Správa na tému difúzie. Úžasný fenomén - difúzia! "Závislosť difúzie na teplote"

Samotné slovo "difúzia" latinského pôvodu - "diffusio" v latinčine znamená "šírenie, rozptyl". Vo fyzike sa difúzia vzťahuje na proces vzájomného prenikania mikročastíc, keď sa rôzne materiály dostanú do kontaktu. Akademická definícia toho, čo je difúzia, je nasledovná: "Difúzia je vzájomné prenikanie molekúl jednej látky do medzimolekulových priestorov inej látky v dôsledku ich chaotického pohybu a vzájomnej kolízie." Aké sú vlastnosti difúzie, dôvody jej výskytu, ako sa tento proces prejavuje v rôznych látkach, prečítajte si o tom nižšie.

Dôvody šírenia

Príčinou difúzie je tepelný pohyb častíc (atómov, molekúl, iónov atď.).

Aby sme podrobnejšie pochopili, ako fungujú mechanizmy difúzie, zvážme tento jav pomocou konkrétneho príkladu. Ak užijete manganistan draselný (ľudovo známy ako manganistan draselný) (KMnO 4) a rozpustíte ho vo vode (H 2 O), potom sa manganistan draselný v dôsledku disociácie rozloží na K + a MnO 4 -. Je tiež dôležité poznamenať, že molekula vody je polarizovaná a existuje ako spojené ióny H+ – OH-.

Rozpúšťaním manganistanu draselného vo vode dôjde k chaotickému pohybu iónov oboch látok, v dôsledku čoho zmenia naviazané vodné ióny svoju farbu a uvoľnia miesto pre iné, ešte nezreagované ióny. Voda zmení farbu a získa špecifické vlastnosti. Medzi vodou a manganistanom draselným dôjde k difúzii.

Takto vyzerá proces schematicky.

Okrem toho sa pohybujúce sa častice počas difúzie vždy rovnomerne rozložia po poskytnutom objeme. Samotný proces difúzie trvá určitý čas.

Je tiež dôležité vedieť, že fenomén difúzie sa nevyskytuje u všetkých látok. Napríklad, ak sa voda nezmieša s manganistanom draselným, ale s olejom, potom medzi nimi nedôjde k žiadnej difúzii, pretože molekuly oleja sú elektricky neutrálne. Vytvoreniu určitého druhu spojenia s molekulami vody zabránia silné väzby v molekule oleja.

Za zmienku tiež stojí, že rýchlosť difúzie sa výrazne zvýši so zvýšením teploty, čo je celkom logické, pretože so zvýšením teploty sa zvýši rýchlosť pohybu častíc vo vnútri látky a v dôsledku toho sa zvýši pravdepodobnosť zvyšuje sa ich prienik do molekúl inej látky.

Difúzny vzorec

Difúzny proces v dvojzložkovom systéme je zapísaný pomocou Fickovho zákona a zodpovedajúcej rovnice:

V tejto rovnici je J hustota materiálu, D je difúzny koeficient a ac/dx je koncentračný gradient týchto dvoch látok.

Difúzny koeficient je fyzikálna veličina, ktorá sa číselne rovná množstvu difúznej látky, ktorá prenikne za jednotku času cez jednotkový povrch, ak sa rozdiel hustoty na dvoch povrchoch umiestnených vo vzdialenosti rovnajúcej sa jednotke dĺžky rovná jednej. Je dôležité poznamenať, že koeficient difúzie závisí od teploty.

Difúzia v pevných látkach

V pevných látkach prebieha difúzia veľmi pomaly, ak vôbec. Koniec koncov, pevné látky sú charakterizované prítomnosťou a všetky častice sú usporiadané.

Príkladom difúzie pevných látok je zlato a olovo. Tieto látky, ktoré sa nachádzajú vo vzdialenosti 1 meter od seba, pri izbovej teplote 20 ° C, budú postupne prenikať do seba, ale všetko pôjde veľmi pomaly, takáto difúzia sa prejaví najskôr za 4 až 5 rokov.

Difúzia v kvapalinách

Rýchlosť difúzie v kvapalinách je niekoľkonásobne vyššia ako v pevných látkach. Väzby medzi časticami v kvapaline sú oveľa slabšie (zvyčajne ich energia stačí nanajvýš na vytvorenie kvapiek) a nič neruší vzájomné prenikanie častíc do molekúl dvoch látok.

Pravda, ako rýchlo prebehne difúzia závisí od povahy a konzistencie kvapalín, v hustejších roztokoch k nej dochádza pomalšie, pretože čím je kvapalina hustejšia, tým pevnejšie sú väzby medzi molekulami v nej a tým je to pre molekuly a častice náročnejšie. preniknúť do seba. Napríklad zmiešanie dvoch tekutých kovov môže trvať niekoľko hodín, zatiaľ čo zmiešanie vody a manganistanu draselného (z vyššie uvedeného príkladu) je hotové za minútu.

Difúzia v plynoch

V plynoch dochádza k difúzii ešte rýchlejšie ako v kvapalinách, medzi časticami plynných látok prakticky neexistujú žiadne väzby a častice, ktoré nie sú žiadnym spôsobom spojené, sa ľahko zmiešajú a prenikajú do molekúl iných plynov. Drobné úpravy v difúzii plynov je možné vykonať len.

Príklady difúzie v okolitom svete

Prostredníctvom difúzie:

• je zachované rovnomerné zloženie atmosférického vzduchu v blízkosti povrchu našej planéty,
• prebieha výživa rastlín
• dýchanie ľudí a zvierat.

Uskutočňuje sa významný biologický proces, a to aj pomocou difúzie: ako vieme, vďaka energii slnečného žiarenia sa voda chlorofylom rozloží na zložky, ktoré sa súčasne uvoľňujú, vstupujú do atmosféry a sú absorbované všetkými živé organizmy. Takže samotný proces absorpcie kyslíka ľuďmi a zvieratami a metabolizmus rastlín, to všetko je podporované difúziou, bez ktorej by samotný Život nemohol existovať.

Ale to je globálne, v jednoduchších veciach môžeme pozorovať difúziu:

• V záhrade, kde kvety vyžarujú svoju vôňu difúziou (ich častice sa miešajú s časticami okolitého vzduchu).
• Rozpustením cukru v čaji alebo káve sa čaj alebo káva difúziou stáva sladkou.
• Pri krájaní cibule vám začnú slziť oči, je to spôsobené aj difúziou, molekuly cibule sa zmiešajú s molekulami vzduchu a vaše oči na to reagujú.

Takýchto príkladov by sa dalo uviesť oveľa viac.

Difúzia, video

A na záver vzdelávacie video na tému nášho článku.

Tento článok je dostupný v angličtine - .

Pavlova Daria Alexandrovna

V rámci tohto projektu sa uvažuje o takom koncepte, akým je difúzia a akú úlohu zohráva v živote ľudí a zvierat.

Príroda vo veľkej miere využíva možnosti, ktoré sú vlastné procesu difúznej penetrácie. Difúzia zohráva zásadnú úlohu pri vstrebávaní výživy a okysličovaní krvi, ktorú dýchame, všade, kde vidíme prejav všemocnej a univerzálnej difúzie.

Štúdiom difúzie sme dospeli k záveru, že je prítomná vo všetkých sférach ľudského života, bez tohto javu by bol život na Zemi nemožný.

Stiahnuť ▼:

Náhľad:

Mestská rozpočtová vzdelávacia inštitúcia
stredná škola č. 11 v Pavlove

Fyzikálny projekt

"Difúzia okolo nás."

Vykonané:
Žiak 11. ročníka
Pavlova Daria
Alexandrovna
vedúci:
Trešková M.V.

2015

I. úvod

1.1 Definícia difúzie

1.2 História objavovania

II. Fenomén difúzie, jeho podstata

2.1 Popis difúzneho procesu

2.2 Vysvetlenie fenoménu difúzie

2.3. Vzory difúzie

III. Hodnota difúzie

3.1 Úloha šírenia v prírode.

3.2 Úloha difúzie pri získavaní roztokov.

3.3 Šírenie a bezpečnosť ľudí.
3.4 Aplikácia difúzie v medicíne. Zariadenie "umelá oblička"

3.5 Osmóza. Praktická aplikácia osmózy

3.6 Aplikácia difúzie v technike av každodennom živote

3.7 Škodlivý prejav difúzie

IV. Praktická časť.

4.1 Vykonané experimenty

V. Záver

VI.Zoznam použitej literatúry

Úvod.

V každodennom živote si niekedy nevšimneme niektoré fyzikálne javy. Napríklad niekto otvoril fľašu parfumu a my, aj keď sme vo veľkej vzdialenosti, pocítime túto vôňu. Keď stúpame po schodoch do nášho bytu, cítime vôňu jedla vareného doma. Sáčok čajových lístkov hodíme do pohára s horúcou vodou a ani si nevšimneme, ako čajové lístky zafarbia všetku vodu v šálke.
Takže, ako ste uhádli, v mojej práci budem hovoriť o o difúzii.

Difúzia (lat. diffusio - šírenie, šírenie, rozptyl, interakcia) -jav, pri ktorom dochádza k vzájomnému prenikaniu molekúl jednej látky medzi molekuly druhej.

Cieľ práce:
štúdium procesu difúzie
vysvetľovanie jeho významu v našom živote, pozorovanie jeho prejavov
popis užitočných a škodlivých vlastností
popis významu tohto procesu v našom živote
Pracovné úlohy:
rozšíriť naše vedomosti
vysvetliť proces difúzie
dokázať existenciu tohto procesu
hovoriť o tom, kde môžeme pozorovať difúziu
odhaliť vlastnosti difúzie.
Význam práce.
Praktický význam mojej výskumnej práce spočíva v tom, že získané výsledky pomôžu pri štúdiu tejto témy v škole, pritiahnu viac pozornosti školákov k tomuto fyzickému procesu.

Objav difúzie.

V roku 1827 Brown uskutočnil výskum rastlinného peľu. Zaujímal sa najmä o to, ako sa peľ podieľa na procese oplodnenia. Raz sa pozrel pod mikroskop izolovaný z peľových buniek severoamerickej rastliny Clarkia pulchella (Pretty Clarkia) predĺžené cytoplazmatické zrná suspendované vo vode. Zrazu Brown videl, že najmenšie tvrdé zrnká, ktoré v kvapke vody takmer nebolo vidieť, sa neustále chvejú a presúvajú z miesta na miesto. Zistil, že tieto pohyby podľa jeho slov „nesúvisia ani s prúdením v kvapaline, ani s jej postupným vyparovaním, ale sú vlastné časticiam samotným“.

