הודעה על נושא הדיפוזיה. תופעה מדהימה - דיפוזיה! "תלות הדיפוזיה בטמפרטורה"

עצם המילה "דיפוזיה" ממוצא לטיני - "diffusio" בלטינית פירושה "התפשטות, פיזור". בפיזיקה, דיפוזיה מתייחסת לתהליך של חדירת מיקרו-חלקיקים כאשר חומרים שונים באים במגע. ההגדרה האקדמית של מהי דיפוזיה היא כדלקמן: "דיפוזיה היא חדירה הדדית של מולקולות של חומר אחד למרחבים הבין-מולקולריים של חומר אחר עקב תנועתן הכאוטית והתנגשותן זו בזו". מהן תכונות הדיפוזיה, הסיבות להתרחשותה, כיצד תהליך זה מתבטא בחומרים שונים, קרא על כך להלן.

סיבות להתפשטות

הסיבה לדיפוזיה היא תנועה תרמית של חלקיקים (אטומים, מולקולות, יונים וכו').

כדי להבין ביתר פירוט כיצד פועלים מנגנוני דיפוזיה, הבה נבחן את התופעה באמצעות דוגמה ספציפית. אם אתה לוקח אשלגן פרמנגנט (הידוע בכינויו אשלגן פרמנגנט) (KMnO 4) ותמוסס במים (H 2 O), אז פרמנגנט אשלגן יתפרק ל-K + ו-MnO 4 - כתוצאה מניתוק. כמו כן, חשוב לציין שמולקולת המים מקוטבת ומתקיימת כיוני H+ – OH- מקושרים.

עקב התמוססות אשלגן פרמנגנט במים, תתרחש תנועה כאוטית של יונים של שני החומרים, כתוצאה מכך יוני המים המקושרים ישנו את צבעם ויפנו מקום ליונים אחרים שטרם הגיבו. מים ישנו את צבעם וירכשו תכונות ספציפיות. תתרחש פיזור בין מים לאשלגן פרמנגנט.

כך נראה התהליך באופן סכמטי.

יתר על כן, החלקיקים הנעים במהלך הדיפוזיה תמיד מתפשטים באופן שווה בכל הנפח המסופק. תהליך הדיפוזיה עצמו לוקח קצת זמן.

כמו כן, חשוב לדעת שתופעת הדיפוזיה אינה מתרחשת עם כל החומרים. לדוגמה, אם מים מעורבבים לא עם אשלגן פרמנגנט, אלא עם שמן, אז לא תהיה דיפוזיה ביניהם, שכן מולקולות השמן הן ניטרליות מבחינה חשמלית. יצירת קשר כלשהו עם מולקולות מים תימנע על ידי קשרים חזקים בתוך מולקולת השמן.

ראוי גם לציין שקצב הדיפוזיה יגדל משמעותית עם עליית הטמפרטורה, וזה די הגיוני, שכן עם עליית הטמפרטורה, מהירות התנועה של חלקיקים בתוך חומר תגדל וכתוצאה מכך הסיכוי של חדירתם למולקולות של חומר אחר גוברת.

נוסחת דיפוזיה

תהליך הדיפוזיה במערכת דו-רכיבית נכתב באמצעות חוק פיק והמשוואה המתאימה:

במשוואה זו, J הוא צפיפות החומר, D הוא מקדם הדיפוזיה, ו-ac/dx הוא שיפוע הריכוז של שני החומרים.

מקדם הדיפוזיה הוא כמות פיזיקלית ששווה מספרית לכמות של חומר מתפזר שחודר ליחידת זמן דרך משטח יחידה אם הפרש הצפיפות בשני משטחים הממוקמים במרחק שווה ליחידת אורך שווה לאחד. חשוב לציין שמקדם הדיפוזיה תלוי בטמפרטורה.

דיפוזיה במוצקים

במוצקים, הדיפוזיה מתרחשת לאט מאוד, אם בכלל. אחרי הכל, מוצקים מאופיינים בנוכחות, וכל החלקיקים מסודרים.

דוגמה לדיפוזיה של מוצקים היא זהב ועופרת. ממוקמים במרחק של מטר אחד מהשני, בטמפרטורת החדר של 20 מעלות צלזיוס, חומרים אלה יחדרו זה לזה בהדרגה, אבל הכל יעבור לאט מאוד, דיפוזיה כזו תהיה מורגשת לא לפני 4-5 שנים.

פיזור בנוזלים

קצב הדיפוזיה בנוזלים גבוה פי כמה מאשר במוצקים. הקשרים בין חלקיקים בנוזל חלשים הרבה יותר (בדרך כלל האנרגיה שלהם מספיקה ליצירת טיפות לכל היותר), ושום דבר לא מפריע לחדירה הדדית של חלקיקים למולקולות של שני חומרים.

נכון, כמה מהר תתרחש הדיפוזיה תלויה באופי ובעקביות של הנוזלים, בתמיסות עבות יותר היא מתרחשת לאט יותר, כי ככל שהנוזל סמיך יותר, הקשרים בין מולקולות בו חזקים יותר וקשה יותר למולקולות ולחלקיקים. לחדור אחד לשני. לדוגמה, ערבוב של שתי מתכות נוזליות יכול לקחת מספר שעות, בעוד ערבוב מים ואשלגן פרמנגנט (מהדוגמה לעיל) מסתיים תוך דקה.

דיפוזיה בגזים

בגזים, הדיפוזיה מתרחשת אפילו מהר יותר מאשר בנוזלים, אין כמעט קשרים בין חלקיקי החומרים הגזים, וחלקיקים שאינם קשורים בשום צורה מתערבבים בקלות זה עם זה, חודרים למולקולות של גזים אחרים. ניתן לבצע התאמות קלות בדיפוזיה של גזים בלבד.

דוגמאות של דיפוזיה בעולם הסובב

דרך דיפוזיה:

• ההרכב האחיד של האוויר האטמוספרי סמוך לפני השטח של הפלנטה שלנו נשמר,
• תזונה צמחית מתרחשת
• נשימה של בני אדם ובעלי חיים.

מתבצע תהליך ביולוגי משמעותי, כולל בעזרת דיפוזיה: כידוע, הודות לאנרגיית אור השמש, המים מתפרקים על ידי הכלורופילים לרכיבים, המשתחררים במקביל, נכנסים לאטמוספירה ונספגים על ידי כל אורגניזם חי. אז, עצם תהליך ספיגת החמצן על ידי בני אדם ובעלי חיים, וחילוף החומרים של צמחים, כל זה נתמך על ידי דיפוזיה, שבלעדיה החיים עצמם לא יכלו להתקיים.

אבל זה באופן גלובלי, בדברים פשוטים יותר, אנו יכולים לראות דיפוזיה:

• בגינה, שבה הפרחים מדיפים את ריחם באמצעות דיפוזיה (החלקיקים שלהם מתערבבים עם חלקיקי האוויר שמסביב).
• על ידי המסת סוכר בתה או קפה, תה או קפה הופכים למתוקים באמצעות דיפוזיה.
• כאשר חותכים בצל, העיניים שלך יתחילו לדמוע, זה גם בגלל דיפוזיה, מולקולות בצל מתערבבות עם מולקולות אוויר והעיניים שלך מגיבות לכך.

אפשר להביא עוד דוגמאות רבות כאלה.

דיפוזיה, וידאו

ולבסוף, סרטון חינוכי על נושא המאמר שלנו.

מאמר זה זמין באנגלית - .

פבלובה דריה אלכסנדרובנה

במהלך הפרויקט הזה, נשקל מושג כמו דיפוזיה, ואיזה תפקיד הוא ממלא בחיי בני אדם ובעלי חיים.

הטבע עושה שימוש נרחב באפשרויות הגלומות בתהליך חדירת הדיפוזיה. הדיפוזיה ממלאת תפקיד חיוני בספיגת ההזנה והחמצן של הדם שאנו נושמים, בכל מקום אנו רואים את הביטוי של הדיפוזיה הכל-יכולה והאוניברסלית.

בחקר הדיפוזיה, הגענו למסקנה שהיא קיימת בכל תחומי החיים האנושיים, ללא תופעה זו, החיים על פני כדור הארץ יהיו בלתי אפשריים.

הורד:

תצוגה מקדימה:

מוסד חינוכי תקציבי עירוני
בית ספר תיכון מס' 11 בפבלובו

פרויקט פיזיקה

"פיזור סביבנו."

מְבוּצָע:
תלמיד כיתה יא
פבלובה דריה
אלכסנדרובנה
מְפַקֵחַ:
Treskova M.V.

2015

הקדמה

1.1 הגדרת דיפוזיה

1.2 תולדות הגילוי

II. תופעת הדיפוזיה, מהותה

2.1 תיאור תהליך הדיפוזיה

2.2 הסבר על תופעת הדיפוזיה

2.3. דפוסי דיפוזיה

III. ערך דיפוזיה

3.1 תפקיד הדיפוזיה בטבע.

3.2 תפקיד הדיפוזיה בהשגת פתרונות.

3.3 פיזור וביטחון אנושי.
3.4.יישום דיפוזיה ברפואה. מכשיר "כליה מלאכותית"

3.5 אוסמוזה. יישום מעשי של אוסמוזה

3.6.יישום דיפוזיה בטכנולוגיה ובחיי היומיום

3.7 ביטוי מזיק של דיפוזיה

IV. חלק מעשי.

4.1 ערכו ניסויים

V. מסקנה

VI. רשימה של ספרות משומשת

מבוא.

בחיי היומיום שלנו, לפעמים אנחנו לא מבחינים בתופעות פיזיות מסוימות. למשל, מישהו פתח בקבוק בושם, ואנחנו, אפילו במרחק רב, נרגיש את הריח הזה. מטפסים במדרגות לדירה שלנו, נוכל להריח את האוכל שבושל בבית. אנחנו מפילים שקית של עלי תה לתוך כוס מים חמים, ואנחנו אפילו לא שמים לב איך עלי התה צובעים את כל המים בכוס.
אז, כפי שניחשתם, בעבודה שלי אדבר עלעל דיפוזיה.

ריכוך (בלטינית diffusio - התפשטות, התפשטות, פיזור, אינטראקציה) -תופעה שבה יש חדירה הדדית של מולקולות של חומר אחד בין מולקולות של אחר.

מַטָרָה:
חקר תהליך הדיפוזיה
להסביר את משמעותו בחיינו, להתבונן בביטוייו
תיאור של תכונות שימושיות ומזיקות
תיאור של המשמעות של תהליך זה בחיינו
משימות עבודה:
להרחיב את הידע שלנו
להסביר את תהליך הדיפוזיה
להוכיח את קיומו של תהליך זה
לדבר על איפה אנחנו יכולים לראות דיפוזיה
לחשוף את תכונות הדיפוזיה.
משמעות העבודה.
המשמעות המעשית של עבודת המחקר שלי טמונה בעובדה שהתוצאות שהתקבלו יעזרו בלימוד נושא זה בבית הספר, ימשכו יותר תשומת לב של תלמידי בית הספר לתהליך פיזי זה.

גילוי של דיפוזיה.

בשנת 1827, בראון ערך מחקר על אבקה צמחית. הוא, במיוחד, התעניין כיצד אבקה מעורבת בתהליך ההפריה. פעם הוא הסתכל תחת מיקרוסקופ שבודד מתאי אבקה של צמח בצפון אמריקהקלארקיה פולצ'לה (Pretty Clarkia) גרגרי ציטופלזמה מוארכים תלויים במים. לפתע ראה בראון שהגרגרים הקשים הקטנים ביותר, שבקושי ניתן לראותם בטיפת מים, רועדים ללא הרף ונעים ממקום למקום. הוא מצא שהתנועות הללו, לדבריו, "אינן קשורות לא לזרימות בנוזל או לאידוי ההדרגתי שלו, אלא הן טבועות בחלקיקים עצמם".

