Ja he ymmärsivät, että metsä ei ole vain tulevaisuuden polttopuuta, lautoja, tukia, vaan yksi valtavan luonnonketjun päälenkkeistä. Metsät ovat planeetan keuhkot, jotka auttavat hengittämään kaikkea elävää. Yksi hehtaari metsää vuodessa puhdistaa 18 miljoonaa kuutiometriä ilmaa hiilidioksidista, imee 64 tonnia muita kaasuja ja pölyä ja toimittaa vastineeksi miljoonia kuutiometrejä happea. Ilmanpuhdistusprosessi tapahtuu diffuusion vuoksi.

Muurahaisia ​​katsellessani mietin aina, kuinka he löytävät tien kotiin heille valtavassa maailmassa. Osoittautuu, että tämän mysteerin avaa myös diffuusioilmiö. Muurahaiset merkitsevät polkunsa hajuisen nesteen pisaroilla.

Voivatko elävät organismit käyttää tuoksua kaksintaistelussa? Pitkä, pörröinen mustavalkoraitainen häntä ylhäällä, rengashäntälemur lähettää viestejä sukulaisilleen lähettämällä voimakasta hajua. Diffuusio toiminnassa! Jos kaksi kilpailevaa klaania törmäävät, urokset ojentaen häntäänsä jalkojensa välissä hierovat sitä ranteillaan, joiden rauhaset erittävät syövyttävää salaisuutta. Sitten he seisovat nelijalkain, he taivuttavat "varatun" hännän päänsä yli ja lähestyvät vihollista puhaltaen uhan hajua häneen. Joka ei pelkää, hän voitti!

Yleisin tapa hyönteisten kommunikoida on hajukemikaalit. On houkuttelevia aromeja (houkuttelevia aineita) ja on vastenmielisiä (karkottavia aineita), jotka havaitaan antenneissa olevista hajuaukoista (huokosista). Houkuttelevia aineita ovat feromonit ja hormonit. "Kuningatar on täällä", sanoo yksi mehiläispesässä olevista feromoneista. "Kasvatkaa isä tästä varauroksesta ja kasvattakaa sotilas tästä", käsky kuuluu termiittipesässä olevan feromonin läpi. Entä karkotteet? "Meitä on monia, kaikille ei riitä ruokaa, odota kasvua", seuraa haiseva signaali ensimmäisestä hyttysluukusta. Ja seuraavan sukupolven hyttysen toukat odottavat nöyrästi käskyä muuttua hyttysiksi.

Difuusion ansiosta hyönteiset löytävät ruokansa. Kasvien välissä lepattavat perhoset löytävät aina tiensä kauniiseen kukkaan. Mehiläiset, löydettyään makean esineen, hyökkäävät sitä parvellaan.

Ja kasvi kasvaa, kukkii myös heille diffuusion ansiosta. Sanotaanhan, että kasvi hengittää ja hengittää ilmaa, juo vettä ja saa erilaisia ​​mikrolisäaineita maaperästä.

Lihansyöjät löytävät saaliinsa myös diffuusion kautta. Hait ja piraijakalat haistavat verta useiden kilometrien etäisyydellä. Makean veden sekoittuminen suolaveteen jokien yhtymäkohdassa mereen perustuu diffuusioperiaatteeseen.

Kaikissa annetuissa esimerkeissä havaitaan ainemolekyylien keskinäinen tunkeutuminen, ts. diffuusio, jolla, kuten näemme, on suuri merkitys luonnossa, mutta tämä ilmiö on myös haitallinen suhteessa ympäristön saastumiseen.

III. Ihmisen toiminnan vaikutus diffuusioprosessien kulkuun luonnossa.

Ihmiskunta varmasti vaikuttaa erilaisiin ekologisiin järjestelmiin. Esimerkkejä tällaisista, useimmiten vaarallisista vaikutuksista ovat soiden ojitus, metsien hävittäminen, otsonikerroksen tuhoutuminen, jokien virtauksen suuntautuminen ja jätteiden päästäminen ympäristöön.