Brownove pozorovanie potvrdili aj ďalší vedci. Najmenšie častice sa správali ako živé a „tanec“ častíc sa zrýchľoval so zvyšujúcou sa teplotou a zmenšujúcou sa veľkosťou častíc a zreteľne sa spomalil, keď bola voda nahradená viskóznejším médiom. Tento úžasný jav sa nikdy nezastavil: bolo možné ho pozorovať ľubovoľne dlho. Brown si spočiatku dokonca myslel, že do poľa mikroskopu sa naozaj dostali živé tvory, najmä že peľ sú samčie zárodočné bunky rastlín, ale viedli aj častice z odumretých rastlín, aj z tých sušených o sto rokov skôr v herbároch. Potom Brown uvažoval, či ide o „elementárne molekuly živých bytostí“, ktoré známy francúzsky prírodovedec Georges Buffon (1707 – 1788), autor 36-zväzkovéhoprírodná história. Tento predpoklad vypadol, keď Brown začal skúmať zjavne neživé predmety; najprv to boli veľmi malé čiastočky uhlia, ako aj sadze a prach z londýnskeho vzduchu, potom jemne mleté ​​anorganické látky: sklo, veľa rôznych minerálov. „Aktívne molekuly“ boli všade: „V každom minerále,“ napísal Brown, „ktorý sa mi podarilo rozdrviť na prach do takej miery, že mohol byť nejaký čas suspendovaný vo vode, som vo väčšom či menšom množstve našiel tieto molekuly. .

Musím povedať, že Brown nemal žiadny z najnovších mikroskopov. Vo svojom článku konkrétne zdôrazňuje, že mal obyčajné bikonvexné šošovky, ktoré používal niekoľko rokov. A ďalej píše: "Počas celej štúdie som naďalej používal tie isté šošovky, s ktorými som začal pracovať, aby som dodal svojim tvrdeniam väčšiu presvedčivosť a aby boli čo najprístupnejšie pre bežné pozorovania."

Ďalší výskum difúzie.

J. Nollet (1748) - Otvorenie difúzie kvapaliny cez septum.

J. Nollet (1748) - Objav osmózy.

Osmóza - proces jednosmernej difúzie cez semipermeabilnú membránu molekúl rozpúšťadla smerom k vyššej koncentrácii rozpustenej látky (nižšia koncentrácia rozpúšťadla).

A. Fick (1855) - Zákon difúzie.

J. Štefan (1871) - Teória difúzie plynov

J. Maxwell (1866) -Teória prenosu vo všeobecnosti (difúzia, vedenie tepla, vnútorné trenie)

K. Neumann (1872) - Predikcia tepelnej difúzie

B. Feddersen (1873) - Objav tepelnej difúzie.

Fenomén difúzie, jeho podstata.

Ako vieme, molekuly akejkoľvek látky sú od seba v určitej vzdialenosti a neustále sa náhodne pohybujú. Preto jednotlivé molekuly, napríklad čpavok, náhodne sa pohybujúce, prenikajú do medzier medzi molekulami vzduchu, narážajú na ne a tým sa posúvajú ďalej a ďalej od zdroja, t.j. z otvorenej skúmavky s amoniakom.Tento pohyb je nepretržitý a nepravidelný. Pri zrážke s molekulami plynov, ktoré tvoria vzduch, molekuly amoniaku mnohokrát menia smer svojho pohybu a náhodne sa pohybujú a rozptýlia sa po miestnosti.Toto je fenomén difúzie.

Difúzia v plynoch a kvapalinách je jednoduchšia a rýchlejšia ako difúzia v pevných látkach, pretože molekuly v plynoch a kvapalinách sa pohybujú voľnejšie a vzdialenosť medzi nimi je väčšia ako v pevnej látke.

Pohyb častíc pri difúzii je úplne náhodný, všetky smery posunu sú rovnako pravdepodobné.
Keďže častice sa pohybujú v plynoch, kvapalinách a pevných látkach, v týchto látkach je možná difúzia. Difúzia je prenos hmoty v dôsledku spontánneho usporiadania nehomogénnej koncentrácie atómov alebo molekúl rôznych typov. Ak sa do nádoby vpustia časti rôznych plynov, potom sa po chvíli všetky plyny rovnomerne premiešajú: počet molekúl každého typu na jednotku objemu nádoby bude konštantný a koncentrácia sa vyrovná.

Difúzia je vysvetlená nasledovne. Po prvé, medzi dvoma telesami je jasne viditeľné rozhranie medzi dvoma médiami (obr. 1a). Potom si vďaka svojmu pohybu jednotlivé častice látok nachádzajúce sa v blízkosti hranice vymieňajú miesta.

Hranica medzi látkami sa stiera (obr. 1b). Po preniknutí medzi častice inej látky si častice prvej začnú vymieňať miesta s časticami druhej, ktoré sú v stále hlbších vrstvách. Rozhranie medzi látkami sa stáva ešte nejasnejším. V dôsledku kontinuálneho a náhodného pohybu častíc tento proces nakoniec vedie k tomu, že roztok v nádobe sa stáva homogénnym (obr. 1c).

a B C
Obr.1. Vysvetlenie fenoménu difúzie.

Rýchlosť difúzierastie so zvyšujúcou sa teplotou.
Obráťme sa na skúsenosti.Dva poháre sú naplnené vodou, ale jeden je studený a druhý horúci. Čajové vrecúška zároveň ponorte do pohárov. Je ľahké vidieť, že v horúcej vode čaj rýchlejšie farbí vodu, difúzia prebieha rýchlejšie. Rýchlosť difúzie sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou, pretože molekuly interagujúcich telies sa začínajú pohybovať rýchlejšie.

Difúzia prebieha najrýchlejšie v plynoch, najpomalšie v kvapalinách a najpomalšie v pevných látkach. Faktom je, že v plynoch a kvapalinách hlavný typ tepelného pohybu častíc vedie k ich zmiešaniu, ale v pevných látkach v kryštáloch, kde atómy vytvárajú malé vibrácie okolo polohy uzla mriežky, nie.

Hodnota difúzie.

Úloha difúzie v prírode.

Fenomén difúzie hrá v prírode dôležitú úlohu. Napríklad vďaka difúzii sa zachováva rovnomerné zloženie atmosférického vzduchu v blízkosti zemského povrchu. Stromy uvoľňujú kyslík a absorbujú oxid uhličitý prostredníctvom difúzie. Korene rastlín zachytávajú látky potrebné pre rastlinu z pôdnej vody vďaka difúznemu prúdeniu do koreňov. Mnohé fyziologické procesy prebiehajúce v ľudskom tele sú založené na fenoméne difúzie: ako je dýchanie, vstrebávanie živín v črevách atď.

Pomocou difúzie sa vo vzduchu šíria rôzne plynné látky: napríklad dym z požiaru sa šíri na veľké vzdialenosti.
Výsledkom tohto javu môže byť vyrovnávanie teploty v miestnosti pri vetraní. Rovnakým spôsobom dochádza k znečisteniu ovzdušia škodlivými priemyselnými výrobkami a výfukovými plynmi vozidiel. Prírodný horľavý plyn, ktorý doma používame, je bez farby a bez zápachu. V prípade úniku nie je možné si to všimnúť, preto sa na distribučných staniciach plyn zmiešava so špeciálnou látkou, ktorá má ostrý, nepríjemný zápach, ktorý človek ľahko cíti.

V dôsledku fenoménu difúzie sa spodná vrstva atmosféry - troposféra - skladá zo zmesi plynov: dusíka, kyslíka, oxidu uhličitého a vodnej pary. Pri absencii difúzie by došlo k stratifikácii pôsobením gravitácie: na dne by bola vrstva ťažkého oxidu uhličitého, nad ňou - kyslík, nad - dusík a inertné plyny.

Na oblohe tento jav pozorujeme aj my. Rozptyľujúce sa oblaky sú tiež príkladom difúzie a ako presne o tom F. Tyutchev povedal: „Oblaky sa topia na oblohe ...“

V kvapalinách prebieha difúzia pomalšie ako v plynoch, ale tento proces možno urýchliť zahrievaním. Napríklad, aby sa uhorky rýchlo nakladali, nalejú sa horúcou soľankou. Vieme, že cukor sa v studenom čaji rozpúšťa pomalšie ako v horúcom.

V lete pri pozorovaní mravcov sme vždy mysleli na to, ako vo svete, ktorý je pre nich obrovský, zistia cestu domov. Ukazuje sa, že túto záhadu otvára aj fenomén difúzie. Mravce si označujú cestu kvapôčkami zapáchajúcej kvapaliny.

Vďaka difúzii si hmyz nachádza potravu. Motýle, vlajúce medzi rastlinami, si vždy nájdu cestu ku krásnemu kvetu. Keď včely našli sladký predmet, zaútočili naň svojím rojom.

A rastlina rastie, kvitne aj pre nich vďaka difúzii. Veď hovoríme, že rastlina dýcha a vydychuje vzduch, pije vodu a z pôdy prijíma rôzne mikroaditíva.

Mäsožravce nachádzajú svoju korisť aj difúziou. Žraloky cítia krv na vzdialenosť niekoľkých kilometrov, rovnako ako ryby pirane.

Ekológia životného prostredia sa zhoršuje emisiami chemických a iných škodlivých látok do ovzdušia, do vôd, a to všetko sa šíri a znečisťuje rozsiahle územia. Stromy však uvoľňujú kyslík a absorbujú oxid uhličitý difúziou.
Miešanie sladkej vody so slanou vodou pri sútoku riek do mora je založené na princípe difúzie. Difúzia roztokov rôznych solí v pôde prispieva k normálnej výžive rastlín.

Vo všetkých uvedených príkladoch sledujeme vzájomné prenikanie molekúl látok, t.j. difúzia. Na tomto procese sú založené mnohé fyziologické procesy v ľudskom a zvieracom tele, ako je dýchanie, absorpcia atď. Vo všeobecnosti má difúzia v prírode veľký význam, ale tento jav je škodlivý aj v súvislosti so znečistením životného prostredia.

Úloha difúzie pri získavaní roztokov.

Fyzikálna teóriariešenia navrhli W. Ostwald (Nemecko) a S. Arrhenius (Švédsko). Podľa tejto teórie sú častice rozpúšťadla a rozpustenej látky (molekuly, ióny) v dôsledku difúznych procesov rovnomerne rozložené v celom objeme roztoku. Neexistuje žiadna chemická interakcia medzi rozpúšťadlom a rozpustenou látkou.
Teda difúzne procesy v plynoch a kvapalných géloch sú široko používané v chémii. Napríklad získavať roztoky, obohacovať vzduch kyslíkom v hutníckom priemysle. Difúzia je základom mnohých technologických procesov: adsorpcia, sušenie, extrakcia, membránové metódy na separáciu zmesí atď.

Pozrime sa, ako ľahko dochádza k difúzii medzi vzduchom a hnedým plynom (oxid dusnatý (NO 2 )). Vezmeme si banku a na dno dáme medené piliny (obr. 2a) a potom nalejeme roztok konc. HNO3 (obr. 2b). V banke prebieha reakcia, v dôsledku ktorej vzniká hnedý plyn (NO 2) (obr. 2c):

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

(konc.)

roztok medi (č 2 )

piliny HNO 3

A B C
Obr.2. Difúzia medzi vzduchom a hnedým plynom (oxid dusnatý (NO 2 ).

Difúzia a bezpečnosť ľudí.
Horľavý zemný plyn používaný v domácej kuchyni je bez farby a bez zápachu.
Aby bolo prúdenie plynu do miestnosti zreteľné, horľavý plyn je vopred zmiešaný so silne zapáchajúcimi látkami.
To vám umožní rýchlo si všimnúť prítomnosť úniku plynu v miestnosti.

