Mi határozza meg a diffúzió sebességét? Diffúzió gázokban, folyadékokban és szilárd anyagokban
A mű szövegét képek és képletek nélkül közöljük.
Teljes verzió munka elérhető a "Munkafájlok" fülön PDF formátumban
A diffúzió óriási szerepet játszik a természetben, az emberi életben és a technikában. A diffúziós folyamatoknak lehetnek pozitív és rossz hatás az emberek és állatok élettevékenységéről. A pozitív hatásra példa az egységes összetétel megőrzése légköri levegő a Föld felszíne közelében. A diffúzió fontos szerepet játszik a tudomány és a technika különböző területein, az élő és élettelen természetben végbemenő folyamatokban. Befolyásolja a kémiai reakciók lefolyását.
A diffúzió részvételével, vagy ha ez a folyamat megszakad és megváltozik, a természetben és az emberi életben negatív jelenségek léphetnek fel, mint például a környezet kiterjedt szennyezése az emberi technikai fejlődés termékeivel.
Relevancia: A diffúzió bizonyítja, hogy a testek véletlenszerű mozgásban lévő molekulákból állnak; diffúzióval rendelkezik nagyon fontos az emberi életben, az állatokban és a növényekben, valamint a technikában.
Cél:
bizonyítsa be, hogy a diffúzió a hőmérséklettől függ;
vegye figyelembe a diffúzió példáit otthoni kísérletekben;
győződjön meg arról, hogy a diffúzió eltérő módon megy végbe a különböző anyagokban.
Tekintsük az anyagok termikus diffúzióját.
Kutatási célok:
Tanulmányozza a tudományos irodalmat a „Diffúzió” témában.
Bizonyítsa be a diffúziós sebesség függését az anyag típusától és a hőmérséklettől!
Tanulmányozza a diffúziós jelenség környezetre és emberre gyakorolt hatását.
Írja le és tervezze meg a legtöbbet érdekes kísérletek diffúzióval.
Kutatási módszerek:
Irodalmi és internetes anyagok elemzése.
Kísérletek végzése a diffúzió anyagtípustól és hőmérséklettől való függésének vizsgálatára.
Az eredmények elemzése.
Tanulmányi tárgy: a diffúzió jelensége, a diffúzió lefolyásának különböző tényezőktől való függése, a diffúzió megnyilvánulása a természetben, a technikában, a mindennapi életben.
Hipotézis: A diffúzió nagy jelentőséggel bír az ember és a természet számára.
1.Elméleti rész
1.1.Mi a diffúzió
A diffúzió az érintkező anyagok spontán keveredése, amely a molekulák kaotikus (rendellenes) mozgása következtében jön létre.
Egy másik definíció: diffúzió ( lat. diffusio- szétterítés, szétterítés, eloszlás) - az anyag vagy energia átvitelének folyamata egy nagy koncentrációjú területről egy alacsony koncentrációjú területre.
A legtöbb híres példa A diffúzió gázok vagy folyadékok keveredését jelenti (ha tintát csepegtetünk vízbe, a folyadék egy idő után egyenletes színűvé válik).
Folyadékokban diffúzió történik szilárd anyagokés gázok. A diffúzió a leggyorsabban gázokban, lassabban folyadékokban és még lassabban megy végbe szilárd anyagokban, ami az ezekben a közegekben lévő részecskék hőmozgásának természetéből adódik. Az egyes gázrészecskék pályája szaggatott vonal, mert Az ütközések során a részecskék megváltoztatják mozgásuk irányát és sebességét. Évszázadokon keresztül a munkások fémeket hegesztettek és acélt állítottak elő úgy, hogy szilárd vasat hevítettek szénatmoszférában, anélkül, hogy a leghalványabb fogalmuk is lett volna a folyamat során fellépő diffúziós folyamatokról. Csak 1896-ban elkezdte tanulmányozni a problémát.
A molekulák diffúziója nagyon lassú. Például, ha egy darab cukrot teszünk egy pohár víz aljára, és a vizet nem keverjük, több hétbe telhet, amíg az oldat homogénné válik.
1.2. A diffúzió szerepe a természetben
A diffúzió segítségével különféle gáznemű anyagok terjednek a levegőben: például a tűz füstje nagy távolságokra terjed. Ha megnézed kémények gyárak és autó kipufogócsövek, sok esetben füst látható a csövek közelében. És akkor eltűnik valahol. A füst a diffúzió következtében feloldódik a levegőben. Ha a füst sűrű, akkor a csóva meglehetősen messzire nyúlik.