התצפית של בראון אושרה על ידי מדענים אחרים. החלקיקים הקטנים ביותר התנהגו כאילו הם חיים, וה"ריקוד" של החלקיקים הואץ עם עליית הטמפרטורה והקטנת גודל החלקיקים והאט בבירור כאשר המים הוחלפו במדיום צמיג יותר. התופעה המדהימה הזו מעולם לא פסקה: ניתן היה לצפות בה במשך זמן רב באופן שרירותי. בתחילה, בראון אפילו חשב שיצורים חיים באמת נכנסו לתחום המיקרוסקופ, במיוחד מכיוון שאבקה היא תאי הנבט הזכריים של הצמחים, אבל חלקיקים מצמחים מתים, אפילו מאלה שיובשו מאה שנים קודם לכן בצמחים, הובילו גם הם. ואז בראון חשב אם אלו הן "המולקולות היסודיות של יצורים חיים", אשר חוקר הטבע הצרפתי המפורסם ז'ורז' בופון (1707–1788), מחבר הספר בן 36 הכרכים.היסטוריה טבעית. הנחה זו נפלה כאשר בראון החל לחקור עצמים דוממים לכאורה; בהתחלה זה היה חלקיקי פחם קטנים מאוד, כמו גם פיח ואבק מהאוויר הלונדוני, ואז חומרים אורגניים טחונים דק: זכוכית, מינרלים רבים ושונים. "מולקולות פעילות" היו בכל מקום: "בכל מינרל", כתב בראון, "שהצלחתי לטחון לאבק עד כדי כך שניתן היה להשהות אותו במים למשך זמן מה, מצאתי, בכמות גדולה או קטנה יותר, מולקולות אלו. .

אני חייב לומר שלבראון לא היה אף אחד מהמיקרוסקופים העדכניים ביותר. במאמרו הוא מדגיש במיוחד שהיו לו עדשות דו קמורות רגילות, בהן השתמש במשך כמה שנים. ובהמשך כותב: "לאורך כל המחקר המשכתי להשתמש באותן עדשות איתן התחלתי לעבוד, על מנת לתת יותר שכנוע לאמירות שלי ולהנגיש אותן ככל האפשר לתצפיות רגילות".

מחקר נוסף על דיפוזיה.

ג'יי נולט (1748) - פתיחת דיפוזיה של נוזל דרך המחיצה.

ג'יי נולט (1748) - גילוי של אוסמוזה.

סְפִיגָה- תהליך של דיפוזיה חד כיוונית דרך קרום חדיר למחצה של מולקולות ממס לעבר ריכוז גבוה יותר של המומס (ריכוז נמוך יותר של הממס).

א.פיק (1855) - חוק הדיפוזיה.

ג'יי סטפן (1871) - תורת הדיפוזיה של גזים

ג'יי מקסוול (1866) -תורת ההעברה באופן כללי (דיפוזיה, הולכת חום, חיכוך פנימי)

ק. נוימן (1872) - חיזוי דיפוזיה תרמית

ב. פדרסן (1873) - גילוי של דיפוזיה תרמית.

תופעת הדיפוזיה, מהותה.

כידוע, המולקולות של כל חומר נמצאות במרחק מסוים זו מזו ונעות כל הזמן באקראי. לכן מולקולות בודדות, למשל אמוניה, הנעות באקראי, חודרות לתוך הרווחים בין מולקולות האוויר, מתנגשות בהן ובכך מתרחקות יותר ויותר מהמקור, כלומר. ממבחנה פתוחה עם אמוניה.תנועה זו היא מתמשכת ולא קבועה. מולקולות האמוניה מתנגשות במולקולות הגזים המרכיבות את האוויר, משנות את כיוון תנועתן פעמים רבות ונעות באקראי ומתפזרות בחדר.זוהי תופעת הדיפוזיה.

הדיפוזיה בגזים ובנוזלים קלה ומהירה יותר מאשר דיפוזיה במוצקים, שכן המולקולות בגזים ובנוזלים, בהתאמה, נעות בחופשיות רבה יותר, והמרחק ביניהן גדול יותר מאשר במוצק.

תנועת החלקיקים במהלך הדיפוזיה אקראית לחלוטין, כל כיווני העקירה סבירים באותה מידה.
מכיוון שחלקיקים נעים בגזים, נוזלים ומוצקים, מתאפשרת דיפוזיה בחומרים אלו. דיפוזיה היא העברת חומר עקב יישור ספונטני של ריכוז לא הומגני של אטומים או מולקולות מסוגים שונים. אם חלקים של גזים שונים מוכנסים לתוך הכלי, אז לאחר זמן מה כל הגזים מתערבבים באופן שווה: מספר המולקולות מכל סוג ליחידת נפח של הכלי יהפוך קבוע, והריכוז יתאזן.

פיזור מוסבר כדלקמן. ראשית, בין שני הגופים, הממשק בין שני המדיה נראה בבירור (איור 1א). ואז, בשל תנועתם, חלקיקים בודדים של חומרים הממוקמים ליד הגבול מחליפים מקומות.

הגבול בין החומרים מיטשטש (איור 1ב). לאחר שחדרו בין חלקיקי חומר אחר, החלקיקים של הראשון מתחילים להחליף מקומות עם החלקיקים של השני, שנמצאים בשכבות עמוקות יותר ויותר. הממשק בין חומרים הופך מעורפל עוד יותר. בשל התנועה הרציפה והאקראית של חלקיקים, תהליך זה מוביל בסופו של דבר לעובדה שהתמיסה בכלי הופכת להומוגנית (איור 1c).

א ב ג
איור.1. הסבר על תופעת הדיפוזיה.

קצב דיפוזיהגדל עם עליית הטמפרטורה.
בואו נפנה לחוויה.שתי כוסות מלאות במים, אבל אחת קרה והשנייה חמה. טובלים את שקיות התה בכוסות בו זמנית. קל לראות שבמים חמים, תה צובע את המים מהר יותר, הדיפוזיה מתקדמת מהר יותר. קצב הדיפוזיה עולה עם עליית הטמפרטורה, מכיוון שהמולקולות של גופים המקיימים אינטראקציה מתחילות לנוע מהר יותר.

הדיפוזיה מתרחשת הכי מהירה בגזים, הכי איטית בנוזלים והכי איטית במוצקים. העובדה היא שבגזים ובנוזלים הסוג העיקרי של תנועה תרמית של חלקיקים מוביל לערבוב שלהם, אבל במוצקים, בגבישים, שבהם אטומים עושים רעידות קטנות סביב המיקום של צומת סריג, לא.

ערך דיפוזיה.

תפקיד הדיפוזיה בטבע.

תופעת הדיפוזיה משחקת תפקיד חשוב בטבע. לדוגמה, עקב דיפוזיה, נשמר הרכב אחיד של אוויר אטמוספרי בקרבת פני כדור הארץ. עצים משחררים חמצן וסופגים פחמן דו חמצני באמצעות דיפוזיה. שורשי הצמחים לוכדים את החומרים הדרושים לצמח ממי הקרקע עקב זרימת הדיפוזיה אל השורשים. תהליכים פיזיולוגיים רבים המתרחשים בגוף האדם מבוססים על תופעת הדיפוזיה: כמו נשימה, ספיגת חומרי הזנה במעיים וכו'.

בעזרת דיפוזיה מתפשטים באוויר חומרים גזים שונים: למשל עשן של שריפה מתפשט למרחקים ארוכים.
התוצאה של תופעה זו עשויה להיות השוואת הטמפרטורה בחדר במהלך האוורור. באותו אופן, זיהום אוויר מתרחש במוצרים תעשייתיים מזיקים ובגזי פליטה של ​​כלי רכב. הגז הדליק הטבעי בו אנו משתמשים בבית הוא חסר צבע וריח. במקרה של נזילה אי אפשר להבחין בכך, לכן בתחנות החלוקה מערבבים את הגז עם חומר מיוחד בעל ריח חד ולא נעים המורגש בקלות על ידי אדם.

בשל תופעת הדיפוזיה, השכבה התחתונה של האטמוספירה - הטרופוספירה - מורכבת מתערובת של גזים: חנקן, חמצן, פחמן דו חמצני ואדי מים. בהעדר דיפוזיה, הריבוד יתרחש תחת פעולת הכבידה: בתחתית תהיה שכבה של פחמן דו חמצני כבד, מעליה - חמצן, מעל - חנקן וגזים אינרטים.

בשמיים אנו רואים גם את התופעה הזו. עננים מתפזרים הם גם דוגמה של דיפוזיה, ועד כמה פ' טיוצ'ב אמר על כך בדיוק: "עננים נמסים בשמיים..."

בנוזלים, הדיפוזיה מתקדמת לאט יותר מאשר בגזים, אך ניתן להאיץ תהליך זה על ידי חימום. לדוגמה, על מנת להחמיץ מלפפונים במהירות, יוצקים אותם במלח חמה. אנו יודעים שסוכר מתמוסס לאט יותר בתה קר מאשר בתה חם.

בקיץ, בצפייה בנמלים, תמיד חשבנו איך הן, בעולם הענק להן, מוצאות את הדרך הביתה. מסתבר שהתעלומה הזו נפתחת גם על ידי תופעת הדיפוזיה. נמלים מסמנות את דרכן בטיפות של נוזל מסריח.

הודות לדיפוזיה, חרקים מוצאים את מזונם. פרפרים, מתנפנפים בין צמחים, תמיד מוצאים את דרכם לפרח יפהפה. הדבורים, לאחר שמצאו חפץ מתוק, מסתערות עליו עם הנחיל שלהן.

והצמח גדל, פורח גם עבורם, בזכות הדיפוזיה. הרי אנחנו אומרים שצמח נושם ונושף אוויר, שותה מים ומקבל מיקרו-תוספים שונים מהאדמה.

טורפים גם מוצאים את טרפם על ידי דיפוזיה. כרישים מריחים דם במרחק של מספר קילומטרים, כמו גם דגי פיראנה.

האקולוגיה של הסביבה מתדרדרת עקב פליטות לאטמוספירה, למים של חומרים כימיים וחומרים מזיקים אחרים, וכל זה מתפשט ומזהם שטחים עצומים. אבל עצים משחררים חמצן וסופגים פחמן דו חמצני באמצעות דיפוזיה.
הערבוב של מים מתוקים עם מים מלוחים במפגש הנהרות לים מבוסס על עקרון הדיפוזיה. דיפוזיה של תמיסות של מלחים שונים באדמה תורמת להזנה תקינה של צמחים.

בכל הדוגמאות שניתנו, אנו רואים את החדירה ההדדית של מולקולות של חומרים, כלומר. ריכוך. תהליכים פיזיולוגיים רבים בגוף האדם והחי מבוססים על תהליך זה: כמו נשימה, ספיגה וכדומה. באופן כללי לדיפוזיה יש חשיבות רבה בטבע, אך תופעה זו מזיקה גם ביחס לזיהום הסביבה.

תפקיד הדיפוזיה בהשגת פתרונות.

תיאוריה פיזיקליתפתרונות הוצעו על ידי W. Ostwald (גרמניה) ו-S. Arrhenius (שבדיה). לפי תיאוריה זו, חלקיקי הממס והמומס (מולקולות, יונים) מפוזרים באופן שווה בכל נפח התמיסה עקב תהליכי דיפוזיה. אין אינטראקציה כימית בין הממס לבין המומס.
זה תהליכי דיפוזיה בגזים ובג'לים נוזליים נמצאים בשימוש נרחב בכימיה. למשל, להשיג פתרונות, להעשיר את האוויר בחמצן בתעשיית המתכות. דיפוזיה עומדת בבסיס תהליכים טכנולוגיים רבים: ספיחה, ייבוש, מיצוי, שיטות ממברנות להפרדת תערובות וכו'.

הבה נראה באיזו קלות מתרחשת דיפוזיה בין אוויר לגז חום (חנקן תחמוצת (NO 2 )). בואו ניקח בקבוק ונשים בתחתית סיבי נחושת (איור 2א), ואז נשפוך תמיסה של קונקרטי. HNO3 (איור 2ב). בבקבוק מתרחשת תגובה, וכתוצאה מכך גז חום (NO 2) (איור 2ג):

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

(קונצרן)

תמיסת נחושת (NO 2 )

נסורת HNO 3

א ב ג
איור 2. פיזור בין אוויר לגז חום (חנקן תחמוצת (NO 2 ).

פיזור וביטחון אנושי.
הגז הטבעי הדליק המשמש בבישול ביתי הוא חסר צבע וריח.
כדי להפוך את זרימת הגז לחדר בולטת, גז דליק מעורבב מראש עם חומרים בעלי ריח חזק.
זה מאפשר לך להבחין במהירות בנוכחות של דליפת גז בחדר.