Diffuusiolla on valtava rooli haitallisten teollisuustuotteiden ja ajoneuvojen pakokaasujen aiheuttamassa ilmansaasteessa. Se vaikuttaa myös valtavasti jokien, merien ja valtamerten saastumiseen ihmisten aiheuttamilla jätteillä. Teollisuuden ja kotitalouksien jätevesipäästöt maailmassa ovat vuosittain kymmeniä biljoonia tonneja.
Yksi esimerkki ihmisen negatiivisesta vaikutuksesta diffuusioprosesseihin luonnossa ovat laajamittaiset onnettomuudet, joita tapahtuu eri vesistöjen altaissa. Asiantuntijoiden mukaan näin ollen noin 10 miljoonaa tonnia öljyä pääsee valtamereen vuosittain. Öljy vedessä muodostaa ohuen kalvon, joka estää kaasunvaihdon veden ja ilman välillä. Pohjalle laskeutuessaan öljy pääsee pohjasedimentteihin, missä se häiritsee pohjaeläinten ja mikro-organismien luonnollisia elämänprosesseja. Öljyn lisäksi kotitalous- ja teollisuusjätevesien vapautuminen mereen on lisääntynyt merkittävästi, ja ne sisältävät erityisesti sellaisia ​​vaarallisia saasteita, kuten lyijyä, elohopeaa ja arseenia, joilla on voimakas myrkyllisyys. Tällaisten aineiden taustapitoisuudet on monin paikoin ylittyneet jo kymmeniä kertoja.

Diffuusioilmiön vuoksi ilma saastuu eri tehtaiden jätteillä, minkä vuoksi ihmisten haitallinen jäte tunkeutuu maaperään, veteen ja vaikuttaa sitten haitallisesti eläinten ja kasvien elämään ja toimintaan. Teollisuusyritysten jne. päästöjen saastuttaman maan pinta-ala kasvaa. Yli 2 000 hehtaaria maata on teollisuus- ja kotitalousjätteiden kaatopaikoilla. Yksi tällä hetkellä vaikeasti ratkaistavista kysymyksistä on teollisuusjätteiden, myös myrkyllisten, hävittäminen.

Kiireellinen ongelma on pakokaasujen, eri tehtaiden ilmakehään päästämien haitallisten aineiden käsittelytuotteiden, aiheuttama ilman saastuminen. Jotkut lääketieteelliset tutkimukset ovat osoittaneet yhteyden hengityselinten ja ylempien hengitysteiden esiintyvyyden ja ilman tilan välillä. Hengitystiesairauksien tason indikaattorin ja haitallisten aineiden ilmakehään päästöjen määrän välillä on suora yhteys. Näillä diffuusioesimerkeillä on haitallinen vaikutus erilaisiin luonnossa tapahtuviin prosesseihin.

Akateemikko V. I. Vernadsky varoitti puoli vuosisataa sitten mahdollisista seurauksista ihmisen laajenevan tunkeutumisen luontoon: "Ihmisestä on tulossa geologinen voima, joka pystyy muuttamaan Maan pintaa." Tämä varoitus oli profeetallisesti perusteltu. Ihmisen toiminnan seuraukset ilmenevät luonnonvarojen ehtymisessä, biosfäärin saastumisessa teollisuusjätteillä, luonnollisten ekosysteemien tuhoutumisessa, maapallon pinnan rakenteen muutoksissa ja ilmastonmuutoksessa.

Haluaisin toivoa, että ihmiset kiinnittävät edelleen huomiota tähän ja tekevät kaikkensa pelastaakseen planeettamme, eivätkä tuhoa sitä ...

IV. Käytännön kokeet vahvistavat teorian.

Kuinka paljon ihmeellisiä ja mielenkiintoisia asioita ympärillämme tapahtuu! Haluan oppia paljon, yrittää selittää itse. Siksi päätin tehdä sarjan kokeita, joiden aikana yritin selvittää, onko diffuusioteoria todella pätevä, löytääkö se vahvistuksen käytännössä. Mitä tahansa teoriaa voidaan pitää luotettavana vain, jos se vahvistetaan toistuvasti kokeellisesti.