Aplikácia difúzie v medicíne. Zariadenie "umelá oblička"

Pred viac ako 30 rokmi použil nemecký lekár William Kolf prístroj na „umelú obličku“. Odvtedy sa používa: na núdzovú chronickú starostlivosť pri akútnej intoxikácii; pripraviť pacientov s chronickým zlyhaním obličiek na transplantáciu obličky; na dlhodobú (10-15 rokov) podporu života pacientov s chronickým ochorením obličiek.
Umelá oblička je zariadenie určené na odstraňovanie toxínov z ľudskej krvi, ktoré sa hromadia v obličkách, keď sú vážne poškodené – zvyčajne ide o chronické a akútne formy zlyhania obličiek.

Činnosť prístroja je založená na princípoch dialýzy - ide o odstraňovanie nízkomolekulárnych látok z koloidných roztokov v dôsledku difúzie a rozdielu medzi osmotickým tlakom na oboch stranách celofánovej polopriepustnej membrány.

Hemodialýza je najpopulárnejšou liečbou pokročilého zlyhania obličiek. Tento postup umožňuje osobe pokračovať v aktívnom životnom štýle, napriek chybnej práci obličiek.

Osmóza. Praktická aplikácia osmózy.

Osmóza - presakovanie kvapalných látok cez živočíšne alebo rastlinné membrány, tkanivá.
Keď sú dva plyny v rovnakom objeme, rýchlo sa zmiešajú. To isté sa deje s tekutinami. Napríklad kvapka atramentu dodá slabú farbu celému litru vody.
Pri osmóze dochádza k spojeniu cez membrány, ako sú tenké steny koreňov rastlín alebo črevná stena. Membrány spomaľujú proces spájania, ale nezastavujú ho. Počas osmózy membrány živých organizmov umožňujú niektorým látkam prechádzať a iné zadržiavať. To je čiastočne určené štruktúrou samotných látok. Vedci sa domnievajú, že počas osmózy prenikajú rozpustené častice látky medzi molekuly membrány.
Častice roztoku pri kontakte s membránou na ňu tlačia a vytvárajú takzvaný "osmotický tlak". Strana s väčším množstvom častíc rozpustenej látky má tiež vyšší osmotický tlak, takže dochádza k pohybu z oblastí s vysokým tlakom do oblastí s nízkym tlakom.
Pohyb sa však uskutočňuje v oboch smeroch, pretože membrány umožňujú prechod látok v oboch smeroch. V našom tele si napríklad membránami krvných ciev neustále prechádzajú látky oboma smermi. Takto natrávené jedlo vstupuje do krvného obehu a oxid uhličitý sa z krvi odstraňuje cez pľúca.

Praktická aplikácia osmózy.Metódy membránovej separácie sú založené na rôznych rýchlostiach prechodu zložiek roztoku alebo zmesi plynov cez semipermeabilnú membránu v dôsledku rozdielu v koncentrácii, tlaku, teplote alebo elektrickom potenciáli na oboch stranách membrány. Metódy membránovej separácie sa používajú na odsoľovanie soľných roztokov a čistenie odpadových vôd, získavanie vysoko čistej vody, separáciu uhľovodíkov, zahusťovanie roztokov vrátane potravinárskych produktov, biologicky aktívnych látok, obohacovanie vzduchu kyslíkom. Polopriepustné membrány sa vyrábajú vo forme poréznych fólií, dosiek, dutých vlákien z polymérov, skla a kovov. Pri hyperfiltrácii sa využíva reverzná osmóza – spôsob zahusťovania alebo znižovania slanosti roztokov, ktorý spočíva v ich privádzaní na semipermeabilnú membránu. Membrána umožňuje prestup rozpúšťadla a úplne alebo čiastočne zadržiava rozpustenú látku. Reverzná osmóza sa používa na odsoľovanie soľných roztokov a čistenie odpadových vôd, separáciu ťažko separovateľných zmesí, posúvanie rovnováhy chemických reakcií.

V súčasnosti na celom svete funguje viac ako 2 000 odsoľovacích zariadení.

Aplikácia difúzie v strojárstve.

Difúzne javyširoko používané v technológii. Napríklad pri extrakcii cukru z repy sa repa jemne naseká a vloží do špeciálnych kovových nádob (difúzorov), cez ktoré prechádza prúd horúcej vody. Cukor v repe difunduje do tečúcej vody. Z výsledného roztoku sa izoluje kryštalický cukor.

Aplikácia v každodennom živote.

Fenomén difúzie môžeme doma pozorovať pomerne často: keď používame aromalampu s esenciálnymi olejmi alebo sprejmi na telo či chodidlá, parfumy, sprejujeme prostriedky na hubenie komárov a múch v miestnosti, keď niečo lepíme alebo keď piť čaj alebo kávu. V hrnčeku čaju s cukrom a plátkom citróna. Lyžicou primiešame horúcu vodu – tým sa urýchli proces prieniku molekúl cukru a citrónu medzi molekuly vody. Tiež solenie, nakladanie, kompóty - to všetko je tiež spôsobené difúziou.

Škodlivý prejav difúzie.

Difúzia nie je pre človeka vždy dobrá. Bohužiaľ je potrebné poznamenať škodlivé prejavy tohto javu. Komíny podnikov vypúšťajú do atmosféry oxid uhličitý, oxidy dusíka a síru. V súčasnosti celkové množstvo emisií plynov do atmosféry presahuje 40 miliárd ton ročne. Nadbytok oxidu uhličitého v atmosfére je nebezpečný pre živý svet na Zemi, narúša kolobeh uhlíka v prírode a vedie k tvorbe kyslých dažďov. Proces difúzie hrá dôležitú úlohu pri znečisťovaní riek, morí a oceánov. Ročné vypúšťanie priemyselných a domácich odpadových vôd na svete je približne 10 biliónov ton.
Znečistenie vodných plôch vedie k tomu, že v nich mizne život a voda používaná na pitie sa musí čistiť, čo je veľmi drahé. Okrem toho dochádza v znečistenej vode k chemickým reakciám s uvoľňovaním tepla. Teplota vody stúpa, zatiaľ čo obsah kyslíka vo vode klesá, čo je zlé pre vodné organizmy. V dôsledku stúpajúcich teplôt vody teraz mnohé rieky v zime nezamŕzajú.
Na zníženie emisií škodlivých plynov z priemyselných potrubí, potrubí tepelných elektrární sú inštalované špeciálne filtre. Aby sa zabránilo znečisteniu vodných plôch, je potrebné zabezpečiť, aby sa v blízkosti pobrežia nevyhadzovali odpadky, potravinový odpad, hnoj a rôzne chemikálie.
Vidíme, aký veľký význam má difúzia v neživej prírode a existencia živých organizmov by bola nemožná, keby tento jav neexistoval. Žiaľ, musíme sa vyrovnať s negatívnym prejavom tohto javu, no pozitívnych faktorov je oveľa viac a preto hovoríme o veľkom význame difúzie v prírode.

Uskutočnil výskum

Skúsenosť #1 Pozorovanie fenoménu difúzie v kvapaline.

Cieľ: pozorovanie difúzie v kvapaline, vplyv teploty na priebeh difúzie.
Zariadenia a materiály: pohár studenej vody, roztok "brilantnej zelene", tanier horúcej vody, pipeta.

a) „brilantná zelená“ bola vhodená do pohára s vodou a pozorovaná, ako prebieha proces difúzie;
b) vykonal rovnaký experiment umiestnením pohára vody do taniera s horúcou vodou, proces prebehol oveľa rýchlejšie ako v prvom prípade

Záver : Po experimentovaní sme to zistilidifúzia sa pozoruje v kvapalinách a so zvyšujúcou sa teplotou sa rýchlosť tohto procesu zvyšuje.

Skúsenosť č.2 Pozorovanie fenoménu difúzie v plynoch.

Cieľ: pozorovanie difúzie v plynoch.
Zariadenia a materiály:flakón s rozprašovačom, vzduch.
Opis skúseností a dosiahnutých výsledkov:
a) parfum v spreji;
b) šírenie zápachu po miestnosti.

Záver : po vykonaní experimentu sme zistili, že v plynoch sa pozoruje difúzia.

Skúsenosť č.3 Pozorovanie fenoménu difúzie v pevných látkach.

Cieľ: pozorovanie difúzie v pevných látkach.
Zariadenia a materiály:jablko, zelený roztok, pipeta.
Opis skúseností a dosiahnutých výsledkov:
a) jablko rozkrojíme, jednu polovicu jablka „nakvapkáme“.
b) pozorujeme, ako sa škvrna šíri po povrchu

Záver: v priebehu tohto experimentu sme pozorovali difúziu v pevných látkach, všimli sme si, že tento proces prebieha oveľa pomalšie v pevných látkach ako v plynoch a kvapalinách.

Záver.
V priebehu tejto výskumnej práce možno konštatovať, že difúzia zohráva obrovskú úlohu v živote ľudí a zvierat.

Príroda vo veľkej miere využíva možnosti, ktoré sú vlastné procesu difúznej penetrácie. Difúzia zohráva zásadnú úlohu pri vstrebávaní výživy a okysličovaní krvi, ktorú dýchame, všade, kde vidíme prejav všemocnej a univerzálnej difúzie.

Štúdiom difúzie sme dospeli k záveru, že je prítomná vo všetkých sférach ľudského života, bez tohto javu by bol život na Zemi nemožný.

Spiš ok použitá literatúra.

1. Peryshkin A.V. fyzika. 7 buniek - 14. vyd., stereotyp. – M.: Drop, 2010.
2. Koshkin I.I., Shirkevič M.G. Príručka elementárnej fyziky. - M.: Nauka, 1980.
3. Kurz fyziky Trofimova T.I. - M.: Vyššia škola, 1990.
4. Yavorsky B.M., Detlaf A.A. Handbook of Physics. - M.: Nauka, 1985.
5. Šatalov V.F. Fyzika pre život. M.-SPb, 2003.
6. O. F. Kabardin, S. I. Kabardina. 7. ročník z fyziky. M., 2011.
7. N. K. Martynová, Fyzika 7-9. M., 2011.

Difúzia

Príkladom difúzie je miešanie plynov (napríklad šírenie pachov) alebo kvapalín (ak kvapnete atrament do vody, kvapalina sa po chvíli rovnomerne zafarbí). Ďalší príklad je spojený s pevným telesom: atómy susedných kovov sú zmiešané na hranici kontaktu. Difúzia častíc hrá dôležitú úlohu vo fyzike plazmy.

Zvyčajne sa difúziou rozumejú procesy sprevádzané prenosom hmoty, niekedy sa však difúziou nazývajú aj iné prenosové procesy: tepelná vodivosť, viskózne trenie atď.