יישום של דיפוזיה ברפואה. מכשיר "כליה מלאכותית"

לפני יותר מ-30 שנה השתמש הרופא הגרמני וויליאם קולף במכשיר "הכליה המלאכותית". מאז, הוא שימש: לטיפול חירום כרוני לשיכרון חריף; להכין חולים עם אי ספיקת כליות כרונית להשתלת כליה; לתמיכת חיים ארוכת טווח (10-15 שנים) של חולים עם מחלת כליות כרונית.
כליה מלאכותית היא מכשיר המיועד לסלק רעלים מדם האדם המצטברים בכליות כאשר הם נפגעים קשות - בדרך כלל צורות כרוניות ואקוטיות של אי ספיקת כליות.

פעולת המכשיר מבוססת על עקרונות הדיאליזה - זוהי סילוק חומרים בעלי משקל מולקולרי נמוך מתמיסות קולואידיות עקב דיפוזיה וההבדל בין הלחץ האוסמוטי משני צידי הממברנה החדירה למחצה של צלופן.

המודיאליזה היא הטיפול הפופולרי ביותר לאי ספיקת כליות מתקדמת. הליך זה מאפשר לאדם להמשיך לנהל אורח חיים פעיל, למרות העבודה הפגומה של הכליות.

סְפִיגָה. יישום מעשי של אוסמוזה.

אוסמוזה - חלחול של חומרים נוזליים דרך ממברנות של בעלי חיים או צמחים, רקמות.
כאשר שני גזים נמצאים באותו נפח, הם מתערבבים במהירות. אותו דבר קורה עם נוזלים. לדוגמה, טיפת דיו תיתן צבע קלוש לליטר שלם של מים.
באוסמוזה, החיבור מתרחש דרך ממברנות, כמו הדפנות הדקות של שורשי הצמח או דופן המעי. הקרומים מאטים את תהליך ההצטרפות, אך לא עוצרים אותו. במהלך אוסמוזה, הממברנות של אורגניזמים חיים מאפשרות לחומרים מסוימים לעבור ולשמור על אחרים. זה נקבע בחלקו על ידי מבנה החומרים עצמם. מדענים מאמינים כי במהלך אוסמוזה, חלקיקים מומסים של חומר חודרים בין מולקולות הממברנה.
חלקיקי התמיסה, במגע עם הממברנה, לוחצים עליה ויוצרים את מה שנקרא "לחץ אוסמוטי". בצד עם יותר חלקיקים מומסים יש גם לחץ אוסמוטי גבוה יותר, ולכן מתרחשת תנועה מאזורים של לחץ גבוה לאזורים של לחץ נמוך.
אבל התנועה מתבצעת בשני הכיוונים, שכן הממברנות מאפשרות לחומרים לעבור בשני הכיוונים. בגופנו, למשל, ממברנות כלי הדם מעבירות כל הזמן חומרים לשני הכיוונים. כך, מזון מעוכל נכנס לזרם הדם, ופחמן דו חמצני מוסר מהדם דרך הריאות.

יישום מעשי של אוסמוזה.שיטות הפרדת ממברנה מבוססות על קצבי מעבר שונים של מרכיבי תמיסה או תערובת גז דרך ממברנה חדירה למחצה בשל ההבדל בריכוז, בלחץ, בטמפרטורה או בפוטנציאל החשמלי משני צידי הממברנה. שיטות הפרדת ממברנות משמשות להתפלת מי מלח ושפכים, קבלת מים טהורים ביותר, הפרדת פחמימנים, ריכוז תמיסות, לרבות מוצרי מזון, חומרים פעילים ביולוגית, העשרת אוויר בחמצן. ממברנות חדירות למחצה עשויות בצורה של סרטים נקבוביים, צלחות, חוטים חלולים מפולימרים, זכוכית ומתכות. אוסמוזה הפוכה משמשת בהיפרפילטרציה - שיטה לריכוז או הפחתת מליחות של תמיסות, המורכבת באספקתן לממברנה חדירה למחצה. הממברנה מאפשרת לממס לעבור ושומרת לחלוטין או חלקית על המומס. אוסמוזה הפוכה משמשת להתפלת מי מלח ושפכים, הפרדת תערובות שקשה להפריד, שינוי איזון התגובות הכימיות.

כיום פועלים מעל 2,000 מתקני התפלה ברחבי העולם.

יישום דיפוזיה בטכנולוגיה.

תופעות דיפוזיהבשימוש נרחב בטכנולוגיה. לדוגמה, בעת מיצוי סוכר מסלק, האחרון קצוץ דק ומניחים בכלי מתכת מיוחדים (מפזרים) שדרכם עובר זרם של מים חמים. הסוכר בסלק מתפזר למים הזורמים. סוכר גבישי מבודד מהתמיסה המתקבלת.

יישום בחיי היומיום.

את תופעת הדיפוזיה ניתן להבחין בבית לעתים קרובות למדי: כאשר אנו משתמשים במנורת ארומה עם שמנים אתריים או תרסיסים לגוף או לרגליים, בשמים, אנו מרססים פירושו להרוג יתושים וזבובים בחדר, כאשר אנו מדביקים משהו או כאשר אנו מדביקים משהו. לשתות תה או קפה. בספל תה עם סוכר ופלח לימון. אנחנו מערבבים מים חמים בעזרת כפית - זה מאיץ את תהליך החדירה של מולקולות סוכר ולימון בין מולקולות מים. גם המלחה, כבישה, לפתנים - כל זה גם בגלל דיפוזיה.

ביטוי מזיק של דיפוזיה.

דיפוזיה לא תמיד טובה לאדם. למרבה הצער, יש צורך לציין את הביטויים המזיקים של תופעה זו. ארובות של מפעלים פולטות פחמן דו חמצני, תחמוצות חנקן וגופרית לאטמוספירה. נכון לעכשיו, הכמות הכוללת של פליטת הגז לאטמוספירה עולה על 40 מיליארד טון בשנה. עודף של פחמן דו חמצני באטמוספירה מסוכן לעולם החי של כדור הארץ, משבש את מחזור הפחמן בטבע ומוביל להיווצרות גשם חומצי. תהליך הדיפוזיה ממלא תפקיד חשוב בזיהום נהרות, ימים ואוקיינוסים. ההזרמה השנתית של שפכים תעשייתיים וביתיים בעולם היא כ-10 טריליון טון.
זיהום של גופי מים מביא לכך שהחיים נעלמים בהם, ויש לטהר את המים המשמשים לשתייה, וזה יקר מאוד. בנוסף, תגובות כימיות מתרחשות במים מזוהמים עם שחרור חום. טמפרטורת המים עולה, בעוד שתכולת החמצן במים יורדת, וזה רע עבור אורגניזמים מימיים. בשל עליית טמפרטורות המים, נהרות רבים אינם קופאים כיום בחורף.
כדי להפחית את פליטת גזים מזיקים מצינורות תעשייתיים, צינורות של תחנות כוח תרמיות, מותקנים מסננים מיוחדים. כדי למנוע זיהום של מקווי מים, יש צורך להקפיד שלא יזרקו אשפה, פסולת מזון, זבל וכימיקלים שונים ליד החוף.
אנו רואים עד כמה גדולה חשיבותה של הדיפוזיה בטבע הדומם, וקיומם של אורגניזמים חיים היה בלתי אפשרי אם תופעה זו לא הייתה קיימת. למרבה הצער, אנחנו צריכים להתמודד עם הביטוי השלילי של תופעה זו, אבל יש עוד הרבה גורמים חיוביים ולכן אנחנו מדברים על החשיבות הרבה של הדיפוזיה בטבע.

ערך מחקר

ניסיון מס' 1 תצפית על תופעת הדיפוזיה בנוזל.

יַעַד: תצפית על דיפוזיה בנוזל, השפעת הטמפרטורה על מהלך הדיפוזיה.
מכשירים וחומרים: כוס מים קרים, תמיסה של "ירוק מבריק", צלחת מים חמים, פיפטה.

א) "ירוק מבריק" הושמט לתוך כוס מים ונצפה כיצד מתרחש תהליך הדיפוזיה;
ב) ערכו את אותו ניסוי על ידי הנחת כוס מים בצלחת מים חמים, התהליך התרחש הרבה יותר מהר מאשר במקרה הראשון

סיכום : לאחר ניסויים, מצאנו את זהדיפוזיה נצפית בנוזלים, ועם עליית הטמפרטורה, קצב תהליך זה עולה.

ניסיון מס' 2 תצפית על תופעת הדיפוזיה בגזים.

יַעַד: תצפית על דיפוזיה בגזים.
מכשירים וחומרים:בקבוק בושם עם מרסס, אוויר.
תיאור הניסיון והתוצאות שהושגו:
א) ספריי בושם;
ב) הפצת הריח בכל החדר.

סיכום : לאחר ביצוע הניסוי, מצאנו שנצפית דיפוזיה בגזים.

ניסיון מס' 3 תצפית על תופעת הדיפוזיה במוצקים.

יַעַד: תצפית על דיפוזיה במוצקים.
מכשירים וחומרים:תפוח, תמיסה ירוקה, פיפטה.
תיאור הניסיון והתוצאות שהושגו:
א) חותכים את התפוח, "מטפטפים ירוק" על חצי אחד של התפוח
ב) אנו רואים כיצד הכתם מתפשט על פני השטח

סיכום: במהלך הניסוי הזה, ראינו דיפוזיה במוצקים, שמנו לב שהתהליך הזה מתקדם הרבה יותר לאט במוצקים מאשר בגזים ובנוזלים.

סיכום.
במהלך עבודת מחקר זו, ניתן להסיק שדיפוזיה משחקת תפקיד עצום בחיי בני אדם ובעלי חיים.

הטבע עושה שימוש נרחב באפשרויות הגלומות בתהליך חדירת הדיפוזיה. הדיפוזיה ממלאת תפקיד חיוני בספיגת ההזנה והחמצן של הדם שאנו נושמים, בכל מקום אנו רואים את הביטוי של הדיפוזיה הכל-יכולה והאוניברסלית.

בחקר הדיפוזיה, הגענו למסקנה שהיא קיימת בכל תחומי החיים האנושיים, ללא תופעה זו, החיים על פני כדור הארץ יהיו בלתי אפשריים.

Spis אוקיי ספרות משומשת.

1. פרישקין א.ו. פיזיקה. 7 תאים - מהדורה 14, סטריאוטיפ. – M.: Bustard, 2010.
2. קושקין I.I., שירקביץ' מ.ג. מדריך לפיזיקה יסודית. - מ.: נאוקה, 1980.
3. קורס פיזיקה טרופימובה T.I. - מ': בית ספר תיכון, 1990.
4. יבורסקי B.M., Detlaf A.A. Handbook of Physics. - מ.: נאוקה, 1985.
5. Shatalov V.F. פיזיקה לכל החיים. M.-SPb, 2003.
6. O. F. Kabardin, S. I. Kabardina. פיזיקה כיתה ז'. מ', 2011.
7. N. K. Martynova, פיזיקה 7-9. מ', 2011.

ריכוך

דוגמה לדיפוזיה היא ערבוב של גזים (לדוגמה, הפצת ריחות) או נוזלים (אם תפיל דיו למים, הנוזל יקבל צבע אחיד לאחר זמן מה). דוגמה נוספת קשורה לגוף מוצק: האטומים של מתכות סמוכות מתערבבים בגבול המגע. דיפוזיה של חלקיקים ממלאת תפקיד חשוב בפיזיקה של הפלזמה.

לרוב, דיפוזיה מובנת כתהליכים המלווים בהעברת חומר, אולם לעיתים תהליכי העברה אחרים נקראים גם דיפוזיה: מוליכות תרמית, חיכוך צמיג וכו'.