4.1. Kokemus numero 1. Ota kaksi koeputkea: toinen puoli täynnä vettä, toinen puoli täynnä hiekkaa. Kaada vettä koeputkeen, jossa on hiekkaa. Veden ja hiekan seoksen tilavuus koeputkessa on pienempi kuin veden ja hiekan tilavuuksien summa.

4.2. Kokemus numero 2. Täytä pitkä lasiputki puoliksi vedellä ja kaada sitten värillistä alkoholia päälle. Merkitse putken nesteiden kokonaismäärä kumirenkaalla. Veden ja alkoholin sekoittamisen jälkeen seoksen tilavuus pienenee.

(Kokeet 1 ja 2 osoittavat, että aineen hiukkasten välillä on rakoja; diffuusion aikana ne täyttyvät ainehiukkasilla - alien.)

4.3. Koe nro 3 Nesteiden diffuusioilmiön havainnointi.

Kohde : tutkia diffuusiota nesteessä. Tarkkaile kaliumpermanganaatin palasten liukenemista veteen vakiolämpötilassa (t = 20 °C)

Laitteet ja materiaalit : vesipullo, lämpömittari, kaliumpermanganaatti.

Otin palan kaliumpermanganaattia ja astian puhtaalla vedellä, jonka lämpötila oli 22 ° C. Laitoin astiaan palan kaliumpermanganaattia ja aloin tarkkailla mitä tapahtui. 1 minuutin kuluttua astiassa oleva vesi alkaa muuttua väriksi. Vesi on hyvä liuotin. Vesimolekyylien vaikutuksesta kamolekyylien väliset sidokset tuhoutuvat.
Kokeen alusta on kulunut 18 minuuttia. Veden väri muuttuu voimakkaammaksi. Vesimolekyylit tunkeutuvat kaliumpermanganaattimolekyylien väliin ja rikkovat vetovoimat. Samanaikaisesti molekyylien välisten vetovoimien kanssa hylkivät voimat alkavat toimia ja sen seurauksena kiinteän aineen kidehila tuhoutuu. Kaliumpermanganaatin liuotusprosessi on ohi. Kokeen kesto on 1 tunti 27 minuuttia. Vesi muuttui täysin punaiseksi.

Onnistuu johtopäätös että diffuusioilmiö nesteessä on pitkä prosessi, joka johtaa kiinteiden aineiden liukenemiseen.
Suoritettuani saman kokeen, mutta sekoittamalla vettä (ravistelemalla), olin vakuuttunut siitä, että diffuusioprosessi on paljon nopeampi (2 minuuttia).

4.4 Koe nro 4 Diffuusionopeuden lämpötilariippuvuuden tutkiminen.

Kohde : tutkia kuinka veden lämpötila vaikuttaa diffuusionopeuteen.

Laitteet ja materiaalit : lämpömittarit - 2 kpl, sekuntikello - 1 kpl, kartiot - 4 kpl, tee, kaliumpermanganaatti.

: (kokemus teen valmistamisesta alkulämpötilassa 20 °C ja lämpötilassa 91 °C kahdessa lasissa
Otimme kaksi astiaa vedellä t=20°C ja t=91°C. Tästä kokeesta voimme päätellä, että lämpötila vaikuttaa diffuusionopeuteen: mitä korkeampi lämpötila, sitä suurempi diffuusionopeus.

Sain samat tulokset, kun otin 2 lasillista vettä teen sijaan. Yhdessä niistä oli huoneenlämpöistä vettä, toisessa kiehuvaa vettä.

Pudotin jokaiseen lasiin saman määrän kaliumpermanganaattia. Lasissa, jossa veden lämpötila oli korkeampi, diffuusioprosessi eteni paljon nopeammin.

Siksi diffuusionopeus riippuu lämpötilasta - mitä korkeampi lämpötila, sitä voimakkaampaa diffuusiota tapahtuu.

4.5. Kokemus nro 5 Kaasujen diffuusioilmiön havainnointi.

Kohde: kaasun diffuusion muutosten tutkimus ilmassa riippuen huoneen lämpötilan muutoksista.

Laitteet ja materiaalit : sekuntikello, hajuvesi, lämpömittari.