Rýchlosť difúzie závisí od mnohých faktorov. Takže v prípade kovovej tyče prebieha tepelná difúzia veľmi rýchlo. Ak je tyč vyrobená zo syntetického materiálu, tepelná difúzia prebieha pomaly. Difúzia molekúl vo všeobecnosti prebieha ešte pomalšie. Napríklad, ak sa kúsok cukru spustí na dno pohára s vodou a voda sa nemieša, bude trvať niekoľko týždňov, kým sa roztok stane homogénnym. Ešte pomalšia je difúzia jednej pevnej látky do druhej. Napríklad, ak je meď pokrytá zlatom, potom dôjde k difúzii zlata do medi, ale za normálnych podmienok (izbová teplota a atmosférický tlak) dosiahne zlatonosná vrstva hrúbku niekoľkých mikrónov až po niekoľkých tisíckach rokov.

Kvantitatívny popis difúznych procesov podal nemecký fyziológ A. Fick ( Angličtina) v roku 1855

všeobecný popis

Všetky typy difúzie sa riadia rovnakými zákonmi. Rýchlosť difúzie je úmerná ploche prierezu vzorky, ako aj rozdielu koncentrácií, teplôt alebo nábojov (v prípade relatívne malých hodnôt týchto parametrov). Teplo sa teda bude šíriť štyrikrát rýchlejšie cez tyč s priemerom dva centimetre ako cez tyč s priemerom jedného centimetra. Toto teplo sa bude šíriť rýchlejšie, ak je rozdiel teplôt na centimeter 10 °C namiesto 5 °C. Rýchlosť difúzie je tiež úmerná parametru charakterizujúcemu konkrétny materiál. V prípade tepelnej difúzie sa tento parameter nazýva tepelná vodivosť, v prípade toku elektrických nábojov - elektrická vodivosť. Množstvo látky, ktoré difunduje za daný čas a vzdialenosť, ktorú difundujúca látka prejde, sú úmerné druhej odmocnine času difúzie.

Difúzia je proces na molekulárnej úrovni a je určený náhodným charakterom pohybu jednotlivých molekúl. Rýchlosť difúzie je teda úmerná priemernej rýchlosti molekúl. V prípade plynov je priemerná rýchlosť malých molekúl väčšia, konkrétne je nepriamo úmerná druhej odmocnine hmotnosti molekuly a zvyšuje sa so zvyšujúcou sa teplotou. Difúzne procesy v pevných látkach pri vysokých teplotách často nachádzajú praktické uplatnenie. Napríklad niektoré typy katódových trubíc (CRT) používajú kovové tórium difundované cez kovový volfrám pri 2000 °C.

Ak je v zmesi plynov hmotnosť jednej molekuly štyrikrát väčšia ako druhej, potom sa takáto molekula pohybuje dvakrát pomalšie v porovnaní s jej pohybom v čistom plyne. V súlade s tým je rýchlosť jeho difúzie tiež nižšia. Tento rozdiel v rýchlosti difúzie medzi ľahkými a ťažkými molekulami sa používa na oddelenie látok s rôznymi molekulovými hmotnosťami. Príkladom je separácia izotopov. Ak plyn obsahujúci dva izotopy prechádza cez poréznu membránu, ľahšie izotopy prenikajú membránou rýchlejšie ako ťažšie. Pre lepšie oddelenie sa proces uskutočňuje v niekoľkých fázach. Tento proces sa široko používa na separáciu izotopov uránu (oddelenie 235 U od väčšiny 238 U). Pretože tento spôsob separácie je energeticky náročný, boli vyvinuté iné, ekonomickejšie separačné metódy. Široko rozvinuté je napríklad použitie tepelnej difúzie v plynnom médiu. Plyn obsahujúci zmes izotopov sa umiestni do komory, v ktorej sa udržiava priestorový teplotný rozdiel (gradient). V tomto prípade sa ťažké izotopy časom koncentrujú v chladnej oblasti.

Fickove rovnice

Z hľadiska termodynamiky je hnacím potenciálom každého nivelačného procesu rast entropie. Pri konštantnom tlaku a teplote zohráva úlohu takéhoto potenciálu chemický potenciál µ , čo spôsobuje udržanie toku hmoty. Tok častíc látky je úmerný gradientu potenciálu

~

Vo väčšine praktických prípadov sa namiesto chemického potenciálu používa koncentrácia C. Priama výmena µ na C sa stáva nesprávnym v prípade vysokých koncentrácií, pretože chemický potenciál prestáva súvisieť s koncentráciou podľa logaritmického zákona. Ak takéto prípady neberieme do úvahy, vyššie uvedený vzorec možno nahradiť nasledujúcim:

čo ukazuje, že hustota toku hmoty Júmerné difúznemu koeficientu D[()] a koncentračný gradient. Táto rovnica vyjadruje prvý Fickov zákon. Druhý Fickov zákon sa týka priestorových a časových zmien koncentrácie (difúzna rovnica):

Difúzny koeficient D závislé od teploty. V mnohých prípadoch, v širokom teplotnom rozsahu, je táto závislosť Arrheniovou rovnicou.

Ďalšie pole aplikované paralelne s gradientom chemického potenciálu preruší ustálený stav. V tomto prípade sú difúzne procesy opísané nelineárnou Fokker-Planckovou rovnicou. Difúzne procesy majú v prírode veľký význam:

• Výživa, dýchanie zvierat a rastlín;
• Prenikanie kyslíka z krvi do ľudských tkanív.

Geometrický popis Fickovej rovnice

V druhej Fickovej rovnici je na ľavej strane miera zmeny koncentrácie v čase a na pravej strane rovnice je druhá parciálna derivácia, ktorá vyjadruje priestorové rozloženie koncentrácie, najmä konvexnosť teploty. distribučná funkcia premietnutá na os x.

pozri tiež

• Povrchová difúzia je proces spojený s pohybom častíc vyskytujúcich sa na povrchu kondenzovaného telesa v rámci prvej povrchovej vrstvy atómov (molekúl) alebo cez túto vrstvu.

Poznámky

Literatúra

• Bokshtein B.S. Atómy putujú kryštálom. - M .: Nauka, 1984. - 208 s. - (Knižnica "Quantum", vydanie 28). - 150 000 kópií.

Odkazy

• Difúzia (video lekcia, program pre 7. ročník)
• Difúzia atómov nečistôt na povrchu monokryštálu

Nadácia Wikimedia. 2010.

Synonymá:

Pozrite si, čo je „Diffusion“ v iných slovníkoch:

- [lat. diffusio distribúcia, šírenie] fyzikálny, chemický. prenikanie molekúl jednej látky (plynu, kvapaliny, tuhej látky) do druhej pri ich priamom kontakte alebo cez poréznu prepážku. Slovník cudzích slov. Komlev N.G., … … Slovník cudzích slov ruského jazyka

Difúzia- je prienik častíc jednej látky do prostredia častíc inej látky, ku ktorému dochádza v dôsledku tepelného pohybu v smere znižovania koncentrácie inej látky. [Blum E.E. Slovník základných hutníckych pojmov. Jekaterinburg… Encyklopédia pojmov, definícií a vysvetlení stavebných materiálov

Moderná encyklopédia

- (z lat. diffusio šírenie šírenie, rozptyl), pohyb častíc média, vedúci k prenosu hmoty a vyrovnaniu koncentrácií alebo k nastoleniu rovnovážneho rozloženia koncentrácií častíc daného typu v médiu. V neprítomnosti… … Veľký encyklopedický slovník

DIFÚZIA, pohyb látky v zmesi z oblasti s vysokou koncentráciou do oblasti s nízkou koncentráciou, spôsobený náhodným pohybom jednotlivých atómov alebo molekúl. Difúzia sa zastaví, keď koncentračný gradient zmizne. Rýchlosť…… Vedecko-technický encyklopedický slovník

difúzia- a dobre. difúzna f., nem. Difúzna lat. diffusio šírenie, šírenie. Vzájomné prenikanie susediacich látok do seba v dôsledku tepelného pohybu molekúl a atómov. Difúzia plynov, kvapalín. BAS 2. || trans. Oni…… Historický slovník galicizmov ruského jazyka

Difúzia- (z lat. diffusio rozloženie, šírenie, rozptyl), pohyb častíc prostredia, vedúci k prenosu hmoty a zosúladeniu koncentrácií alebo nastoleniu ich rovnovážneho rozloženia. Difúzia je zvyčajne určená tepelným pohybom ... ... Ilustrovaný encyklopedický slovník

Pohyb častíc v smere znižovania ich koncentrácie v dôsledku tepelného pohybu. D. vedie k vyrovnaniu koncentrácií difundujúcej látky a rovnomernému naplneniu objemu časticami. ... ... Geologická encyklopédia

Popis prezentácie na jednotlivých snímkach:

1 snímka

Popis snímky:

MBOU "Stredná škola č. 11" "Difúzia v prírode a v ľudskom živote" Balakhna 2017 Prácu dokončila: Lyanguzova Vera, študentka 7. ročníka. Vedúca: Semenova V.Z., učiteľka fyziky

2 snímka

Popis snímky:

Predmet štúdia: fenomén difúzie. Predmet výskumu: vplyv fenoménu difúzie na procesy prebiehajúce v prírode a procesy spojené so životom človeka. Cieľ: Študovať znaky difúzie v rôznych stavoch agregácie, zvážiť využitie difúzie človekom a jej prejav v prírode a tiež objasniť environmentálne aspekty difúzie. Úlohy: 1. Preštudovať si materiál o úlohe difúzie v prírode a ľudskom živote. 2. Vykonajte niekoľko experimentov charakterizujúcich vzory difúzie. 3. Analyzujte získané informácie o fenoméne difúzie a tiež určte stupeň významnosti tohto javu pre rastliny, zvieratá a ľudí. Metódy: - Zber, spracovanie, analýza informácií o význame fenoménu difúzie v prostredí rastlín a živočíchov. - Vykonávanie difúznych experimentov.

3 snímka

Popis snímky:

Relevantnosť zvolenej témy Difúzia je rozšírená vo svete flóry a fauny a je veľmi dôležitá pre rastliny a živočíchy. Ale nie všetci ľudia majú dostatočné predstavy o priebehu tohto javu. Relevantnosť tejto práce pre mňa spočíva v tom, že štúdium vplyvu difúzie na život rastlín, zvierat a ľudí rozšírilo rozsah mojich vedomostí o voľne žijúcich živočíchoch, preukázalo úzke prepojenie fyziky, biológie a ekológie. .

4 snímka

Popis snímky:

Difúzia a jej zákonitosti Difúzia (lat. diffusio - distribúcia, šírenie, disperzia, interakcia) je proces vzájomného prenikania molekúl jednej látky medzi molekuly druhej, čo vedie k samovoľnému rovnomernému premiešaniu látok v celom objeme. Fenomén difúzie pozorujeme každý deň: či čajové lístky zalejeme vriacou vodou, či si pripravíme farbiaci roztok. A aj keď na sporáku niečo prihorí a zápach je cítiť po celom dome, opäť sa stretávame s fenoménom difúzie.