קצב הדיפוזיה תלוי בגורמים רבים. אז, במקרה של מוט מתכת, דיפוזיה תרמית מתרחשת מהר מאוד. אם המוט עשוי מחומר סינטטי, הדיפוזיה התרמית ממשיכה לאט. פיזור של מולקולות במקרה הכללי ממשיך לאט יותר. לדוגמה, אם מורידים חתיכת סוכר לתחתית כוס מים והמים אינם נערבלים, יעברו מספר שבועות עד שהתמיסה תהפוך להומוגנית. עוד יותר איטית היא הדיפוזיה של מוצק אחד למשנהו. לדוגמה, אם נחושת מצופה בזהב, אזי תתרחש דיפוזיה של זהב לנחושת, אך בתנאים רגילים (טמפרטורת חדר ולחץ אטמוספרי), השכבה הנושאת זהב תגיע לעובי של כמה מיקרונים רק לאחר כמה אלפי שנים.

תיאור כמותי של תהליכי דיפוזיה ניתן על ידי הפיזיולוגית הגרמנית א.פיק ( אנגלית) בשנת 1855

תיאור כללי

כל סוגי הדיפוזיה מצייתים לאותם חוקים. קצב הדיפוזיה הוא פרופורציונלי לשטח החתך של המדגם, כמו גם ההבדל בריכוזים, טמפרטורות או מטענים (במקרה של ערכים קטנים יחסית של פרמטרים אלה). לפיכך, החום יעבור מהר פי ארבעה דרך מוט בקוטר שני סנטימטרים מאשר דרך מוט בקוטר של סנטימטר אחד. חום זה יתפשט מהר יותר אם הפרש הטמפרטורה לסנטימטר יהיה 10 מעלות צלזיוס במקום 5 מעלות צלזיוס. קצב הדיפוזיה הוא גם פרופורציונלי לפרמטר המאפיין חומר ספציפי. במקרה של דיפוזיה תרמית, פרמטר זה נקרא מוליכות תרמית, במקרה של זרימה של מטענים חשמליים – מוליכות חשמלית. כמות החומר שמתפזר בזמן נתון והמרחק שעבר החומר המתפזר הם פרופורציונליים לשורש הריבועי של זמן הדיפוזיה.

דיפוזיה הוא תהליך ברמה המולקולרית והוא נקבע על ידי האופי האקראי של התנועה של מולקולות בודדות. לכן קצב הדיפוזיה הוא פרופורציונלי למהירות הממוצעת של המולקולות. במקרה של גזים, המהירות הממוצעת של מולקולות קטנות גדולה יותר, כלומר, היא ביחס הפוך לשורש הריבועי של מסת המולקולה ועולה עם עליית הטמפרטורה. תהליכי דיפוזיה במוצקים בטמפרטורות גבוהות מוצאים לעתים קרובות יישום מעשי. לדוגמה, סוגים מסוימים של צינורות קרניים קתודיים (CRT) משתמשים בתוריום מתכתי המפוזר דרך טונגסטן מתכתי ב-2000 מעלות צלזיוס.

אם בתערובת של גזים המסה של מולקולה אחת גדולה פי ארבעה מהאחרת, אז מולקולה כזו נעה לאט פי שניים בהשוואה לתנועתה בגז טהור. בהתאם לכך, גם קצב הדיפוזיה שלו נמוך יותר. הבדל זה בשיעורי הדיפוזיה בין מולקולות קלות לכבדות משמש להפרדה בין חומרים בעלי משקל מולקולרי שונה. דוגמה לכך היא הפרדת איזוטופים. אם גז המכיל שני איזוטופים מועבר דרך קרום נקבובי, האיזוטופים הקלים יותר חודרים לממברנה מהר יותר מהכבדים יותר. להפרדה טובה יותר, התהליך מתבצע במספר שלבים. תהליך זה נמצא בשימוש נרחב להפרדה של איזוטופים של אורניום (הפרדה של 235 U מחלק הארי של 238 U). מכיוון ששיטת הפרדה זו היא עתירת אנרגיה, פותחו שיטות הפרדה אחרות וחסכוניות יותר. לדוגמה, השימוש בדיפוזיה תרמית בתווך גזי מפותח באופן נרחב. גז המכיל תערובת של איזוטופים מונח בתא בו נשמר הפרש טמפרטורה (גרדיאנט) מרחבי. במקרה זה, איזוטופים כבדים מתרכזים לאורך זמן באזור הקר.

המשוואות של פיק

מנקודת המבט של התרמודינמיקה, הפוטנציאל המניע של כל תהליך פילוס הוא צמיחת האנטרופיה. בלחץ וטמפרטורה קבועים, תפקידו של פוטנציאל כזה ממלא הפוטנציאל הכימי µ , הגורם לשמירה על זרימת החומר. השטף של חלקיקי החומר הוא פרופורציונלי לשיפוע הפוטנציאלי

~

ברוב המקרים המעשיים משתמשים בריכוז במקום בפוטנציאל הכימי ג. החלפה ישירה µ על גהופך לא נכון במקרה של ריכוזים גבוהים, שכן הפוטנציאל הכימי מפסיק להיות קשור לריכוז לפי החוק הלוגריתמי. אם לא נשקול מקרים כאלה, ניתן להחליף את הנוסחה לעיל בנוסחה הבאה:

מה שמראה שצפיפות השטף של החומר יפרופורציונלי למקדם הדיפוזיה ד[()] ושיפוע הריכוז. משוואה זו מבטאת את החוק הראשון של פיק. החוק השני של פיק מתייחס לשינויים מרחביים וזמניים בריכוז (משוואת דיפוזיה):

מקדם דיפוזיה דתלוי בטמפרטורה. במספר מקרים, בטווח טמפרטורות רחב, תלות זו היא משוואת ארניוס.

שדה נוסף המופעל במקביל לשיפוע הפוטנציאל הכימי שובר את המצב היציב. במקרה זה, תהליכי דיפוזיה מתוארים על ידי משוואת Fokker-Planck הלא לינארית. לתהליכי דיפוזיה יש חשיבות רבה בטבע:

• תזונה, נשימה של בעלי חיים וצמחים;
• חדירת חמצן מהדם לרקמות אנושיות.

תיאור גיאומטרי של משוואת פיק

במשוואת פיק השנייה, בצד שמאל נמצא קצב השינוי של הריכוז לאורך זמן, ובצד ימין של המשוואה נמצאת הנגזרת החלקית השנייה, המבטאת את ההתפלגות המרחבית של הריכוז, בפרט, את קמורות הטמפרטורה. פונקציית הפצה מוקרנת על ציר ה-x.

ראה גם

• דיפוזיה של פני השטח היא תהליך הקשור לתנועה של חלקיקים המתרחשת על פני השטח של גוף מעובה בתוך שכבת פני השטח הראשונה של אטומים (מולקולות) או מעל שכבה זו.

הערות

סִפְרוּת

• בוקשטיין ב.ש.אטומים משוטטים דרך הגביש. - מ.: נאוקה, 1984. - 208 עמ'. - (ספריית "קוואנטום", גיליון 28). - 150,000 עותקים.

קישורים

• דיפוזיה (שיעור וידאו, תכנית כיתה ז')
• פיזור של אטומי טומאה על פני השטח של גביש בודד

קרן ויקימדיה. 2010 .

מילים נרדפות:

ראה מה זה "דיפוזיה" במילונים אחרים:

- [La T. פיזור דיפוזיו, התפשטות] פיזיקלי, כימי. חדירת מולקולות של חומר אחד (גז, נוזל, מוצק) לאחר במגע ישיר או דרך מחיצה נקבובית. מילון מילים לועזיות. קומלב נ.ג., … … מילון מילים זרות של השפה הרוסית

ריכוך- היא חדירת חלקיקים של חומר אחד לתווך של חלקיקים של חומר אחר, המתרחשת כתוצאה מתנועה תרמית בכיוון של ירידה בריכוז של חומר אחר. [Blum E.E. מילון למונחים מתכות בסיסיים. יקטרינבורג… אנציקלופדיה של מונחים, הגדרות והסברים לחומרי בניין

אנציקלופדיה מודרנית

- (מלטינית diffusio spreading spreading, dispersion), תנועת חלקיקי המדיום, המובילה להעברת חומר ויישור ריכוזים או לכינון חלוקת שיווי משקל של ריכוזי חלקיקים מסוג נתון בתווך. בהעדר … … מילון אנציקלופדי גדול

DIFFUSION, תנועה של חומר בתערובת מאזור בריכוז גבוה לאזור בריכוז נמוך, הנגרמת מתנועה אקראית של אטומים או מולקולות בודדות. הדיפוזיה מפסיקה כאשר שיפוע הריכוז נעלם. מהירות…… מילון אנציקלופדי מדעי וטכני

ריכוך- וטוב. דיפוזיה f., גרמנית. דיפוזיה lat. דיפוזיו מתפשט, מתפשט. חדירה הדדית של חומרים סמוכים זה לזה עקב תנועה תרמית של מולקולות ואטומים. פיזור של גזים, נוזלים. BAS 2. || עָבָר. הם… … מילון היסטורי לגליציזם של השפה הרוסית

ריכוך- (מהפיזור הלטינית diffusio, התפשטות, פיזור), תנועת חלקיקי המדיום, המובילה להעברת חומר ויישור ריכוזים או ביסוס חלוקת שיווי המשקל שלהם. הדיפוזיה נקבעת בדרך כלל על ידי תנועה תרמית ... ... מילון אנציקלופדי מאויר

תנועת החלקיקים בכיוון של ירידה בריכוזם, עקב תנועה תרמית. ד' מוביל ליישור ריכוזי החומר המתפזר ולמילוי אחיד של הנפח בחלקיקים. ... ... אנציקלופדיה גיאולוגית

תיאור המצגת בשקופיות בודדות:

1 שקף

תיאור השקופית:

MBOU "בית ספר תיכון מס' 11" "פיזור בטבע ובחיי האדם" בלחנה 2017 את העבודה השלימה: ליאנגוזובה ורה, תלמידת כיתה ז א. ראש: Semenova V.Z., מורה לפיזיקה

2 שקופיות

תיאור השקופית:

מושא המחקר: תופעת הדיפוזיה. נושא המחקר: השפעת תופעת הדיפוזיה על התהליכים המתרחשים בטבע, ותהליכים הקשורים בחיי אדם. מטרה: לחקור את תכונות הדיפוזיה במצבי צבירה שונים, לשקול את השימוש בדיפוזיה על ידי האדם וביטויה בטבע, וכן להבהיר את ההיבטים הסביבתיים של הדיפוזיה. משימות: 1. ללמוד את החומר על תפקיד הדיפוזיה בטבע ובחיי האדם. 2. בצעו כמה ניסויים המאפיינים את דפוסי הדיפוזיה. 3. נתחו את המידע המתקבל על תופעת הדיפוזיה, וכן קבעו את מידת המשמעות של תופעה זו עבור צמחים, בעלי חיים ובני אדם. שיטות: - איסוף, עיבוד, ניתוח מידע על משמעות תופעת הדיפוזיה בסביבת הצומח ובעולם החי. - ביצוע ניסויי דיפוזיה.

3 שקופית

תיאור השקופית:

הרלוונטיות של הנושא הנבחר דיפוזיה נפוצה בעולם החי והצומח וחשובה מאוד לצמחים ובעלי חיים. אבל לא לכל האנשים יש מספיק רעיונות לגבי מהלך התופעה הזו. הרלוונטיות של עבודה זו עבורי טמונה בעובדה שחקר השפעת הדיפוזיה על חיי צמחים, בעלי חיים ובני אדם הרחיב את טווח הידע שלי על חיות בר, הוכיח קשר הדוק בין פיזיקה, ביולוגיה ואקולוגיה .

4 שקופית

תיאור השקופית:

דיפוזיה וקביעותיה דיפוזיה (lat. diffusio - הפצה, התפשטות, פיזור, אינטראקציה) הוא תהליך של חדירת מולקולות של חומר אחד בין מולקולות של חומר אחר, המוביל לערבוב אחיד ספונטני של חומרים בכל הנפח. אנו מתבוננים בתופעת הדיפוזיה מדי יום: האם נשפוך עלי תה למים רותחים, האם מכינים תמיסת צביעה. וגם כשמשהו נשרף על הכיריים, והריח מורגש בכל הבית, אנחנו שוב נתקלים בתופעת הדיפוזיה.