A diffúzió eredménye lehet a helyiség hőmérsékletének kiegyenlítése a szellőztetés során. Így keletkezik a légszennyezés káros termékek ipari termelésés a járművek kipufogógázai. Az általunk otthon használt természetes gyúlékony gáz színtelen és szagtalan. Ha szivárgás van, azt nem lehet észrevenni, ezért az elosztóállomásokon a gázt egy speciális anyaggal keverik össze, amelynek éles, kellemetlen szag, amit nagyon alacsony koncentráció mellett is könnyen érez az ember. Ez az óvintézkedés lehetővé teszi, hogy gyorsan észrevegye a gáz felgyülemlését a helyiségben, ha szivárgás lép fel (1. ábra).
A diffúzió jelenségének köszönhetően a légkör alsó rétege - a troposzféra - gázkeverékből áll: nitrogén, oxigén, szén-dioxid és vízgőz. Diffúzió hiányában a gravitáció hatására a szétválás következne be: alul nehéz szén-dioxid réteg lenne, fölötte - oxigén, felül - nitrogén, inert gázok (2. ábra).
Ezt a jelenséget az égen is megfigyeljük. A szétszóródó felhők is a diffúzió példája, és ahogy erről F. Tyutchev pontosan mondta: „Olvadnak a felhők az égen...” (3. ábra)
A diffúzió elve azon alapul, hogy a folyók a tengerekbe ömlésekor édesvízzel keverednek sós vízzel. Az oldatok diffúziója különféle sók a talajban hozzájárul a növények normál táplálkozásához.
A diffúzió fontos szerepet játszik a növények és állatok életében. A hangyák szagú folyadékcseppekkel jelzik útjukat, és megtalálják a hazavezető utat (4. ábra)
A diffúziónak köszönhetően a rovarok megtalálják táplálékukat. A növények között repkedő pillangók mindig megtalálják az utat gyönyörű virág. A méhek, miután felfedeztek egy édes tárgyat, rajjukkal megrohamozzák azt. És a növény nekik is nő és virágzik a diffúziónak köszönhetően. Hiszen azt mondjuk, hogy a növény be- és kifújja a levegőt, vizet iszik, különféle mikroadalékokat kap a talajból.
A húsevők a diffúzió révén is megtalálják áldozataikat. A cápák több kilométerről is érzik a vérszagot, akárcsak a piranhahalak (5. ábra).
A diffúziós folyamatok nagy szerepet játszanak a természetes tározók és akváriumok oxigénellátásában. Az oxigén az állóvizekben a mélyebb vízrétegekbe jut a szabad felszínükön keresztüli diffúzió következtében. Például a víz felszínét borító levelek vagy békalencse teljesen megakadályozhatja az oxigén hozzáférését a vízhez, és lakóinak halálához vezethet. Ugyanezen okból a keskeny nyakú edények alkalmatlanok akváriumként való használatra (6. ábra).
Már említettük, hogy a diffúzió jelenségének jelentésében sok a közös a növények és állatok életében. Mindenekelőtt meg kell jegyezni a növények felületén keresztül történő diffúziós csere szerepét a légzőfunkciók ellátásában. A fák esetében például különösen nagy a felszíni fejlődés (levélkorona), mivel a levelek felületén keresztül történő diffúziócsere a légzés funkcióját látja el. K.A. Timiryazev elmondta: „Akár a gyökér táplálkozásáról beszélünk a talajban található anyagok miatt, akár a levelek légköri táplálásáról, akár egy szerv táplálásáról a másik, szomszédos szerv rovására. - mindenhol ugyanazokhoz a magyarázatokhoz fogunk folyamodni: diffúzió" (7. ábra).
A diffúziónak köszönhetően a tüdőből származó oxigén behatol az emberi vérbe, a vérből pedig a szövetekbe.
BAN BEN tudományos irodalom Tanulmányoztam az egyirányú diffúzió folyamatát - ozmózis, i.e. anyagok diffúziója féligáteresztő membránokon keresztül. Az ozmózis folyamata abban különbözik a szabad diffúziótól, hogy két érintkező folyadék határán válaszfal (membrán) formájában akadály van, amely csak az oldószer számára áteresztő, az oldott anyag molekulái számára pedig egyáltalán nem. (8. ábra).