5 snímka

Popis snímky:

Keďže častice sa pohybujú v plynoch, kvapalinách a pevných látkach, vo všetkých týchto látkach je možná difúzia. Rýchlosť tohto javu je však u nich iná. V dôsledku pozorovaní sa zistilo, že k difúzii v plynoch dochádza veľmi rýchlo. V kvapalinách je difúzia pomalšia ako v plynoch, pretože molekuly kvapalín sú umiestnené oveľa hustejšie, takže je oveľa náročnejšie sa nimi „brodiť“. Difúzia môže dokonca nastať aj v pevných látkach, hoci priestory medzi časticami sú malé, a preto je pre iné látky veľmi ťažké medzi ne preniknúť. Proces difúzie v pevných látkach je pomalý a voľným okom nepostrehnuteľný.

6 snímka

Popis snímky:

Rýchlosť difúzie závisí nielen od stavu agregácie látky, ale aj od teploty. Čím vyššia je telesná teplota, tým väčšia je rýchlosť molekúl a difúzia prebieha rýchlejšie.

7 snímka

Popis snímky:

Význam difúzie Dýchanie rastlín, výživa rastlín, vstrebávanie oxidu uhličitého a uvoľňovanie kyslíka potrebného na dýchanie človeka rastlinami, k zásobovaniu prírodných vodných plôch kyslíkom dochádza v dôsledku difúzie. O kvetoch mnohých rastlín je známe, že voňajú. Je to spôsobené tým, že opeľujúci hmyz (a drobné vtáky v tropických lesoch) vyhľadáva kvety s chutným nektárom na veľkú vzdialenosť nielen podľa žiarivej farby okvetných lístkov, ale aj podľa vône éterických olejov, ktoré vylučujú. Ak vo väčšine prípadov kvety vyžarujú príjemnú arómu, aby prilákali opeľujúci hmyz, potom s cieľom vystrašiť nepriateľov, ktorí sa živia týmito rastlinami, ich stonky a listy získali nepríjemný zápach.

8 snímka

Popis snímky:

Mäsožravce nachádzajú svoju korisť aj difúziou. Žraloky a pirane cítia pach krvi na vzdialenosť niekoľkých kilometrov.

9 snímka

Popis snímky:

Horľavý zemný plyn používaný v domácej kuchyni je bez farby a bez zápachu. Aby bolo prúdenie plynu do miestnosti zreteľné, horľavý plyn je vopred zmiešaný so silne zapáchajúcimi látkami. To vám umožní rýchlo si všimnúť prítomnosť úniku plynu v miestnosti. V každodennom živote sa stretávame s procesom difúzie pri solení a cukrení, miešaní rôznych prísad pri varení, lepení povrchov, farbení látok, praní vecí atď.

10 snímka

Popis snímky:

Škodlivé prejavy difúzie Je potrebné upozorniť na škodlivé prejavy difúzie. Komíny podnikov vypúšťajú do atmosféry oxid uhličitý, oxidy dusíka a síru. V súčasnosti celkové množstvo emisií plynov do atmosféry presahuje 40 miliárd ton ročne. Proces difúzie hrá dôležitú úlohu pri znečisťovaní riek, morí a oceánov. Ročné vypúšťanie priemyselných a domácich odpadových vôd na svete je približne 10 biliónov ton. Hrozí „environmentálna“ katastrofa...

11 snímka

Popis snímky:

Experimentálna časť Skúsenosť 1. Parfém som nastriekal blízko vchodových dverí do kancelárie. Dĺžka skrine 10 metrov. Moja spolužiačka, ktorá bola pri protiľahlej stene, zacítila parfum po 2,6 minútach. Skúsenosti 2. Čajové vrecúška boli vložené do dvoch rovnakých pohárov. Do pravého pohára sa naliala studená voda s teplotou 25 stupňov a do ľavého sa naliala horúca voda, ktorej teplota bola 95 stupňov. Pozorovania boli snímané kamerou s intervalom najskôr 10 minút, potom 15 minút, posledná fotografia bola urobená o deň neskôr.

12 snímka

Popis snímky:

Skúsenosti 3. Zo želatíny a vody som vyrobil dva kotúče, do jedného som pridal farbivo. Pri izbovej teplote si zachovávajú svoj tvar a objem ako pevné látky. Namaľovaný disk som položil na nenatretý a fotil som každý deň.

13 snímka

Popis snímky:

Závery z experimentov: 1. Difúziu pozorujeme v plynoch, kvapalinách a pevných látkach. 2. Difúzia v plynoch je rýchla (minúty). 3. Difúzia v kvapalinách trvá dlhšie ako v plynoch (niekoľko hodín). Čím vyššia je teplota kvapaliny, tým rýchlejšie prebieha difúzia. 4. V pevných látkach prebieha difúzia oveľa pomalšie ako v kvapalinách (niekoľko dní).

14 snímka

Popis snímky:

Záver Fenomén difúzie je jednou z hlavných všeobecných podmienok života rastlín, živočíchov a ľudí. Bez tohto javu by život na Zemi nebol možný. Žiaľ, čoraz častejšie pozorujeme negatívny vplyv človeka na životné prostredie. A začína byť desivé, že príde chvíľa ľútosti nad bodom, kedy niet návratu ku kráse, ktorá nás stále obklopuje. Na zlepšenie priebehu difúzneho javu vo voľnej prírode človek nemusí robiť nič špeciálne. Stačí svojimi aktivitami eliminovať svoj negatívny vplyv na zver, častejšie upozorňovať verejnosť na problémy životného prostredia a potom bude môcť každý žiť v úplnej harmónii s prírodou, sám so sebou.

15 snímka

Popis snímky:

Literatúra 1. Efgrafova N.N., Kagan V.L. Kurz fyziky pre prípravné katedry vysokých škôl: Proc. úžitok. - 3. vydanie, Rev. A prerábač. - M .: Vyššie. Shk., 1984.- 487 s., ill. 2. Kurz fyziky A. V. Peryshkina, II. časť pre SŠ Mechanik (pokračovanie), tepelná a molekulová fyzika zostavený za účasti N.P. Suvorov Editor pätnásteho vydania L.L. Veličko. Umelecký redaktor B.L. Nikolajev. Technický redaktor N.N. Machov. Korektorka T. Kuznetsova Vydavateľstvo "Prosveshchenie" Moskva 1968 3. Základná učebnica fyziky: Učebnica. V 3 zväzkoch / Ed. G.S. Landsberg. T. I. mechanika. Teplo. Molekulárna fyzika. - 10. vyd., prepracované - M .: Nauka. Hlavné vydanie fyzikálnej a matematickej literatúry, 1985. -608 s., ill. 4. Semke A.I. "Neštandardné problémy vo fyzike", Jaroslavľ: Akadémia rozvoja, 2007. 5. Shustova L.V., Shustov S.B. "Chemické základy ekológie" M.: Vzdelávanie, 1995. 6. Lukashik V.I. Kniha úloh z fyziky 7-8kl. M.: Vzdelávanie, 2002. 7. Katz Ts.B. Biofyzika na hodinách fyziky. M.: Vzdelávanie, 1998. 8. Encyklopédia fyziky. M.: Avanta +, 1999. 9. Bogdanov K.Yu. Fyzik na návšteve biológa. M.: Nauka, 1986. 10. Enohovich A.S. Príručka fyziky. Moskva: Vzdelávanie, 1990. 11. Olgin OI Experimenty bez výbuchov. Moskva: Chémia, 1986. 12. Kovtunovič M.G. "Domáce experimenty vo fyzike ročníky 7-11." M.: Humanitárne vydavateľské centrum, 2007. 13. Internetové zdroje.

16 snímka

Popis snímky:

Výskum

Vykonané: Ryakhovskaya Oksana
žiak 7 „D“ triedy
MBOU ich. L. N. Tolstoj

vedúci: Učiteľ fyziky
MBOU ich. L. N. Tolstoj

Shlyapina T.V.

Úvod.
I. Definícia pojmu „difúzia“.
1.1. Definícia pojmu "difúzia".
1.2. Osmóza.

II. difúzia okolo nás.
2.1. Úloha šírenia v každodennom živote a technológii.
2.2. Difúzia v ľudskom živote
2.3. Difúzia vo voľnej prírode.

III. Vplyv ľudskej činnosti na priebeh difúznych procesov v prírode.

IV. Praktické experimenty potvrdzujúce teóriu.

4.1 Pokus č.1 Pozorovanie difúzie pri zmiešaní dvoch kvapalín.

4.2. Skúsenosť číslo 2. Pozorovanie difúzie pri zmiešaní zrnitého telesa s kvapalinou.
4.3. Pokus č.3 Pozorovanie javu difúzie v kvapalinách.
4.4. Pokus č. 4 Štúdium závislosti rýchlosti difúzie od teploty.
4.5. Skúsenosť č.5 Pozorovanie fenoménu difúzie v plynoch.
4.6. Skúsenosť č. 6 Vplyv rôznych látok na povrchu vody na difúzny proces.

V. Sociologický prieskum.
5.1. Metodika vykonávania sociologického prieskumu o probléme ekológie.
5.2. Analýza výsledkov.

VI. Záver.
VII. Zoznam použitej literatúry a internetových zdrojov

Úvod

Štruktúra hmoty je jedným z hlavných problémov vedy a základom modernej fyziky je atómová a molekulárna teória.
V súčasnosti sú dôkazy o ustanoveniach molekulárnej kinetickej teórie také početné a presvedčivé, že existencia molekúl sa považuje za preukázaný fakt. Z veľkého množstva vedeckých ustanovení a experimentálnych faktov súvisiacich s molekulárnou kinetickou teóriou vo mne vzbudil najväčší záujem fenomén difúzie, s ktorým som sa stretol v 7. ročníku na hodinách fyziky.
Každé ráno, keď pijeme hrnček čaju, si neuvedomujeme, že pozorujeme fenomén difúzie. Začal som sa o tento fenomén zaujímať, pretože je to jeden z dôležitých procesov pri podpore života ľudí a voľne žijúcich živočíchov na Zemi.
Úlohu, ktorú zohráva difúzia vo svete okolo nás, možno len ťažko preceňovať. Nachádza sa všade, jeho prejavy sú v prírode, v technike a v každodennom živote. Bohužiaľ, difúzne procesy môžu mať nielen pozitívny, ale aj negatívny vplyv na životnú aktivitu rastlín, zvierat a ľudí.

V priebehu mojej práce som sa nastavil nasledujúce ciele:

prehĺbiť svoje vedomosti o danej téme;

preskúmať vlastnosti difúzie v rôznych médiách a zvážiť jej aplikáciu;

ukázať úlohu difúznych procesov v ekologickej rovnováhe.

Úlohy:

1. Nájdite si potrebný materiál v literatúre, na internete, preštudujte si ho a rozoberte.

2. Zistite, kde sa vyskytujú difúzne javy v živej a neživej prírode (fyzika a biológia), aký majú význam, kde ich človek využíva.

3. Opíšte a navrhnite najzaujímavejšie experimenty na tomto jave.

Vo svojej práci som použil výskumné metódy:

pozorovanie

experiment,

sociologický prieskum.