5 שקופית

תיאור השקופית:

מכיוון שחלקיקים נעים בגזים, נוזלים ומוצקים, מתאפשרת דיפוזיה בכל החומרים הללו. עם זאת, המהירות של תופעה זו שונה עבורם. כתוצאה מתצפיות, נמצא כי דיפוזיה בגזים מתרחשת מהר מאוד. בנוזלים, הדיפוזיה איטית יותר מאשר בגזים, מכיוון מולקולות נוזל ממוקמות הרבה יותר צפופות, כך שהרבה יותר קשה "לשכשך" בהן. דיפוזיה יכולה להתרחש אפילו במוצקים, אם כי המרווחים בין החלקיקים קטנים ולכן קשה מאוד לחומרים אחרים לחדור ביניהם. תהליך הדיפוזיה במוצקים איטי ואינו מורגש בעין בלתי מזוינת.

6 שקופית

תיאור השקופית:

קצב הדיפוזיה תלוי לא רק במצב הצבירה של החומר, אלא גם בטמפרטורה. ככל שטמפרטורת הגוף גבוהה יותר, כך מהירות המולקולות גדולה יותר, והדיפוזיה מתקדמת מהר יותר.

7 שקופית

תיאור השקופית:

משמעות הדיפוזיה נשימת צמחים, הזנת צמחים, ספיגת פחמן דו חמצני ושחרור חמצן הדרוש לנשימה אנושית על ידי צמחים, אספקת חמצן לגופי מים טבעיים מתרחשת עקב דיפוזיה. ידוע כי פרחים של צמחים רבים הם ריחניים. זאת בשל העובדה שחרקים מאביקים (וציפורים קטנות ביערות טרופיים) מחפשים פרחים עם צוף טעים במרחק רב לא רק על ידי הצבע הבהיר של עלי הכותרת, אלא גם על ידי ריח השמנים האתריים שהם מפרישים. אם, ברוב המקרים, פרחים פולטים ארומה נעימה למשוך חרקים מאביקים, אז כדי להפחיד אויבים שניזונים מצמחים אלה, הגבעולים והעלים שלהם רכשו ריח לא נעים.

8 שקף

תיאור השקופית:

טורפים גם מוצאים את טרפם על ידי דיפוזיה. כרישים ודגי פיראנה יכולים להריח דם במרחק של מספר קילומטרים.

9 שקופית

תיאור השקופית:

הגז הטבעי הדליק המשמש בבישול ביתי הוא חסר צבע וריח. כדי להפוך את זרימת הגז לחדר בולטת, גז דליק מעורבב מראש עם חומרים בעלי ריח חזק. זה מאפשר לך להבחין במהירות בנוכחות של דליפת גז בחדר. בחיי היום יום אנו נתקלים בתהליך של דיפוזיה בזמן המלחה וסוכר, ערבוב מרכיבים שונים במהלך הבישול, הדבקת משטחים, צביעת בדים, שטיפת בגדים וכו'.

10 שקופית

תיאור השקופית:

ביטויים מזיקים של דיפוזיה יש צורך לשים לב לביטויים המזיקים של דיפוזיה. ארובות של מפעלים פולטות פחמן דו חמצני, תחמוצות חנקן וגופרית לאטמוספירה. נכון לעכשיו, הכמות הכוללת של פליטת הגז לאטמוספירה עולה על 40 מיליארד טון בשנה. תהליך הדיפוזיה ממלא תפקיד חשוב בזיהום נהרות, ימים ואוקיינוסים. ההזרמה השנתית של שפכים תעשייתיים וביתיים בעולם היא כ-10 טריליון טון. יש איום של קטסטרופה "סביבתית"...

11 שקופית

תיאור השקופית:

חלק נסיוני ניסיון 1. התזתי בושם ליד דלת הכניסה למשרד. אורך הארון 10 מטר. חבר שלי לכיתה, שהיה בקיר ממול, הריח בושם אחרי 2.6 דקות. ניסיון 2. שקיות תה הונחו בשתי כוסות זהות. מים קרים בטמפרטורה של 25 מעלות נמזגו לכוס הימנית, ומים חמים שטמפרטורה שלהם הייתה 95 מעלות נמזגו לכוס השמאלית. התצפיות תועדו באמצעות מצלמה עם מרווח של 10 דקות ראשונות, לאחר מכן 15 דקות, התמונה האחרונה צולמה יום לאחר מכן.

12 שקופיות

תיאור השקופית:

ניסיון 3. הכנתי שני דיסקים מג'לטין ומים, אחד מהם הוספתי צבע. בטמפרטורת החדר, הם שומרים על צורתם ונפחם, כמו מוצקים. שמתי את הדיסק הצבוע על גבי הלא צבוע, וצילמתי כל יום.

13 שקופית

תיאור השקופית:

מסקנות מהניסויים: 1. נצפה דיפוזיה בגזים, נוזלים ומוצקים. 2. הדיפוזיה בגזים מהירה (דקות). 3. דיפוזיה בנוזלים לוקחת יותר זמן מאשר בגזים (מספר שעות). ככל שהטמפרטורה של הנוזל גבוהה יותר, כך הדיפוזיה מתקדמת מהר יותר. 4. במוצקים, הדיפוזיה מתקדמת הרבה יותר לאט מאשר בנוזלים (מספר ימים).

14 שקופית

תיאור השקופית:

מסקנה תופעת הדיפוזיה היא אחד התנאים הכלליים העיקריים לחיים של צמחים, בעלי חיים ובני אדם. ללא תופעה זו, החיים על פני כדור הארץ יהיו בלתי אפשריים. למרבה הצער, לעתים קרובות יותר ויותר אנו רואים את ההשפעה השלילית של האדם על הסביבה. ונעשה מפחיד שיבוא רגע של חרטה על נקודת האל-חזור ליופי שעדיין מקיף אותנו. אדם לא צריך לעשות שום דבר מיוחד כדי לשפר את מהלך תופעת הדיפוזיה בחיות הבר. אתה רק צריך לבטל את ההשפעה השלילית שלך על חיות הבר עם הפעילויות שלך, למשוך את תשומת הלב הציבורית לבעיות סביבתיות לעתים קרובות יותר, ואז כל אחד יוכל לחיות בהרמוניה מלאה עם הטבע, עם עצמו.

15 שקופית

תיאור השקופית:

ספרות 1. Efgrafova N.N., Kagan V.L. קורס פיזיקה למכינות באוניברסיטאות: פרוק. תועלת. - מהדורה שלישית, כומר. ועובד מחדש. - מ.: גבוה יותר. ש"ק, 1984.- 487 עמ', ill. 2. קורס א.ו. פרישקין בפיסיקה, חלק ב' למכניקה בבית הספר העל-יסודי (המשך), חום ופיזיקה מולקולרית חובר בהשתתפות נ.פ. סובורוב מהדורה חמש עשרה עורך L.L. וליצ'קו. עורך האמנות ב.ל. ניקולייב. עורך טכני נ.נ. מכוב. מגיה ט. קוזנצובה הוצאת "פרושצ'ני" מוסקבה 1968 3. ספר לימוד יסודי בפיזיקה: ספר לימוד. ב-3 כרכים / אד. ג.ס. לנדסברג. T. I. מכניקה. חוֹם. פיזיקה מולקולרית. - מהדורה 10, מתוקנת - מ .: נאוקה. מהדורה ראשית של ספרות פיזיקלית ומתמטית, 1985. -608 עמ', ill. 4. Semke A.I. "בעיות לא סטנדרטיות בפיזיקה", ירוסלב: האקדמיה לפיתוח, 2007. 5. Shustova L.V., Shustov S.B. "יסודות כימיים של אקולוגיה". מ.: חינוך, 1995. 6. Lukashik V.I. ספר בעיות בפיזיקה 7-8kl. מ': חינוך, 2002. 7. כץ צ.ב. ביופיסיקה בשיעורי פיזיקה. מ.: חינוך, 1998. 8. אנציקלופדיה לפיזיקה. מ.: Avanta +, 1999. 9. בוגדנוב K.Yu. פיזיקאי מבקר ביולוג. מ.: נאוקה, 1986. 10. אנוחוביץ א.ש. מדריך לפיזיקה. מוסקבה: חינוך, 1990. 11. Olgin OI ניסויים ללא פיצוצים. מוסקבה: כימיה, 1986. 12. קובטונוביץ' מ.ג. "ניסוי ביתי בפיזיקה כיתות ז'-יא". מ.: מרכז הוצאה לאור הומניטרי, 2007. 13. משאבי אינטרנט.

16 שקופית

תיאור השקופית:

עבודת מחקר

מְבוּצָע: ריאחובסקאיה אוקסנה
תלמיד 7 כיתת "ד".
MBOU אותם. ל.נ. טולסטוי

מְפַקֵחַ:מורה לפיזיקה
MBOU אותם. ל.נ. טולסטוי

Shlyapina T.V.

מבוא.
I. הגדרת המושג "דיפוזיה".
1.1. הגדרת המושג "דיפוזיה".
1.2. סְפִיגָה.

II. התפשטות סביבנו.
2.1. תפקידה של הדיפוזיה בחיי היומיום ובטכנולוגיה.
2.2. פיזור בחיי אדם
2.3. פיזור בחיות בר.

III. השפעת פעילות האדם על מהלך תהליכי הדיפוזיה בטבע.

IV. ניסויים מעשיים המאששים את התיאוריה.

4.1 ניסוי מס' 1. תצפית על דיפוזיה בעת ערבוב שני נוזלים.

4.2. ניסיון מספר 2. תצפית על דיפוזיה בעת ערבוב גוף גרגירי עם נוזל.
4.3. ניסוי מס' 3 תצפית על תופעת הדיפוזיה בנוזלים.
4.4. ניסוי מס' 4 חקר התלות של קצב הדיפוזיה בטמפרטורה.
4.5. ניסיון מס' 5 תצפית על תופעת הדיפוזיה בגזים.
4.6. ניסיון מס' 6 השפעת חומרים שונים על פני המים על תהליך הדיפוזיה.

V. סקר סוציולוגי.
5.1. מתודולוגיה לביצוע סקר סוציולוגי בבעיית האקולוגיה.
5.2. ניתוח תוצאות.

VI. סיכום.
VII. רשימת ספרות ומשאבי אינטרנט משומשים

מבוא

מבנה החומר הוא אחת הבעיות המרכזיות של המדע, והבסיס של הפיזיקה המודרנית הוא תורת האטום והמולקולרית.
נכון לעכשיו, העדויות להוראות התיאוריה הקינטית המולקולרית כה רבות ומשכנעות, עד כי קיומן של מולקולות מוכר כעובדה מבוססת. מבין המספר הרב של הוראות מדעיות ועובדות ניסויות הקשורות לתיאוריה הקינטית המולקולרית, תופעת הדיפוזיה עוררה בי את העניין הגדול ביותר, שפגשתי בכיתה ז' בשיעורי פיזיקה.
בכל בוקר, כששותים ספל תה, אנחנו לא מבינים שאנחנו צופים בתופעת הדיפוזיה. התעניינתי בתופעה הזו מכיוון שהיא אחד התהליכים החשובים בתמיכה בחיים של אנשים וחיות הבר של כדור הארץ.
קשה להעריך יתר על המידה את התפקיד שמשחקת הדיפוזיה בעולם סביבנו. הוא נמצא בכל מקום, ביטוייו הם בטבע, בטכנולוגיה, ובחיי היומיום. למרבה הצער, לתהליכי דיפוזיה יכולים להיות לא רק השפעה חיובית, אלא גם שלילית, על הפעילות החיונית של צמחים, בעלי חיים ובני אדם.

במהלך עבודתי, קבעתי את עצמי את המטרות הבאות:

להעמיק את הידע שלך בנושא;

לחקור את תכונות הדיפוזיה במדיות שונות ולשקול את היישום שלה;

להראות את תפקידם של תהליכי דיפוזיה באיזון אקולוגי.

משימות:

1. למצוא את החומר הדרוש בספרות, באינטרנט, ללמוד ולנתח אותו.

2. גלה היכן מתרחשות תופעות דיפוזיה בטבע החי והדומם (פיזיקה וביולוגיה), איזו משמעות יש להן, היכן הן משמשות את בני האדם.

3. תאר ותכנן את הניסויים המעניינים ביותר בתופעה זו.

בעבודתי השתמשתי שיטות מחקר:

תַצְפִּית

לְנַסוֹת,

סקר סוציולוגי.

I. הגדרת המושג "דיפוזיה".

1.1. הגדרת המושג "דיפוזיה".