Kokemuksen ja tulosten kuvaus : Tutkin hajuveden hajun leviämisaikaa huoneessa V = 60m 3 lämpötilassa t = +15 0 (huone saatettiin tuuletuksella haluttuun lämpötilaan). Aikaa mitattiin hajun leviämisen alusta huoneessa siihen asti, kunnes saavutettiin selvä herkkyys ihmisillä, jotka seisoivat 5 m:n etäisyydellä tutkittavasta kohteesta (hajuvesi). Sitten huone tuuletettiin perusteellisesti ja 3 tuntia tämän kokeen jälkeen lämpötila nostettiin 20 0 C:een. Sitten koe toistettiin nostaen lämpötila 25 0 C:een. Kaikille saaduille tiedoille määritettiin aritmeettinen keskiarvo. Kokeen tiedot annoin taulukkoon.

t 0 tiloissa	+15 0	+20 0	+25 0
Hajuveden leviämisaika, s
Kokeiden määrä

Jos oletetaan, että diffuusioprosessit ovat suoraan verrannollisia hajuveden hajun leviämisaikaan huoneessa, niin tämän tutkimuksen tuloksena on mahdollista paljastaa hajun hajun leviämisajan riippuvuus. hajuvesi huoneessa ja siten diffuusionopeus ilman lämpötilan muutoksissa.

Saadut tiedot osoittavat, että hajuveden hajun leviämisnopeus riippuu huoneen lämpötilan noususta seuraavasti: lämpötilan noustessa +15 0:sta 5 0:een tämä parametri laski 8,9 sekuntia. Tämä osoittaa, että haju leviää nopeammin. Kun huonelämpötila nousi edelleen 5 0 (25 0 asti), se laski 15,3 sekuntia, mikä osoittaa hajun leviämisen kiihtymistä. Siten hajuveden hajun leviämisen aikaindikaattoreiden analyysi huoneessa osoitti, että diffuusio kiihtyy lämpötilan noustessa.

Johtopäätös : Mitä korkeampi kaasujen lämpötila, sitä nopeammat diffuusioprosessit. Esimerkiksi kun eri yritysten putkista (tai autojen pakoputkista) vapautuu kuumia kaasuja, nämä ihmisten ja eläinten terveydelle haitalliset aineet leviävät erittäin nopeasti. Kesällä se tapahtuu vielä nopeammin.

^ 4.6. Koe nro 6 Veden pinnalla olevien erilaisten aineiden vaikutus diffuusioprosessiin

Kohde : tutkia, miten erilaiset veden pinnalla olevat aineet vaikuttavat veden haihtumisnopeuteen ja tehdä johtopäätös diffuusionopeudesta.

Laitteet ja materiaalit : lämpömittarit - 3 kpl, sekuntikello - 1 kpl, lautaset vedellä - 3 kpl, kerosiini, kasviöljy.

Kokemuksen ja tulosten kuvaus : Kaadoin samanmassaista ja samanlämpöistä vettä (36 astetta) lautasille, sitten jätin ensimmäiseen lautaseen vettä (5 ml), toiseen kerosiinia (5 ml) ja kolmanteen kasviöljyä (5 ml). Kokemuksemme mukaan kasviöljy jäljitteli öljyä. Aika kirjattiin, kaikkiin nesteisiin sijoitetuista lämpömittareista otettiin 10 minuutin välein lukemat. Mittaustulokset kirjataan taulukkoon.

Ajat	Puhtaan veden lämpötila	Veden lämpötila kerosiinilla	Veden lämpötila kasviöljyllä

Haihtuminen vapauttaa yksittäisiä molekyylejä vedestä. Koska bensiinin, kerosiinin ja kasviöljyn kalvolla peitetty vesi jäähtyy hitaammin, voidaan sanoa, että happimolekyylien on vaikeampi poistua vedestä.

Johtopäätös : erilaisten aineiden läsnä ollessa veden pinnalla - diffuusioprosessi on hitaampi. Joten ympäristössä läikkynyt öljy häiritsee diffuusioprosesseja ja voi johtaa ei-toivottuihin ympäristövaikutuksiin.