I. Definícia pojmu „difúzia“.

1.1. Definícia pojmu "difúzia".

Difúzia ( lat. difúzia- distribúcia, šírenie, rozptyl) - proces prenosu hmoty alebo energie z oblasti s vysokou koncentráciou do oblasti s nízkou koncentráciou. Tento proces je spôsobený chaotickým tepelným pohybom molekúl a spočíva v prenose častíc a vzájomnom prenikaní látok. Difúzia prebieha v smere klesajúcej koncentrácie látky a vedie k rovnomernej distribúcii látky v celom objeme, ktorý zaberá. Tento jav prebieha v plynoch, kvapalinách a pevných látkach a môžu difundovať ako častice cudzorodých látok v nich, tak aj ich vlastné častice (samodifúzia). Difúzia veľkých častíc suspendovaných v plyne alebo kvapaline sa uskutočňuje v dôsledku ich Brownovho pohybu.
Difúzne procesy prebiehajú najrýchlejšie v plynoch, pomalšie v kvapalinách a ešte pomalšie v pevných látkach, čo je spôsobené povahou tepelného pohybu častíc v týchto médiách.
Najznámejším príkladom difúzie je miešanie plynov alebo kvapalín (ak kvapnete atrament do vody, kvapalina sa po chvíli rovnomerne zafarbí). Ďalší príklad súvisí s tuhou látkou: ak je jeden koniec tyče zahrievaný alebo elektricky nabitý, teplo (resp. elektrický prúd) sa šíri z horúcej (nabitej) časti do studenej (nenabitej) časti. V prípade kovovej tyče sa tepelná difúzia vyvíja rýchlo a prúd tečie takmer okamžite. Ak je tyč vyrobená zo syntetického materiálu, tepelná difúzia je pomalá a difúzia elektricky nabitých častíc je veľmi pomalá. Difúzia molekúl prebieha vo všeobecnosti ešte pomalšie. Napríklad, ak sa kúsok cukru spustí na dno pohára s vodou a voda sa nemieša, bude trvať niekoľko týždňov, kým sa roztok stane homogénnym.
Ešte pomalšia je difúzia jednej pevnej látky do druhej. Napríklad, ak je meď pokrytá zlatom, potom dôjde k difúzii zlata do medi, ale za normálnych podmienok dosiahne zlatonosná vrstva hrúbku niekoľkých mikrometrov až po niekoľkých tisíckach rokov.

Keď sa častica pohybuje v látke, neustále sa zráža s jej molekulami. To je jeden z dôvodov, prečo je za normálnych podmienok difúzia pomalšia ako normálny pohyb. Od čoho závisí rýchlosť difúzie?

Po prvé, na priemernej vzdialenosti medzi zrážkami častíc, t.j. voľná dĺžka cesty. Čím väčšia je táto dĺžka, tým rýchlejšie častica preniká do látky.

Po druhé, tlak ovplyvňuje rýchlosť. Čím hustejšie sú častice v látke, tým ťažšie je pre cudziu časticu preniknúť do takéhoto obalu.

Po tretie, molekulová hmotnosť látky hrá dôležitú úlohu v rýchlosti difúzie. Čím väčší je cieľ, tým je pravdepodobnejšie, že zasiahne a po kolízii sa rýchlosť vždy spomalí.

A po štvrté, teplota. So stúpajúcou teplotou sa zväčšujú oscilácie častíc a zvyšuje sa rýchlosť molekúl. Rýchlosť difúzie je však tisíckrát nižšia ako rýchlosť voľného pohybu.

1.2. Osmóza.

Keď chceme uhasiť smäd, napijeme sa vody. Ako sa však vypitá voda dostane do buniek nášho tela? A to je spôsobené osmózou. Ak sa dva roztoky s rôznymi koncentráciami dostanú do kontaktu, potom sa tieto roztoky zmiešajú v dôsledku difúzie. A ak sú dve takéto riešenia oddelené nepreniknuteľnou priečkou, potom nebude fungovať vôbec nič.
Ale ak sú dva takéto roztoky oddelené prepážkou, ktorá umožňuje molekulám rozpúšťadla prechádzať, ale zadržiava molekuly rozpustenej látky, potom molekuly rozpúšťadla prejdú do koncentrovanejšieho roztoku, čím ho viac a viac zriedia. Vyvstáva osmóza- riadený pohyb molekúl rozpúšťadla cez polopriepustnú prepážku oddeľujúcu dva roztoky rôznych koncentrácií. Difúzia rozpúšťadla pokračuje, kým sa v systéme neustanoví rovnováha v dôsledku vyrovnania koncentrácií na oboch stranách prepážky alebo v dôsledku výskytu osmotického tlaku.


Škrupiny všetkých živých buniek bez výnimky majú práve pozoruhodnú schopnosť prepúšťať molekuly vody a zadržiavať molekuly látok v nej rozpustených – práve vďaka tomu dokáže bunka uhasiť smäd.

Pre živé organizmy je dôležitá najmä difúzia iónov vo vodných roztokoch. Rovnako dôležitá je úloha difúzie pri dýchaní, fotosyntéze a transpirácii rastlín; pri prenose kyslíka zo vzduchu cez steny pľúcnych alveol a jeho vstupe do krvi ľudí a zvierat. Difúzia molekulárnych iónov cez membrány sa uskutočňuje pomocou elektrického potenciálu vo vnútri bunky. Membrány, ktoré majú selektívnu priepustnosť, zohrávajú úlohu colnice pri pohybe tovaru cez hranicu: niektoré látky prechádzajú, iné oneskorujú a iné sú vo všeobecnosti „vytlačené“ z bunky. Úloha membrán v živote buniek je veľmi veľká. Umierajúca bunka stráca kontrolu nad schopnosťou regulovať koncentráciu látok cez membránu. Prvým znakom bunkovej smrti je začiatok zmien v permeabilite a zlyhanie jej vonkajšej membrány.

Pokúsil som sa urobiť kuriózny experiment. Vzal som citrón a odrezal som niekoľko tenkých plátkov. Šťava takmer neexistovala. Kolieska citróna som posypala cukrom a po chvíli z nich vytiekla šťava. Potom začala pôsobiť osmóza: šťava z citróna vytiekla, akoby sa snažila koncentrovaný cukrový roztok vytvorený na jeho povrchu čo najviac rozriediť.
A ak sa strúhaná kapusta melie soľou, jej objem sa prudko zníži a samotná kapusta zvlhne. To je tiež osmóza, len v tomto prípade je soľ mimo bunky.


Osmóza nachádza praktické uplatnenie v procese čistenia vody.

II. difúzia okolo nás.

2.1. Úloha šírenia v každodennom živote a technológii.

Difúzia sa používa v mnohých technologických procesoch: solenie, výroba cukru (hobliny cukrovej repy sa premývajú vodou, molekuly cukru difundujú z hoblín do roztoku), varenie lekváru, farbenie látok, pranie, nauhličovanie, zváranie a spájkovanie kovov vrátane difúzie zváranie vo vákuu (zvárajú sa kovy, ktoré sa nedajú spájať inými metódami - oceľ s liatinou, striebro s nerezom a pod.) a difúzna metalizácia výrobkov (sýtenie povrchu výrobkov z ocele hliníkom, chrómom, kremíkom), nitridácia - saturácia povrchu ocele dusíkom (oceľ sa stáva tvrdou, odolnou voči opotrebovaniu), cementácia - nasýtenie oceľových výrobkov uhlíkom, kyanidácia - nasýtenie povrchu ocele uhlíkom a dusíkom.
Šírenie pachov vo vzduchu je najbežnejším príkladom difúzie v plynoch. Prečo sa vôňa šíri nie okamžite, ale po určitom čase? Faktom je, že pri pohybe v určitom smere sa molekuly pachovej látky zrážajú s molekulami vzduchu. Dráha každej častice plynu je prerušovaná čiara, pretože Keď sa častice zrazia, zmenia smer a rýchlosť svojho pohybu.
Pomocou difúzie sa vo vzduchu šíria rôzne plynné látky: človek napríklad cíti vôňu, dym, ktorý sa šíri na veľké vzdialenosti. Prírodný horľavý plyn, ktorý doma používame, je bez farby a bez zápachu. V prípade úniku nie je možné si to všimnúť, preto sa na distribučných staniciach plyn zmiešava so špeciálnou látkou, ktorá má ostrý, nepríjemný zápach, ktorý človek ľahko cíti.
V kvapalinách prebieha difúzia pomalšie ako v plynoch, ale tento proces možno urýchliť zahrievaním. Napríklad, aby to bolo rýchlejšie
nakladané uhorky, zalejú sa horúcou soľankou. Vieme, že cukor sa v studenom čaji rozpúšťa pomalšie ako v horúcom.
Ďalším bežným príkladom prejavu difúzie v každodennom živote je pranie farebných predmetov. Neodporúča sa nechávať mokrú handričku nafarbenú na tmavú farbu dlhší čas v kontakte s bielou handričkou. Začína sa difúzia, molekuly farbiva prenikajú do bielej látky.

Treba poznamenať, že difúzia našla široké uplatnenie v elektronickom priemysle, s jej pomocou sa vyrába veľa polovodičových zariadení. Používa sa aj pri tavení mnohých kovov, napríklad ocele. Aby oceľové diely získali výraznú pevnosť, sú umiestnené v špeciálnych peciach, kde sú v zahriatom stave nasýtené uhlíkom. Atómy uhlíka prenikajú do povrchovej vrstvy kovu a zvyšujú jeho pevnosť.
Difúzia nachádza široké uplatnenie pri metalizácii.
Metalizácia je metóda zlepšenia mechanických vlastností a zvýšenia odolnosti proti korózii nasýtením povrchových vrstiev prvkami legujúcich kovov. Vykonáva sa v dôsledku aktivácie difúznych procesov pri zvýšených teplotách a niektorých ďalších typov expozície. Preto hľadanie spôsobov na zlepšenie účinnosti metalizácie priamo súvisí so štúdiom difúznych procesov.

Ako vidno z vyššie uvedených príkladov, difúzia hrá veľmi dôležitú úlohu v každodennom živote a technológiách.

2.2. Difúzia v ľudskom živote

Pri štúdiu fenoménu difúzie som dospel k záveru, že práve vďaka tomuto fenoménu človek žije. Koniec koncov, ako viete, vzduch, ktorý dýchame, pozostáva zo zmesi plynov: dusíka, kyslíka, oxidu uhličitého a vodnej pary. Nachádza sa v troposfére – v spodnej vrstve atmosféry. Ak by neexistovali difúzne procesy, tak by sa naša atmosféra jednoducho rozvrstvila pod vplyvom gravitácie, ktorá pôsobí na všetky telesá nachádzajúce sa na povrchu Zeme alebo v jej blízkosti, vrátane molekúl vzduchu. Na dne by bola ťažšia vrstva oxidu uhličitého, nad ňou kyslík, nad ňou dusík a inertné plyny. Ale pre normálny život potrebujeme kyslík, nie oxid uhličitý.

K difúzii dochádza aj v samotnom ľudskom tele. Ľudské dýchanie a trávenie je založené na difúzii. Ak hovoríme o dýchaní, potom v každom okamihu v krvných cievach opletených alveolami je približne 70 ml krvi, z ktorej oxid uhličitý difunduje do alveol a kyslík difunduje opačným smerom. Obrovský povrch alveol umožňuje zmenšiť hrúbku vrstvy plynov na výmenu krvi s intraalveolárnym vzduchom na 1 mikrón, čo umožňuje nasýtiť toto množstvo krvi kyslíkom za menej ako 1 sekundu a uvoľniť ho z prebytku. oxid uhličitý.