ריכוך ( La T. ריכוך- הפצה, התפשטות, פיזור) - תהליך העברת חומר או אנרגיה מאזור בריכוז גבוה לאזור בריכוז נמוך. תהליך זה נובע מתנועה תרמית כאוטית של מולקולות והוא מורכב מהעברת חלקיקים וחדירה הדדית של חומרים. דיפוזיה מתרחשת בכיוון של ירידה בריכוז החומר ומביאה לפיזור אחיד של החומר על כל הנפח שהוא תופס. תופעה זו מתרחשת בגזים, נוזלים ומוצקים, וגם חלקיקים של חומרים זרים בהם וגם החלקיקים שלהם (דיפוזיה עצמית) יכולים להתפזר. הדיפוזיה של חלקיקים גדולים התלויים בגז או בנוזל מתבצעת עקב תנועתם הבראונית.
תהליכי דיפוזיה מתרחשים במהירות הגבוהה ביותר בגזים, איטיים יותר בנוזלים, ואף איטיים יותר במוצקים, דבר הנובע מאופי התנועה התרמית של חלקיקים באמצעים אלו.
הדוגמה המפורסמת ביותר של דיפוזיה היא ערבוב של גזים או נוזלים (אם תפיל דיו למים, הנוזל יקבל צבע אחיד לאחר זמן מה). דוגמה נוספת קשורה למוצק: אם קצה אחד של המוט מחומם או טעון חשמלי, חום (או, בהתאמה, זרם חשמלי) מתפשט מהחלק החם (הטעון) אל החלק הקר (הלא נטען). במקרה של מוט מתכת, דיפוזיה תרמית מתפתחת במהירות, והזרם זורם כמעט באופן מיידי. אם המוט עשוי מחומר סינטטי, הדיפוזיה התרמית איטית, והדיפוזיה של חלקיקים טעונים חשמלית איטית מאוד. פיזור של מולקולות ממשיך באופן כללי אפילו לאט יותר. לדוגמה, אם מורידים חתיכת סוכר לתחתית כוס מים והמים אינם נערבלים, יעברו מספר שבועות עד שהתמיסה תהפוך להומוגנית.
עוד יותר איטית היא הדיפוזיה של מוצק אחד למשנהו. לדוגמה, אם נחושת מכוסה בזהב, אזי תתרחש דיפוזיה של זהב לנחושת, אך בתנאים רגילים השכבה הנושאת זהב תגיע לעובי של כמה מיקרומטרים רק לאחר כמה אלפי שנים.

כאשר חלקיק נע בחומר, הוא מתנגש כל הזמן במולקולות שלו. זו אחת הסיבות לכך שבתנאים רגילים, הדיפוזיה איטית יותר מתנועה רגילה. במה תלוי קצב הדיפוזיה?

ראשית, על המרחק הממוצע בין התנגשויות חלקיקים, כלומר. אורך נתיב חופשי. ככל שאורך זה גדול יותר, כך החלקיק חודר מהר יותר לתוך החומר.

שנית, לחץ משפיע על המהירות. ככל שהאריזה של החלקיקים בחומר צפופה יותר, כך קשה יותר לחלקיק זר לחדור לתוך אריזה כזו.

שלישית, המשקל המולקולרי של חומר ממלא תפקיד חשוב בקצב הדיפוזיה. ככל שהמטרה גדולה יותר, כך גדל הסיכוי שהיא תפגע, ולאחר התנגשות, המהירות תמיד מואטת.

ורביעית, טמפרטורה. ככל שהטמפרטורה עולה, תנודות החלקיקים גדלות, ומהירות המולקולות עולה. עם זאת, מהירות הדיפוזיה איטית פי אלף ממהירות התנועה החופשית.

1.2. סְפִיגָה.

כשאנחנו רוצים להרוות את הצמא שלנו, אנחנו שותים מים. אבל איך המים השיכורים נכנסים לתאי הגוף שלנו? וזה בגלל אוסמוזה. אם שתי תמיסות בריכוז שונה יובאו במגע, אז התמיסות הללו יתערבבו כתוצאה מהדיפוזיה. ואם שני פתרונות כאלה מופרדים על ידי מחיצה בלתי חדירה, אז שום דבר לא יעבוד בכלל.
אבל אם שתי תמיסות כאלה מופרדות על ידי מחיצה שמאפשרת למולקולות של הממס לעבור דרכה, אבל שומרת על המולקולות של המומס, אז המולקולות של הממס יעברו לתמיסה מרוכזת יותר, וידללו אותה יותר ויותר. עולה סְפִיגָה- תנועה מכוונת של מולקולות ממס דרך מחיצה חצי חדירה המפרידה בין שתי תמיסות בריכוזים שונים. דיפוזיה של הממס נמשכת עד ליצירת שיווי משקל במערכת כתוצאה מהשוואת ריכוזים משני צידי המחיצה או כתוצאה מהופעת לחץ אוסמוטי.


לקליפות של כל התאים החיים, ללא יוצא מן הכלל, יש רק יכולת יוצאת דופן להעביר מולקולות מים ולשמור מולקולות של חומרים מומסים בהם - הודות לכך התא יכול להרוות את הצמא.

פיזור של יונים בתמיסות מימיות חשוב במיוחד עבור אורגניזמים חיים. חשוב לא פחות הוא תפקידה של הדיפוזיה בנשימה, בפוטוסינתזה ובשידור צמחי; בהעברת חמצן מהאוויר דרך דפנות המכתשיות של הריאות וכניסתו לדמם של בני אדם ובעלי חיים. פיזור של יונים מולקולריים דרך ממברנות מתבצע באמצעות פוטנציאל חשמלי בתוך התא. בעלות חדירות סלקטיבית, הממברנות ממלאות את תפקיד המכס בעת העברת סחורות מעבר לגבול: חומרים מסוימים עוברים, אחרים מתעכבים ואחרים בדרך כלל "מגורשים" מהתא. תפקידם של הממברנות בחיי התאים הוא גדול מאוד. התא הגוסס מאבד שליטה על היכולת לווסת את ריכוז החומרים על פני הממברנה. הסימן הראשון למוות תאים הוא תחילתם של שינויים בחדירות ובכשל של הממברנה החיצונית שלו.

ניסיתי לעשות ניסוי מוזר. לקחתי לימון וחתכתי כמה פרוסות דקות. מיץ כמעט ולא היה קיים. על פרוסות הלימון פיזרתי סוכר, ואחרי זמן מה ירד מהם המיץ. ואז החלה אוסמוזה לפעול: המיץ זרם מהלימון, כאילו מנסה לדלל את תמיסת הסוכר המרוכזת שנוצרה על פניו ככל האפשר.
ואם כרוב מגורר נטחן במלח, אז נפחו יקטן בחדות, והכרוב עצמו יירטב. זו גם אוסמוזה, רק שבמקרה הזה יש מלח מחוץ לתא.


אוסמוזה מוצאת יישום מעשי בתהליך של טיהור מים.

II. התפשטות סביבנו.

2.1. תפקידה של הדיפוזיה בחיי היומיום ובטכנולוגיה.

הדיפוזיה משמשת בתהליכים טכנולוגיים רבים: המלחה, ייצור סוכר (שבבי סלק סוכר נשטפים במים, מולקולות סוכר מתפזרות מהשבבים לתמיסה), בישול ריבה, צביעת בדים, כביסה, קרבורציה, ריתוך והלחמת מתכות, כולל דיפוזיה. ריתוך בוואקום (מתכות מרותכות שאינן ניתנות לחיבור בשיטות אחרות - פלדה עם ברזל יצוק, כסף עם נירוסטה וכו') ומתכת דיפוזיה של מוצרים (רוויית פני השטח של מוצרי פלדה עם אלומיניום, כרום, סיליקון), ניטרידה - רוויה של משטח הפלדה עם חנקן (הפלדה הופכת קשה, עמידה בפני שחיקה), צמנטציה - רוויה של מוצרי פלדה עם פחמן, ציאנידציה - רוויה של משטח הפלדה בפחמן וחנקן.
התפשטות הריחות באוויר היא הדוגמה הנפוצה ביותר של דיפוזיה בגזים. מדוע הריח מתפשט לא מיד, אלא לאחר זמן מה? העובדה היא שבזמן תנועה בכיוון מסוים, המולקולות של חומר מסריח מתנגשות עם מולקולות אוויר. המסלול של כל חלקיק גז הוא קו שבור, כי כאשר חלקיקים מתנגשים, הם משנים את כיוון ומהירות תנועתם.
באמצעות דיפוזיה מתפשטים באוויר חומרים גזים שונים: למשל אדם מריח בושם, עשן שמתפשט למרחקים ארוכים. הגז הדליק הטבעי בו אנו משתמשים בבית הוא חסר צבע וריח. במקרה של נזילה אי אפשר להבחין בכך, לכן בתחנות החלוקה מערבבים את הגז עם חומר מיוחד בעל ריח חד ולא נעים המורגש בקלות על ידי אדם.
בנוזלים, הדיפוזיה מתקדמת לאט יותר מאשר בגזים, אך ניתן להאיץ תהליך זה על ידי חימום. למשל, כדי שזה יהיה מהיר יותר
מלפפונים חמוצים, הם יוצקים עם מי מלח חם. אנו יודעים שסוכר מתמוסס לאט יותר בתה קר מאשר בתה חם.
דוגמה נפוצה נוספת לביטוי של דיפוזיה בחיי היומיום היא כביסה של פריטים צבעוניים. לא מומלץ להשאיר מטלית רטובה צבועה בצבע כהה לאורך זמן במגע עם מטלית לבנה. מתחילה דיפוזיה, מולקולות הצבע חודרות אל הבד הלבן.

יש לציין שדיפוזיה מצאה יישום נרחב בתעשיית האלקטרוניקה; התקני מוליכים למחצה רבים מיוצרים בעזרתה. הוא משמש גם בהתכה של מתכות רבות, כגון פלדה. כדי לתת לחלקי פלדה חוזק משמעותי, הם ממוקמים בתנורים מיוחדים, שבהם, בהיותם במצב מחומם, הם רוויים בפחמן. אטומי פחמן חודרים לתוך שכבת פני המתכת ומגבירים את חוזקה.
דיפוזיה מוצאת יישום רחב במטאליזציה.
מתכת היא שיטה לשיפור תכונות מכניות והגברת עמידות בפני קורוזיה על ידי הרוויה של שכבות קרוב לפני השטח עם אלמנטים מתכתיים. זה מתבצע עקב הפעלת תהליכי דיפוזיה בטמפרטורות גבוהות וכמה סוגים נוספים של חשיפה. לכן, החיפוש אחר דרכים לשיפור היעילות של מתכת קשור ישירות לחקר תהליכי דיפוזיה.

כפי שניתן לראות מהדוגמאות לעיל, הדיפוזיה משחקת תפקיד חשוב מאוד בחיי היומיום ובטכנולוגיה.

2.2. פיזור בחיי אדם

בחקר תופעת הדיפוזיה הגעתי למסקנה שבזכות תופעה זו אדם חי. אחרי הכל, כידוע, האוויר שאנו נושמים מורכב מתערובת של גזים: חנקן, חמצן, פחמן דו חמצני ואדי מים. הוא ממוקם בטרופוספירה - בשכבה התחתונה של האטמוספירה. אם לא היו תהליכי דיפוזיה, אז האטמוספירה שלנו פשוט הייתה מתרבדת בהשפעת כוח הכבידה, הפועלת על כל הגופים הממוקמים על פני כדור הארץ או בקרבתו, כולל מולקולות אוויר. בתחתית תהיה שכבה כבדה יותר של פחמן דו חמצני, מעליה - חמצן, מעל - חנקן וגזים אינרטים. אבל לחיים נורמליים, אנחנו צריכים חמצן, לא פחמן דו חמצני.

דיפוזיה מתרחשת גם בגוף האדם עצמו. הנשימה והעיכול של האדם מבוססים על דיפוזיה. אם אנחנו מדברים על נשימה, אז בכל רגע של זמן בכלי הדם שקולעים את המכתשות, יש בערך 70 מ"ל של דם, שממנו מתפזר פחמן דו חמצני לתוך המכתשיים, וחמצן מתפזר בכיוון ההפוך. פני השטח העצומים של המכתשיים מאפשרים להפחית את עובי שכבת הדם המחליפה גזים עם האוויר התוך-מככי ל-1 מיקרון, מה שמאפשר להרוות את כמות הדם הזו בחמצן תוך פחות משנייה אחת ולשחרר אותה מעודף. פחמן דו חמצני.