V. Sosiologinen tutkimus.

Kyselyn tarkoitus : kiinnittää ihmisten huomion ympäristöongelmaan sekä selvittää, miten he saavat tietoa tästä ongelmasta ja mitä he tekevät kotitalouksien tasolla sen ratkaisemiseksi.

Joo. Ei. Vaikea vastata

Joo. Ei. Vaikea vastata

Joo. Ei. Vaikea vastata

Joo. Ei. Vaikea vastata

Joo. Ei. Vaikea vastata

Joo. Ei. Vaikea vastata

Joo. Ei. Vaikea vastata

5.1. Metodologia sosiologisen tutkimuksen tekemiseksi ekologian ongelmasta

Haastattelin ihmisiä valmiiksi suunnitellulla kyselylomakkeella, valmiit odotetut vastaukset annettiin tehtäviin.

Kysely tehtiin nimettömänä. Kyselyyn osallistui 20 aikuista ja 20 koululaista 7-10 luokilta. Haastateltiin sekä tuttuja (useimmat) että satunnaisia ​​ohikulkijoita kadulla.

5.2. Tulosten analyysi

Sosiologisen tutkimuksen tulokset osoittivat, että aikuiset ovat useammin huolissaan ympäristöongelmista. Joten haastattelemistamme aikuisista kysymykseen: "Vaikuttaako diffuusio ekologiaan?" 45 % aikuisista vastasi myöntävästi ja 3 kertaa vähemmän - 15 % koululaisista ja kielteisesti - 35 % aikuisista ja 70 % koululaisista. Tästä syystä koulun opetussuunnitelmassa ei kiinnitetä riittävästi huomiota tähän ongelmaan. Yleisesti ottaen 30 % vastaajista ajattelee tätä asiaa ja 45 % ei ajattele sitä.

On mahdollista, että aikuiset kyselyn nimettömyydestä huolimatta halusivat näyttää meistä "oikeammalta", mutta kenties he joutuvat käsittelemään ympäristöongelmia useammin jokapäiväisessä elämässä.

Kyselyn perusteella voidaan tehdä seuraavaa: johtopäätökset:

1. Kylämme asukkaat eivät kiinnitä riittävästi huomiota ekologiseen ongelmaan.

2. Aikuiset ajattelevat tätä ongelmaa useammin.

3. Kyselyn aikana monet ihmiset miettivät ensin diffuusioprosessien ongelmaa ja niiden roolia ekologiassa.

VI. Johtopäätös

Ihmisten aiheuttaman vaikutuksen (ihmisen taloudellisen toiminnan) laajuuden lisääntymisen vuoksi biosfäärin tasapaino häiriintyy, mikä voi johtaa peruuttamattomiin prosesseihin ja herättää kysymyksen elämän mahdollisuudesta planeetalla. Tämä johtuu teollisuuden, energian, liikenteen, maatalouden ja muun ihmisen toiminnan kehityksestä. Vakavia ympäristöongelmia on noussut jo ennen ihmiskuntaa, ja ne vaativat välittömiä ratkaisuja.

Kuten työstä näkyy, diffuusioprosessit ovat avainasemassa ekosysteemien tasapainon ylläpitämisessä. Diffuusion ilmeneminen on osoitettu eri tieteen ja teknologian aloilla, elollisessa ja elottomassa luonnossa tapahtuvissa prosesseissa. Diffuusiolla on suuri merkitys ihmisten ja eläinten elämässä, ilman tätä ilmiötä elämä maapallolla olisi mahdotonta. Mutta valitettavasti ihmisillä on toimintansa seurauksena usein negatiivinen vaikutus luonnon luonnollisiin prosesseihin.

Työssä asetetut tavoitteet ja tavoitteet saavutin. Pystyin tekemään tutkimuksen diffuusioprosesseista, kokeilu osoitti hyvän sopivuuden teorian ja käytännön välillä. Oli myös mahdollista osoittaa diffuusion laaja soveltaminen ympäröivään maailmaan.

Lopuksi haluan todeta, että maassamme ei kiinnitetä riittävästi huomiota ympäristöturvallisuusongelmaan, minkä kysely osoitti.