Ako vidno z vyššie uvedených príkladov, difúzne procesy zohrávajú v živote ľudí veľmi dôležitú úlohu.

2.3. difúzia v prírode.

Za posledné desaťročia ľudia radikálne zmenili svoj pohľad na lesy Zeme. A uvedomili si, že les nie je len budúce palivové drevo, dosky, polená, ale jeden z hlavných článkov obrovského prírodného reťazca. Lesy sú pľúcami planéty a pomáhajú dýchať pre všetko živé. Jeden hektár lesa ročne prečistí 18 miliónov m 3 vzduchu od oxidu uhličitého, pohltí 64 ton iných plynov a prachu a na oplátku dodá milióny kubických metrov kyslíka. Proces čistenia vzduchu nastáva v dôsledku difúzie.

Pri pohľade na mravce som vždy myslel na to, ako vo svete, ktorý je pre nich obrovský, zistia cestu domov. Ukazuje sa, že túto záhadu otvára aj fenomén difúzie. Mravce si označujú cestu kvapôčkami zapáchajúcej kvapaliny.

Môžu živé organizmy použiť vôňu na súboj? S dlhým, nadýchaným čierno-bielym pruhovaným chvostom, lemur kata posiela správy svojim kongenerom vydávaním silného zápachu. Difúzia v akcii! Ak sa zrazia dva konkurenčné klany, samce natiahnutím chvosta medzi nohami si ho pošúchajú zápästiami, ktorých žľazy vylučujú žieravé tajomstvo. Potom, stojac na všetkých štyroch, ohýbajú „nabitý“ chvost nad hlavou a približujú sa k nepriateľovi, pričom na neho fúkajú pach hrozby. Kto sa nebojí, vyhral!

Najbežnejší spôsob komunikácie hmyzu je prostredníctvom čuchových chemikálií. Existujú atraktívne arómy (atraktanty) a sú odpudivé (repelenty), ktoré sú vnímané čuchovými otvormi (pórmi) na anténach. Atraktanty zahŕňajú feromóny a hormóny. „Je tu kráľovná,“ hovorí jeden z feromónov vo včelom hniezde. „Vypestujte z tohto náhradného samca otca a z tohto vojaka,“ znie príkaz cez feromón v termitom hniezde. A čo repelenty? "Je nás veľa, nie je dosť jedla pre každého, počkajte, kým vyrastiete," nasleduje pachový signál z prvého vyliahnutia komára. A komáre larvy ďalšej generácie pokorne čakajú na príkaz zmeniť sa na komáre.

Vďaka difúzii si hmyz nachádza potravu. Motýle, vlajúce medzi rastlinami, si vždy nájdu cestu ku krásnemu kvetu. Keď včely našli sladký predmet, zaútočili naň svojím rojom.

A rastlina rastie, kvitne aj pre nich vďaka difúzii. Veď hovoríme, že rastlina dýcha a vydychuje vzduch, pije vodu a z pôdy prijíma rôzne mikroaditíva.

Mäsožravce nachádzajú svoju korisť aj difúziou. Žraloky a pirane cítia pach krvi na vzdialenosť niekoľkých kilometrov. Miešanie sladkej vody so slanou vodou pri sútoku riek do mora je založené na princípe difúzie.

Vo všetkých uvedených príkladoch sledujeme vzájomné prenikanie molekúl látok, t.j. difúzia, ktorá, ako vidíme, má v prírode veľký význam, ale tento jav je škodlivý aj v súvislosti so znečistením životného prostredia.

III. Vplyv ľudskej činnosti na priebeh difúznych procesov v prírode.

Ľudstvo určite ovplyvňuje rôzne ekologické systémy. Príkladmi takýchto, najčastejšie nebezpečných dopadov sú odvodňovanie močiarov, odlesňovanie, ničenie ozónovej vrstvy, odklon toku riek a vypúšťanie odpadu do životného prostredia.

Difúzia zohráva obrovskú úlohu pri znečisťovaní ovzdušia škodlivými priemyselnými produktmi a výfukovými plynmi vozidiel. Obrovsky prispieva aj k znečisťovaniu riek, morí, oceánov ľudskými odpadmi. Ročné vypúšťanie priemyselných a domácich odpadových vôd vo svete predstavuje desiatky biliónov ton.
Jedným z príkladov negatívneho vplyvu človeka na procesy difúzie v prírode sú rozsiahle havárie, ktoré sa vyskytujú v povodiach rôznych vodných útvarov. Podľa odborníkov sa tak do oceánu ročne dostane asi 10 miliónov ton ropy. Olej na vode vytvára tenký film, ktorý zabraňuje výmene plynov medzi vodou a vzduchom. Ropa sa usádza na dne a dostáva sa do dnových sedimentov, kde narúša prirodzené životné procesy živočíchov a mikroorganizmov na dne. Okrem ropy sa výrazne zvýšilo vypúšťanie odpadových vôd z domácností a priemyslu do oceánu, obsahujúcich najmä také nebezpečné škodliviny ako olovo, ortuť, arzén, ktoré majú silný toxický účinok. Pozaďové koncentrácie takýchto látok boli na mnohých miestach už niekoľkonásobne prekročené.

V dôsledku fenoménu difúzie je ovzdušie znečistené odpadom z rôznych fabrík, v dôsledku čoho škodlivý ľudský odpad preniká do pôdy, vody a následne má škodlivý vplyv na život a fungovanie zvierat a rastlín. Zvyšuje sa plocha pôdy znečistenej emisiami z priemyselných podnikov a pod. Viac ako 2 000 hektárov pôdy zaberajú skládky priemyselného a domáceho odpadu. Jednou z ťažko riešiteľných otázok v súčasnosti je otázka likvidácie priemyselného odpadu, vrátane toxických.

Naliehavým problémom je znečistenie ovzdušia výfukovými plynmi, produktmi spracovania škodlivých látok, ktoré do ovzdušia vypúšťajú rôzne továrne. Niektoré lekárske štúdie preukázali vzťah medzi výskytom dýchacieho systému a horných dýchacích ciest a stavom ovzdušia. Medzi ukazovateľom úrovne respiračných ochorení a objemom emisií škodlivých látok do ovzdušia existuje priamy vzťah. Tieto príklady difúzie majú škodlivý vplyv na rôzne procesy vyskytujúce sa v prírode.

Akademik V. I. Vernadsky pred polstoročím varoval pred možnými dôsledkami rozširujúceho sa prenikania človeka do prírody: „Človek sa stáva geologickou silou schopnou meniť tvár Zeme.“ Toto varovanie bolo prorocky opodstatnené. Dôsledky ľudskej činnosti sa prejavujú vyčerpávaním prírodných zdrojov, znečisťovaním biosféry priemyselným odpadom, ničením prírodných ekosystémov, zmenami v štruktúre zemského povrchu, klimatickými zmenami.

Chcel by som dúfať, že tomu ľudia stále venujú pozornosť a urobia všetko pre to, aby zachránili našu planétu a nie ju zničili ...

IV. Praktické experimenty potvrdzujúce teóriu.

Koľko úžasných a zaujímavých vecí sa deje okolo nás! Chcem sa veľa naučiť, skúste to vysvetliť sám. Preto som sa rozhodol uskutočniť sériu experimentov, počas ktorých som sa snažil zistiť, či teória difúzie skutočne platí, či nachádza svoje potvrdenie v praxi. Akákoľvek teória môže byť považovaná za spoľahlivú iba vtedy, ak je opakovane potvrdená experimentálne.

4.1. Skúsenosť číslo 1. Vezmite dve skúmavky: jednu polovicu naplnenú vodou a druhú polovicu naplnenú pieskom. Nalejte vodu do skúmavky s pieskom. Objem zmesi vody a piesku v skúmavke je menší ako súčet objemov vody a piesku.

4.2. Skúsenosť číslo 2. Do polovice naplňte dlhú sklenenú trubicu vodou a na vrch nalejte farebný alkohol. Celkovú hladinu kvapalín v trubici označte gumeným krúžkom. Po zmiešaní vody a alkoholu sa objem zmesi zmenší.

(Experimenty 1 a 2. dokazujú, že medzi časticami hmoty sú medzery, pri difúzii sa zapĺňajú časticami hmoty - mimozemšťana.)

4.3. Pokus č.3 Pozorovanie javu difúzie v kvapalinách.

Cieľ : štúdium difúzie v kvapaline. Sledujte rozpúšťanie kúskov manganistanu draselného vo vode pri konštantnej teplote (pri t = 20 ° C)

Zariadenia a materiály : banka s vodou, teplomer, manganistan draselný.

Vzal som kúsok manganistanu draselného a nádobu s čistou vodou s teplotou 22 ° C. Do nádoby som vložil kúsok manganistanu draselného a začal som pozorovať, čo sa deje. Po 1 minúte sa voda v nádobe začne sfarbovať. Voda je dobré rozpúšťadlo. Pôsobením molekúl vody sa zničia väzby medzi molekulami pevných látok manganistanu draselného.
Od začiatku experimentu uplynulo 18 minút. Farba vody sa stáva intenzívnejšou. Molekuly vody prenikajú medzi molekuly manganistanu draselného a narúšajú príťažlivé sily. Súčasne s príťažlivými silami medzi molekulami začínajú pôsobiť odpudivé sily a v dôsledku toho dochádza k deštrukcii kryštálovej mriežky pevnej látky. Proces rozpúšťania manganistanu draselného sa skončil. Trvanie experimentu je 1 hodina 27 minút. Voda sa zmenila úplne na karmínovú.

Môcť urobiť záverže fenomén difúzie v kvapaline je dlhý proces, ktorého výsledkom je rozpúšťanie pevných látok.
Po vykonaní rovnakého experimentu, ale zmiešaním vody (pretrepaním), som sa presvedčil, že proces difúzie je oveľa rýchlejší (2 minúty).

4.4. Pokus č. 4 Štúdium závislosti rýchlosti difúzie od teploty.

Cieľ : študujte, ako teplota vody ovplyvňuje rýchlosť difúzie.

Zariadenia a materiály : teplomery - 2 ks, stopky - 1 ks, kužele - 4 ks, čaj, manganistan draselný.

: (skúsenosť s prípravou čaju pri počiatočnej teplote 20°C a pri teplote 91°C v dvoch pohároch
Vzali sme dve nádoby s vodou pri t=20°C a t=91°C. Z tohto experimentu môžeme vyvodiť záver, že rýchlosť difúzie je ovplyvnená teplotou: čím vyššia je teplota, tým vyššia je rýchlosť difúzie.

Rovnaké výsledky som mal, keď som si namiesto čaju dal 2 poháre vody. V jednom z nich bola voda izbovej teploty, v druhom vriaca voda.

Do každého pohára som nakvapkal rovnaké množstvo manganistanu draselného. V pohári, kde bola teplota vody vyššia, proces difúzie prebiehal oveľa rýchlejšie.