כפי שניתן לראות מהדוגמאות לעיל, תהליכי דיפוזיה ממלאים תפקיד חשוב מאוד בחייהם של אנשים.

2.3. דיפוזיה בטבע.

במהלך העשורים האחרונים, אנשים שינו באופן קיצוני את השקפתם על יערות כדור הארץ. והם הבינו שהיער הוא לא רק עצי הסקה עתידיים, לוחות, בולי עץ, אלא אחד החוליה העיקריים בשרשרת טבעית ענקית. יערות הם הריאות של כדור הארץ, ועוזרים לנשום עבור כל היצורים החיים. דונם אחד של יער בשנה מטהר 18 מיליון מ"ק אוויר מפחמן דו חמצני, סופג 64 טונות של גזים ואבק אחרים, ומספק בתמורה מיליוני מטרים מעוקבים של חמצן. תהליך טיהור האוויר מתרחש עקב דיפוזיה.

כשצפיתי בנמלים, תמיד חשבתי איך הן, בעולם שהוא ענק עבורן, מוצאות את הדרך הביתה. מסתבר שהתעלומה הזו נפתחת גם על ידי תופעת הדיפוזיה. נמלים מסמנות את דרכן בטיפות של נוזל מסריח.

האם אורגניזמים חיים יכולים להשתמש בריח לדו-קרב? עם זנבו הארוך והרך עם הפסים בשחור-לבן למעלה, הלמור בעל הזנב הטבעתי שולח מסרים לקונדנרים שלו על ידי פליטת ריח חזק. פיזור בפעולה! אם שתי חמולות מתחרות מתנגשות, הזכרים, מותחים את זנבותיהם בין רגליהם, משפשפים אותו בפרק כף היד, שבלוטותיהם מפרישות סוד קאוסטי. לאחר מכן, בעמידה על ארבע, הם מכופפים את הזנב ה"טעון" מעל ראשיהם ומתקרבים אל האויב, מפריחים לעברו את ריח האיום. מי שלא מפחד, הוא ניצח!

הדרך הנפוצה ביותר של חרקים לתקשר היא באמצעות כימיקלים חושניים. ישנם ניחוחות מושכים (מושכים), וישנם דוחים (דוחים), הנתפסים על ידי חורים חושניים (נקבוביות) על האנטנות. חומרי המשיכה כוללים פרומונים והורמונים. "המלכה כאן", אומר אחד הפרומונים בקן הדבורים. "תגדלו אב מהזכר הפנוי הזה, וצמיחו חייל מהזכר הזה", נשמעת הפקודה דרך הפרומון בקן הטרמיטים. מה עם דוחים? "אנחנו רבים, אין מספיק אוכל לכולם, חכו לגדול", עוקב אחר האות המריח מבקעת היתושים הראשונה. וזחלי היתושים של הדור הבא ממתינים בענווה לפקודה להפוך ליתושים.

הודות לדיפוזיה, חרקים מוצאים את מזונם. פרפרים, מתנפנפים בין צמחים, תמיד מוצאים את דרכם לפרח יפהפה. הדבורים, לאחר שמצאו חפץ מתוק, מסתערות עליו עם הנחיל שלהן.

והצמח גדל, פורח גם עבורם, בזכות הדיפוזיה. הרי אנחנו אומרים שצמח נושם ונושף אוויר, שותה מים ומקבל מיקרו-תוספים שונים מהאדמה.

טורפים גם מוצאים את טרפם על ידי דיפוזיה. כרישים ודגי פיראנה יכולים להריח דם במרחק של מספר קילומטרים. הערבוב של מים מתוקים עם מים מלוחים במפגש הנהרות לים מבוסס על עקרון הדיפוזיה.

בכל הדוגמאות שניתנו, אנו רואים את החדירה ההדדית של מולקולות של חומרים, כלומר. דיפוזיה, שכפי שאנו רואים היא בעלת חשיבות רבה בטבע, אך תופעה זו מזיקה גם ביחס לזיהום הסביבה.

III. השפעת פעילות האדם על מהלך תהליכי הדיפוזיה בטבע.

האנושות בהחלט משפיעה על מערכות אקולוגיות שונות. דוגמאות להשפעות כאלה, לרוב מסוכנות, הן ניקוז ביצות, כריתת יערות, הרס שכבת האוזון, הטיית זרימת הנהרות והזרמת פסולת לסביבה.

לפיזור יש תפקיד עצום בזיהום אוויר ממוצרים תעשייתיים מזיקים וגזי פליטה של ​​כלי רכב. זה גם תורם תרומה עצומה לזיהום נהרות, ימים, אוקיינוסים במוצרי פסולת אנושית. ההזרמה השנתית של שפכים תעשייתיים וביתיים בעולם היא עשרות טריליוני טונות.
דוגמה אחת להשפעה השלילית של האדם על תהליכי הדיפוזיה בטבע הן תאונות בקנה מידה גדול המתרחשות באגנים של גופי מים שונים. כך, לפי מומחים, כ-10 מיליון טונות של נפט חודרים לים מדי שנה. שמן על מים יוצר סרט דק המונע חילופי גזים בין מים לאוויר. הנפט, השוקע בקרקעית, חודר למשקעי תחתית, שם הוא משבש את תהליכי החיים הטבעיים של חיות תחתית ומיקרואורגניזמים. בנוסף לנפט, חלה עלייה משמעותית בשחרור שפכים ביתיים ותעשייתיים לאוקיינוס, המכילים, במיוחד, מזהמים מסוכנים כמו עופרת, כספית וארסן, שיש להם השפעה רעילה חזקה. ריכוזי רקע של חומרים כאלה במקומות רבים כבר עברו עשרות פעמים.

עקב תופעת הדיפוזיה האוויר מזוהם בפסולת ממפעלים שונים, בגללה פסולת אנושית מזיקה חודרת לקרקע, למים, ולאחר מכן משפיעה מזיקה על חייהם ותפקודם של בעלי חיים וצמחים. שטח הקרקע המזוהם מפליטות ממפעלי תעשייה וכו' הולך וגדל. למעלה מ-2,000 דונם של אדמה תפוסים על ידי אשפה תעשייתית וביתית. אחת הסוגיות הקשות כיום לפתרון היא סוגיית פינוי הפסולת התעשייתית, לרבות רעילה.

בעיה דחופה היא זיהום אוויר על ידי גזי פליטה, תוצרי עיבוד של חומרים מזיקים הנפלטים לאטמוספירה על ידי מפעלים שונים. כמה מחקרים רפואיים הראו קשר בין שכיחות מערכת הנשימה ודרכי הנשימה העליונות לבין מצב האוויר. קיים קשר ישיר בין המדד לרמת מחלות דרכי הנשימה לבין נפח הפליטות של חומרים מזיקים לאטמוספירה. לדוגמאות אלו של דיפוזיה יש השפעה מזיקה על תהליכים שונים המתרחשים בטבע.

אזהרה מפני ההשלכות האפשריות של חדירת האדם המתרחבת לטבע, לפני חצי מאה, כתב האקדמאי V.I. Vernadsky: "האדם הופך לכוח גיאולוגי המסוגל לשנות את פני כדור הארץ". אזהרה זו הייתה מוצדקת מבחינה נבואית. ההשלכות של פעילות האדם מתבטאות בדלדול משאבי הטבע, זיהום הביוספרה בפסולת תעשייתית, הרס מערכות אקולוגיות טבעיות, שינויים במבנה פני כדור הארץ ושינויי אקלים.

אני רוצה לקוות שאנשים עדיין ישימו לב לזה ויעשו הכל כדי להציל את הפלנטה שלנו, ולא להרוס אותו ...

IV. ניסויים מעשיים המאששים את התיאוריה.

כמה דברים מדהימים ומעניינים קורים סביבנו! אני רוצה ללמוד הרבה, לנסות להסביר לבד. לכן החלטתי לערוך סדרה של ניסויים, שבמהלכם ניסיתי לברר האם תורת הדיפוזיה באמת תקפה, האם היא מוצאת את אישורה בפועל. כל תיאוריה יכולה להיחשב אמינה רק אם היא מאושרת שוב ושוב בניסוי.

4.1. ניסיון מספר 1.קח שתי מבחנות: האחת מלאה במים, והמחצית השנייה מלאה בחול. יוצקים מים למבחנה עם חול. נפח תערובת המים והחול במבחנה קטן מסכום נפחי המים והחול.

4.2. ניסיון מספר 2.מלאו חצי צינור זכוכית ארוך במים, ואז יוצקים אלכוהול צבעוני מעל. סמן את רמת הנוזלים הכוללת בצינור עם טבעת גומי. לאחר ערבוב מים ואלכוהול, נפח התערובת יורד.

(ניסויים 1 ו-2. מוכיחים שיש רווחים בין חלקיקי החומר; במהלך הדיפוזיה הם מתמלאים בחלקיקי חומר - חייזר).

4.3. ניסוי מס' 3 תצפית על תופעת הדיפוזיה בנוזלים.

יַעַד : ללמוד דיפוזיה בנוזל. צפה בהמסה של חתיכות אשלגן פרמנגנט במים, בטמפרטורה קבועה (ב-t = 20 מעלות צלזיוס)

מכשירים וחומרים : בקבוק עם מים, מדחום, אשלגן פרמנגנט.

לקחתי חתיכת אשלגן פרמנגנט וכלי עם מים נקיים בטמפרטורה של 22 מעלות צלזיוס. הכנסתי לכלי חתיכת פרמנגנט אשלגן והתחלתי לראות מה קורה. לאחר דקה, המים בכלי מתחילים לקבל צבע. מים הם ממס טוב. תחת פעולתן של מולקולות מים, נהרסים הקשרים בין מולקולות מוצקי אשלגן פרמנגנט.
18 דקות חלפו מתחילת הניסוי. צבע המים הופך עז יותר. מולקולות מים חודרות בין מולקולות אשלגן פרמנגנט, ושוברות את כוחות המשיכה. במקביל לכוחות המשיכה בין המולקולות מתחילים לפעול כוחות הדחייה וכתוצאה מכך נהרס סריג הגביש של המוצק. תהליך המסת אשלגן פרמנגנט הסתיים. משך הניסוי הוא שעה 27 דקות. המים הפכו ארגמניים לחלוטין.

יכול לעשות סיכוםשתופעת הדיפוזיה בנוזל היא תהליך ארוך, שמביא לפירוק מוצקים.
לאחר שביצעתי את אותו ניסוי, אך על ידי ערבוב המים (ניעור), השתכנעתי שתהליך הדיפוזיה מהיר הרבה יותר (2 דקות).

4.4. ניסוי מס' 4 חקר התלות של קצב הדיפוזיה בטמפרטורה.

יַעַד : למד כיצד טמפרטורת המים משפיעה על קצב הדיפוזיה.

מכשירים וחומרים : מדי חום - 2 יח', שעון עצר - 1 pc, קונוסים - 4 יח', תה, אשלגן פרמנגנט.

: (ניסיון בהכנת תה בטמפרטורה התחלתית של 20 מעלות צלזיוס ובטמפרטורה של 91 מעלות צלזיוס בשתי כוסות
לקחנו שני כלים עם מים ב-t=20°C ו-t=91°C. מניסוי זה, אנו יכולים להסיק שקצב הדיפוזיה מושפע מהטמפרטורה: ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, כך קצב הדיפוזיה גבוה יותר.

קיבלתי את אותן תוצאות כשלקחתי 2 כוסות מים במקום תה. באחד מהם היו מים בטמפרטורת החדר, בשנייה מים רותחים.

הפלתי את אותה כמות של פרמנגנט אשלגן לכל כוס. בכוס שבה טמפרטורת המים הייתה גבוהה יותר, תהליך הדיפוזיה התקדם הרבה יותר מהר.

לכן, קצב הדיפוזיה תלוי בטמפרטורה - ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, כך מתרחשת דיפוזיה אינטנסיבית יותר.

4.5. ניסיון מס' 5 תצפית על תופעת הדיפוזיה בגזים.