Toivon työni auttavan muita opiskelijoita ymmärtämään paremmin niin mielenkiintoista ja tärkeää ilmiötä kuin diffuusio ja edistämään kiinnostuksen kehittymistä fysiikkaa kohtaan.

VII. Luettelo käytetystä kirjallisuudesta

1. Astafurov V.I., Busev A.I. Aineen rakenne: Kirja. Opiskelijoille. M.: Enlightenment, 1983

   Alekseev S.V., Gruzdeva M.V., Muravyov A.G., Gushchina E.V. Työpaja ekologiasta. M. AO. MDS, 1996

   Biofysiikka fysiikan tunneilla. Työkokemuksesta. M., "Enlightenment", 1984

   A.I. Kitaygorodsky. Johdatus fysiikkaan. Kustantaja "Science", 1979

   Ryzhenkov A.P. Fysiikka. Ihmisen. Ympäristö. M. Enlightenment, 1996

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

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

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

Sosiologinen tutkimus.

1. Vaikuttaako diffuusio ympäristöön?
2. Ovatko ympäristötiedot tärkeitä sinulle henkilökohtaisesti?
3. Onko luontoa mielestäsi mahdollista suojella?
4. Ajatteletko ongelmaamme?
5. Oletko valmis osallistumaan ympäristön parantamiseen ennakkomaksua vastaan?
6. Haluatko muuttaa ympäristöä parempaan suuntaan?
7. Haluatko saada lisätietoa ekologiasta?

ARVOSTELU

Esitetty työ on omistettu teemalle "Diffuusion ekologiset näkökohdat".
Tämän tutkimuksen ongelmalla on merkitystä nykymaailmassa.
On huomattava ongelman suuri merkitys ja riittämätön käytännön kehittäminen lukion fysiikan kursseilla, mikä määrää tämän tutkimuksen kiistattoman uutuuden.
Osana tämän tavoitteen saavuttamista kirjoittaja asetti ja ratkaisi seuraavat tehtävät:
1. Perustele teoreettiset näkökohdat ja paljasta "diffuusio" luonne;
2. Näytä ongelman merkitys nykyaikaisissa olosuhteissa;

3. Tarkista teoria käytännössä suorittamalla sarja kokeita;
4. Määritä tämän aiheen kehityssuuntaukset.

Teos on rakenteeltaan perinteinen ja sisältää johdannon, pääosan, johtopäätöksen ja bibliografian.
Johdannossa perustellaan aiheen valinnan relevanssi, asetetaan tutkimuksen päämäärä ja tavoitteet sekä kuvataan tutkimusmenetelmät. Ensimmäinen luku paljastaa aiheen yleiset kysymykset, määrittelee peruskäsitteet. Toisessa luvussa pohditaan tarkemmin kysymystä siitä, missä tarkalleen voimme havaita diffuusioilmiön ja mitä sovellusta se löytää. Kolmas luku on omistettu ihmisen toiminnan vaikutukselle diffuusioprosessien kulkuun luonnossa. Neljäs luku on luonteeltaan käytännöllinen ja yksittäisten kokeiden perusteella analysoidaan teoreettisia johtopäätöksiä sekä näkymiä ja kehityssuuntia. Viides luku sisältää sosiologisen tutkimuksen, jonka perusteella kirjoittaja tekee johtopäätöksiä ongelman merkityksellisyydestä.
Tutkimuksen tulosten perusteella paljastettiin useita käsiteltävään aiheeseen liittyviä ongelmia ja tehtiin johtopäätöksiä aiheen jatkotutkimuksen tarpeesta. Aihe on täysin julkistettu suunnitelman mukaisesti.

Aiheesta "Diffuusion ympäristönäkökohdat" kirjoitettaessa tietolähteinä olivat perusopetuskirjallisuus, alan suurimpien ajattelijoiden perustavanlaatuiset teoreettiset teokset, merkittävien kotimaisten ja ulkomaisten kirjailijoiden käytännön tutkimuksen tulokset, artikkelit ja katsaukset erikois- ja aikakauslehdissä, hakuteokset, muut asiaankuuluvat tietolähteet.