Preto rýchlosť difúzie závisí od teploty – čím vyššia teplota, tým intenzívnejšia difúzia nastáva.

4.5. Skúsenosť č.5 Pozorovanie fenoménu difúzie v plynoch.

Cieľ: štúdium zmien difúzie plynu vo vzduchu v závislosti od zmien teploty v miestnosti.

Zariadenia a materiály : stopky, parfum, teplomer.

Popis skúseností a výsledkov : Skúmal som dobu šírenia vône parfumu v miestnosti V = 60m 3 pri teplote t = +15 0 (miestnosť bola vetraním privedená na požadovanú teplotu). Zaznamenával sa čas od začiatku šírenia pachu v miestnosti, kým sa nezistila jasná citlivosť u ľudí stojacich vo vzdialenosti 5 m od skúmaného objektu (parfum). Potom sa miestnosť dôkladne vyvetrala a 3 hodiny po tomto experimente sa teplota zvýšila na 20 °C. Potom sa experiment opakoval, teplota sa zvýšila na 25 °C. Pre všetky získané údaje sa určil aritmetický priemer. Údaje z experimentu som uviedol v tabuľke.

t 0 priestorov	+15 0	+20 0	+25 0
Čas šírenia parfému, s
Počet experimentov

Ak predpokladáme, že difúzne procesy sú priamo úmerné dobe šírenia vône parfumu v miestnosti, tak výsledkom tejto štúdie je možné odhaliť závislosť doby šírenia vône parfum v miestnosti, a tým aj rýchlosť difúzie pri zmenách teploty vzduchu.

Získané údaje naznačujú, že rýchlosť šírenia vône parfumu závisí od zvýšenia izbovej teploty nasledovne: so zvýšením teploty z +15 0 na 5 0 sa tento parameter znížil o 8,9 sekundy. To naznačuje, že zápach sa šíri rýchlejšie. Pri ďalšom zvýšení izbovej teploty o 5 0 (až 25 0) sa znížila o 15,3 sekundy, čo svedčí o zrýchlení šírenia zápachu. Analýza časových ukazovateľov šírenia vône parfumu v miestnosti teda ukázala, že difúzia sa zrýchľuje so zvyšujúcou sa teplotou.

Záver : Čím vyššia je teplota plynov, tým rýchlejšie sú difúzne procesy. Napríklad, keď sa horúce plyny uvoľňujú z potrubí rôznych podnikov (alebo z výfukov automobilov), tieto látky škodlivé pre zdravie ľudí a zvierat sa veľmi rýchlo šíria. V lete to ide ešte rýchlejšie.

^ 4.6. Pokus č. 6 Vplyv rôznych látok na povrchu vody na difúzny proces

Cieľ : študujte, ako rôzne látky na povrchu vody ovplyvňujú rýchlosť vyparovania vody a urobte záver o rýchlosti difúzie.

Zariadenia a materiály : teplomery - 3 ks, stopky - 1 ks, tanieriky s vodou - 3 ks, petrolej, rastlinný olej.

Popis skúseností a výsledkov : Do tanierikov som nalial vodu rovnakej hmotnosti a rovnakej teploty (36 stupňov), potom som v prvom tanieriku nechal vodu (5 ml), v druhom petrolej (5 ml) a v treťom rastlinný olej (5 ml). Rastlinný olej podľa našich skúseností napodobňoval olej. Zaznamenával sa čas, každých 10 minút sa merali údaje teplomerov umiestnených vo všetkých kvapalinách. Výsledky merania sú zaznamenané v tabuľke.

Čas, s	Teplota čistej vody	Teplota vody s petrolejom	Teplota vody s rastlinným olejom

Odparovaním sa z vody uvoľňujú jednotlivé molekuly. Keďže voda pokrytá filmom benzínu, petroleja a rastlinného oleja chladne pomalšie, dá sa povedať, že molekuly kyslíka opúšťajú vodu ťažšie.

Záver : v prítomnosti rôznych látok na povrchu vody - proces difúzie je pomalší. Takže v životnom prostredí rozliaty olej narúša difúzne procesy a môže viesť k nežiaducim následkom pre životné prostredie.

V. Sociologický prieskum.

Účel prieskumu : upozorniť ľudí na problém životného prostredia, ako aj zistiť, ako sú o tomto probléme informovaní a čo robia na úrovni domácností na jeho vyriešenie.

Áno. Nie Ťažko odpovedať

Áno. Nie Ťažko odpovedať

Áno. Nie Ťažko odpovedať

Áno. Nie Ťažko odpovedať

Áno. Nie Ťažko odpovedať

Áno. Nie Ťažko odpovedať

Áno. Nie Ťažko odpovedať

5.1. Metodika vykonávania sociologického prieskumu o probléme ekológie

Robil som rozhovory s ľuďmi na vopred pripravený dotazník, na pozície boli dané hotové očakávané odpovede.

Prieskum prebiehal anonymne. Prieskumu sa zúčastnilo 20 dospelých a 20 školákov zo 7. až 10. ročníka. Vypočúvaní boli aj známi (väčšina) aj náhodní okoloidúci na ulici.

5.2. Analýza výsledkov

Výsledky sociologického prieskumu ukázali, že problémy životného prostredia sa častejšie obávajú dospelých. Takže od dospelých, s ktorými sme robili rozhovor, na otázku: „Ovplyvňuje difúzia ekológiu? 45% dospelých odpovedalo kladne a 3x menej - 15% školákov a negatívne - 35% dospelých a 70% školákov. V dôsledku toho školské osnovy tomuto problému nevenujú dostatočnú pozornosť. Vo všeobecnosti o tejto problematike uvažuje 30 % opýtanej populácie a 45 % o nej neuvažuje.

Je možné, že dospelí nám napriek anonymite prieskumu chceli pripadať „správnejšie“, no možno sa v bežnom živote musia častejšie potýkať s problémami životného prostredia.

Na základe prieskumu je možné urobiť nasledovné: závery:

1. Obyvatelia našej obce nevenujú dostatočnú pozornosť problému ekológie.

2. Dospelí myslia na tento problém častejšie.

3. Počas prieskumu mnohí ľudia najskôr premýšľali o probléme difúznych procesov a ich úlohe v ekológii.

VI. Záver

V dôsledku nárastu rozsahu antropogénneho vplyvu (hospodárskej činnosti človeka) je narušená rovnováha v biosfére, čo môže viesť k nezvratným procesom a nastoliť otázku možnosti života na planéte. Je to dané rozvojom priemyslu, energetiky, dopravy, poľnohospodárstva a ďalších ľudských aktivít. Pred ľudstvom sa už objavili vážne environmentálne problémy, ktoré si vyžadujú okamžité riešenia.

Ako je uvedené v práci, difúzne procesy zohrávajú kľúčovú úlohu pri udržiavaní rovnováhy ekosystémov. Prejav difúzie bol preukázaný v rôznych oblastiach vedy a techniky, v procesoch prebiehajúcich v živej i neživej prírode. Difúzia má veľký význam v živote ľudí a zvierat, bez tohto javu by život na Zemi nebol možný. Ale, bohužiaľ, ľudia v dôsledku svojej činnosti často negatívne ovplyvňujú prírodné procesy v prírode.

Ciele a zámery stanovené v práci sa mi podarilo splniť. Podarilo sa mi uskutočniť štúdiu difúznych procesov, experiment ukázal dobrú zhodu medzi teóriou a praxou. Podarilo sa ukázať aj široké uplatnenie difúzie v okolitom svete.

Na záver by som rád poznamenal, že v našej krajine sa problému environmentálnej bezpečnosti nevenuje dostatočná pozornosť, čo ukázal aj prieskum.

Dúfam, že moja práca pomôže ostatným študentom lepšie pochopiť taký zaujímavý a dôležitý fenomén, akým je difúzia, a prispeje k rozvoju záujmu o fyziku.

VII. Zoznam použitej literatúry

1. Astafurov V.I., Busev A.I. Štruktúra hmoty: Kniha. Pre študentov. M.: Osveta, 1983

   Alekseev S.V., Gruzdeva M.V., Muravyov A.G., Gushchina E.V. Workshop o ekológii. M. AO MDS, 1996

   Biofyzika na hodinách fyziky. Z pracovných skúseností. M., "Osvietenie", 1984

   A.I. Kitaygorodsky. Úvod do fyziky. Vydavateľstvo "Veda", 1979

   Ryzhenkov A.P. fyzika. Ľudské. Životné prostredie. M. Osveta, 1996

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

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

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

Sociologický prieskum.

1. Ovplyvňuje difúzia životné prostredie?
2. Sú pre vás osobne dôležité informácie o životnom prostredí?
3. Myslíte si, že je možné chrániť prírodu?
4. Myslíš na náš problém?
5. Ste pripravený podieľať sa na zlepšení životného prostredia za zálohovú platbu?
6. Chcete zmeniť prostredie k lepšiemu?
7. Chcete získať ďalšie vedomosti o ekológii?

PRESKÚMANIE

Predkladaná práca je venovaná téme "Ekologické aspekty difúzie".
Problém tejto štúdie má význam v modernom svete.
Treba si uvedomiť vysoký význam a nedostatočné praktické rozvinutie problematiky v predmete fyziky na strednej škole, čo predurčuje nepochybnú novosť tohto štúdia.
V rámci dosiahnutia tohto cieľa si autor stanovil a vyriešil nasledovné úlohy:
1. Zdôvodniť teoretické aspekty a odhaliť povahu „šírenia“;
2. Ukážte relevantnosť problému v moderných podmienkach;

3. Overte si teóriu v praxi vykonaním série experimentov;
4. Označte trendy vo vývoji tejto témy.

Práca má tradičnú štruktúru a zahŕňa úvod, hlavnú časť, záver a bibliografiu.
V úvode je zdôvodnená relevantnosť výberu témy, stanovený cieľ a ciele štúdie a charakterizované metódy výskumu. Prvá kapitola odhaľuje všeobecnú problematiku témy, vymedzuje základné pojmy. V druhej kapitole sa podrobnejšie zaoberáme otázkou, kde presne môžeme fenomén difúzie pozorovať a aké uplatnenie nachádza. Tretia kapitola je venovaná vplyvu ľudskej činnosti na priebeh difúznych procesov v prírode. Štvrtá kapitola je praktického charakteru a na základe jednotlivých experimentov sa robí analýza teoretických záverov, ako aj perspektív a trendov vývoja. Piata kapitola obsahuje sociologickú štúdiu, na základe ktorej autor vyvodzuje závery o relevantnosti problému.
Na základe výsledkov štúdie bolo odhalených množstvo problémov súvisiacich s posudzovanou témou a vyvodené závery o potrebe ďalšieho štúdia tejto problematiky. Téma je plne zverejnená v súlade s plánom.

Zdrojom informácií pre napísanie práce na tému „Environmentálne aspekty difúzie“ bola základná náučná literatúra, zásadné teoretické práce najväčších mysliteľov v posudzovanej oblasti, výsledky praktických výskumov významných domácich a zahraničných autorov, články a recenzie v odborných a periodikách, referenčné knihy, iné relevantné zdroje informácií.