יַעַד: מחקר של שינויים בדיפוזיה של גז באוויר בהתאם לשינויים בטמפרטורה בחדר.

מכשירים וחומרים : שעון עצר, בושם, מדחום.

תיאור הניסיון והתוצאות : חקרתי את זמן התפשטות ריח הבושם בחדר V = 60m 3 בטמפרטורה של t = +15 0 (החדר הובא לטמפרטורה הנדרשת על ידי אוורור). הזמן נרשם מתחילת התפשטות הריח בחדר, ועד שהתקבלה רגישות ברורה באנשים שעומדים במרחק של 5 מ' מהאובייקט הנחקר (בושם). לאחר מכן אוורר החדר היטב, ו-3 שעות לאחר ניסוי זה, הטמפרטורה הועלתה ל-20 0 C. לאחר מכן הניסוי חזר על עצמו, והביא את הטמפרטורה ל-25 0 C. עבור כל הנתונים שהתקבלו, נקבע הממוצע האריתמטי. נתוני הניסוי נתתי בטבלה.

ט 0 חֲצֵרִים	+15 0	+20 0	+25 0
זמן פיזור בושם, ס
מספר ניסויים

אם נניח שתהליכי הדיפוזיה עומדים ביחס ישר לזמן התפשטות ריח הבושם בחדר, אזי כתוצאה ממחקר זה, ניתן לחשוף את התלות של זמן התפשטות הריח של בושם בחדר, ומכאן קצב הדיפוזיה, על שינויים בטמפרטורת האוויר.

הנתונים שהתקבלו מצביעים על כך שמהירות התפשטות ריח הבושם תלויה בעלייה בטמפרטורת החדר כדלקמן: עם עלייה בטמפרטורה מ-+15 0 ל-5 0, פרמטר זה ירד ב-8.9 שניות. זה מצביע על כך שהריח התפשט מהר יותר. עם עלייה נוספת בטמפרטורת החדר ב-5 0 (עד 25 0), היא ירדה ב-15.3 שניות, מה שמעיד על האצה של התפשטות הריח. לפיכך, ניתוח מדדי הזמן להתפשטות ריח הבושם בחדר הראה כי הדיפוזיה מואצת עם עליית הטמפרטורה.

סיכום : ככל שהטמפרטורה של הגזים גבוהה יותר, כך תהליכי הדיפוזיה מהירים יותר. לדוגמה, כאשר גזים חמים משתחררים מצינורות של מפעלים שונים (או מצינורות פליטה של ​​מכוניות), חומרים אלו המזיקים לבריאות האדם ובעלי החיים מתפשטים מהר מאוד. בקיץ זה קורה אפילו יותר מהר.

^ 4.6. ניסוי מס' 6 השפעת חומרים שונים על פני המים על תהליך הדיפוזיה

יַעַד : למד כיצד חומרים שונים על פני המים משפיעים על קצב האידוי של המים ולהסיק מסקנה לגבי קצב הדיפוזיה.

מכשירים וחומרים : מדי חום - 3 יח', שעון עצר - 1 pc, תחתיות עם מים - 3 יח', נפט, שמן צמחי.

תיאור הניסיון והתוצאות : שפכתי מים מאותה מסה ובאותה טמפרטורה (36 מעלות) לצלוחיות, ואז השארתי מים (5 מ"ל) בצלוחית הראשונה, נפט (5 מ"ל) בשנייה, ושמן צמחי (5 מ"ל) בשלישית. שמן צמחי מניסיוננו חיקה שמן. זמן נרשם, כל 10 דקות בוצעו קריאות של מדי חום שהוצבו בכל הנוזלים. תוצאות המדידה נרשמות בטבלה.

זמן, ש	טמפרטורת מים טהורים	טמפרטורת מים עם נפט	טמפרטורת מים עם שמן צמחי

אידוי משחרר מולקולות בודדות מהמים. מכיוון שמים המכוסים בסרט של בנזין, נפט ושמן צמחי מתקררים לאט יותר, ניתן לומר שקשה יותר למולקולות החמצן לצאת מהמים.

סיכום : בנוכחות חומרים שונים על פני המים - תהליך הדיפוזיה איטי יותר. אז בסביבה, שמן שנשפך משבש תהליכי דיפוזיה ויכול להוביל להשלכות סביבתיות לא רצויות.

V. סקר סוציולוגי.

מטרת הסקר : למשוך את תשומת לבם של אנשים לבעיה סביבתית, כמו גם לגלות כיצד מיידע אותם על בעיה זו ומה הם עושים ברמת משק הבית כדי לפתור אותה.

כן. לא. קשה לענות

כן. לא. קשה לענות

כן. לא. קשה לענות

כן. לא. קשה לענות

כן. לא. קשה לענות

כן. לא. קשה לענות

כן. לא. קשה לענות

5.1. מתודולוגיה לביצוע סקר סוציולוגי בבעיית האקולוגיה

ראיינתי אנשים בשאלון שהוכן מראש, ניתנו תשובות צפויות מוכנות לתפקידים.

הסקר נערך בעילום שם. בסקר השתתפו 20 מבוגרים ו-20 תלמידי בית ספר מכיתות ז' עד י'. רואיינו גם מכרים (רובם) וגם עוברי אורח מזדמנים ברחוב.

5.2. ניתוח תוצאות

תוצאות סקר סוציולוגי הראו שמבוגרים מודאגים לעתים קרובות יותר מבעיות סביבתיות. אז, מהמבוגרים שראיינו, לשאלה: "האם הדיפוזיה משפיעה על האקולוגיה?" 45% מהמבוגרים ענו בחיוב ופי 3 פחות - 15% מתלמידי בית הספר ושלילי - 35% מהמבוגרים ו-70% מתלמידי בית הספר. כתוצאה מכך, תכנית הלימודים בבית הספר אינה נותנת מספיק תשומת לב לבעיה זו. באופן כללי, 30% מהאוכלוסייה הנסקרת חושבים על הנושא הזה ו-45% לא חושבים על זה.

ייתכן שמבוגרים, למרות האנונימיות של הסקר, רצו להיראות לנו "נכונים" יותר, אבל אולי הם צריכים להתמודד עם בעיות סביבתיות לעתים קרובות יותר בחיי היומיום.

בהתבסס על הסקר, ניתן לבצע את הפעולות הבאות: מסקנות:

1. תושבי הכפר שלנו לא מקדישים תשומת לב מספקת לבעיית האקולוגיה.

2. מבוגרים חושבים על בעיה זו לעתים קרובות יותר.

3. במהלך הסקר, אנשים רבים חשבו לראשונה על בעיית תהליכי הדיפוזיה ותפקידם באקולוגיה.

VI. סיכום

עקב הגידול בהיקף ההשפעה האנתרופוגנית (פעילות כלכלית אנושית), מופר האיזון בביוספרה, מה שעלול להוביל לתהליכים בלתי הפיכים ולהעלות את שאלת האפשרות של חיים על פני כדור הארץ. זאת בשל התפתחות התעשייה, האנרגיה, התחבורה, החקלאות ופעילויות אנושיות אחרות. בעיות סביבתיות חמורות כבר התעוררו לפני האנושות, הדורשות פתרונות מיידיים.

כפי שמוצג בעבודה, תהליכי דיפוזיה ממלאים תפקיד מפתח בשמירה על איזון המערכות האקולוגיות. ביטוי הדיפוזיה הוכח בתחומים שונים של מדע וטכנולוגיה, בתהליכים המתרחשים בטבע החי והדומם. לפיזור יש חשיבות רבה בחייהם של בני אדם ובעלי חיים; ללא תופעה זו, החיים על פני כדור הארץ יהיו בלתי אפשריים. אבל, למרבה הצער, כתוצאה מפעילותם, לאנשים יש לעתים קרובות השפעה שלילית על תהליכים טבעיים בטבע.

המטרות והיעדים שנקבעו בעבודה הושגו על ידי. הצלחתי לערוך מחקר על תהליכי דיפוזיה, הניסוי הראה התאמה טובה בין תיאוריה לפרקטיקה. אפשר היה גם להראות את היישום הרחב של דיפוזיה בעולם הסובב.

לסיכום, ברצוני לציין כי בארצנו לא נותנים תשומת לב מספקת לבעיית הבטיחות הסביבתית, שהוכח מהסקר.

אני מקווה שהעבודה שלי תעזור לתלמידים אחרים להבין טוב יותר תופעה מעניינת וחשובה כמו דיפוזיה, ותתרום לפיתוח העניין בפיזיקה.

VII. רשימת ספרות משומשת

1. Astafurov V.I., Busev A.I. מבנה החומר: ספר. לתלמידים. מ.: נאורות, 1983

   Alekseev S.V., Gruzdeva M.V., Muravyov A.G., Gushchina E.V. סדנה בנושא אקולוגיה. M. AO MDS, 1996

   ביופיסיקה בשיעורי פיזיקה. מניסיון בעבודה. מ., "נאורות", 1984

   א.י. קיטאיגורודסקי. מבוא לפיזיקה. הוצאת הספרים "מדע", 1979

   Ryzhenkov A.P. פיזיקה. בן אנוש. סביבה. מ' נאורות, 1996

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

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

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

סקר סוציולוגי.

1. האם הדיפוזיה משפיעה על הסביבה?
2. האם מידע סביבתי חשוב לך באופן אישי?
3. האם לדעתך אפשר להגן על הטבע?
4. האם אתה חושב על הבעיה שלנו?
5. האם אתה מוכן להשתתף בשיפור הסביבה תמורת תשלום מקדמה?
6. האם אתה רוצה לשנות את הסביבה לטובה?
7. האם אתה רוצה לקבל ידע נוסף על אקולוגיה?

סקירה

העבודה המוצגת מוקדשת לנושא "היבטים אקולוגיים של דיפוזיה".
לבעיית המחקר הזה יש רלוונטיות בעולם המודרני.
יש לציין את המשמעות הגבוהה וההתפתחות המעשית הלא מספקת של הבעיה בקורס הפיזיקה בתיכון, מה שקובע את החידוש הבלתי מעורער של מחקר זה.
כחלק מהשגת מטרה זו, הוגדרו ונפתרו המשימות הבאות על ידי המחבר:
1. לנמק היבטים תיאורטיים ולחשוף את אופי ה"דיפוזיה";
2. הראה את הרלוונטיות של הבעיה בתנאים מודרניים;

3. בדוק את התיאוריה בפועל על ידי ביצוע סדרת ניסויים;
4. לייעד מגמות בהתפתחות נושא זה.

היצירה בעלת מבנה מסורתי וכוללת מבוא, גוף עיקרי, סיום וביבליוגרפיה.
במבוא מנמקת הרלוונטיות של בחירת הנושא, נקבעת מטרת המחקר ומטרותיו ומאופיינות את שיטות המחקר. פרק ראשון חושף את הנושאים הכלליים של הנושא, מגדיר את המושגים הבסיסיים. בפרק ב' נשקלת ביתר פירוט השאלה היכן בדיוק נוכל לצפות בתופעת הדיפוזיה, ואיזה יישום היא מוצאת. הפרק השלישי מוקדש להשפעת הפעילות האנושית על מהלך תהליכי הדיפוזיה בטבע. פרק רביעי הוא בעל אופי מעשי, ועל בסיס ניסויים בודדים מתבצע ניתוח של מסקנות תיאורטיות, כמו גם סיכויים ומגמות התפתחות. הפרק החמישי מכיל מחקר סוציולוגי, שעל בסיסו מסיק המחבר מסקנות לגבי הרלוונטיות של הבעיה.
בהתבסס על תוצאות המחקר, נחשפו מספר בעיות הקשורות לנושא הנדון, והוסקו מסקנות לגבי הצורך במחקר נוסף בנושא זה. הנושא נחשף במלואו בהתאם לתכנית.

מקורות המידע לכתיבת עבודה בנושא "היבטים סביבתיים של דיפוזיה" היו הספרות החינוכית הבסיסית, יצירות תיאורטיות בסיסיות של ההוגים הגדולים בתחום הנדון, תוצאות מחקר מעשי של סופרים מקומיים וזרים בולטים, מאמרים ו ביקורות בכתבי עת מיוחדים, ספרי עיון, מידע מקורות רלוונטיים אחרים.