A talajoldatok ásványi sókat és szerves vegyületeket tartalmaznak. A talajból származó víz a gyökérszőrök félig áteresztő membránjain keresztül ozmózis útján jut be a növénybe. A talajban a víz koncentrációja magasabb, mint a gyökérszőrök belsejében, így a víz behatol a gabonába és életet ad a növénynek.
1.3. A diffúzió szerepe a mindennapi életben és a technikában
A diffúziót sok esetben használják technológiai folyamatok: sózás, cukor előállítása (a cukorrépa forgácsát vízzel mossák, cukormolekulák diffundálnak a forgácsból az oldatba), lekvárkészítés, szövetfestés, mosás, fémek cementálása, hegesztése és forrasztása, beleértve a vákuumban végzett diffúziós hegesztést (fémek amelyek egyébként nem kombinálhatók - acél öntöttvassal, ezüst rozsdamentes acéllal stb.) és a termékek diffúziós fémezése (acéltermékek felülettelítettsége alumíniummal, krómmal, szilíciummal), nitridálás - az acél felületének telítése nitrogénnel ( az acél kemény lesz, kopásálló), karburizáció - az acéltermékek szénnel való telítése, cianidozás - az acélfelület telítettsége szénnel és nitrogénnel.
A szagok levegőben való terjedése a gázok diffúziójának leggyakoribb példája. Miért nem azonnal terjed a szag, hanem egy idő után? A helyzet az, hogy miközben egy bizonyos irányba mozognak, egy szagú anyag molekulái ütköznek a levegő molekuláival. Az egyes gázrészecskék pályája szaggatott vonal, mert Az ütközések során a részecskék megváltoztatják mozgásuk irányát és sebességét.
2. Gyakorlati rész
Mennyi csodálatos és érdekes dolog történik körülöttünk! Sokat szeretnék tudni, próbáld meg elmagyarázni magamnak. Emiatt döntöttem úgy, hogy kísérletsorozatot végzek, melynek során megpróbáltam kideríteni, hogy a diffúziós elmélet valóban helytálló-e, és beigazolódik-e a gyakorlatban. Bármely elmélet csak akkor tekinthető megbízhatónak, ha kísérletileg ismételten megerősíti.
1. számú kísérlet A diffúzió jelenségének megfigyelése folyadékokban
Cél: diffúzió vizsgálata folyadékban. Figyelje meg a kálium-permanganát darabok vízben való oldódását állandó hőmérsékleten (t = 20°C-on)
Eszközök és anyagok: pohár víz, hőmérő, kálium-permanganát.
Vettem egy darab kálium-permanganátot és két pohárral tiszta víz 20 °C hőmérsékleten. Kálium-permanganát darabokat tett a poharakba, és figyelni kezdte, mi történik. 1 perc elteltével a poharakban lévő víz színezni kezd.
A víz jó oldószer. A vízmolekulák hatására a kálium-permanganát szilárd anyagainak molekulái közötti kötések megsemmisülnek.
Az első pohárban nem kevertem az oldatot, a másodikban viszont igen. A víz keverésével (rázással) gondoskodtam arról, hogy a diffúziós folyamat sokkal gyorsabban menjen végbe (2 perc)
Az első pohárban lévő víz színe az idő múlásával egyre intenzívebbé válik. A vízmolekulák behatolnak a kálium-permanganát molekulák közé, megtörve a vonzó erőket. A molekulák közötti vonzó erőkkel egyidejűleg taszító erők kezdenek hatni, és ennek következtében a szilárd anyag kristályrácsa tönkremegy. A kálium-permanganát feloldásának folyamata véget ért. A kísérlet 3 óra 15 percig tartott. A víz teljesen bíbor színűvé vált (9-12. ábra).
Megállapítható, hogy a folyadékban történő diffúzió jelensége egy hosszú távú folyamat, melynek eredményeként a szilárd anyagok feloldódnak.
Azt szerettem volna megtudni, hogy mitől függ még a diffúzió sebessége.
2. kísérlet A diffúziós sebesség hőmérséklettől való függésének vizsgálata
Cél: tanulmányozza, hogy a víz hőmérséklete hogyan befolyásolja a diffúzió sebességét.
Eszközök és anyagok: hőmérők - 1 darab, stopperóra - 1 darab, poharak - 4 darab, tea, kálium-permanganát.
(20°C-os kezdőhőmérsékleten és 100°C-os teakészítési tapasztalat két pohárban).
Két pohár vizet vettünk t=20 °C és t=100 °C hőmérsékleten. Az ábrák a kísérlet előrehaladását mutatják egy bizonyos idő elteltével a kezdetektől fogva: a kísérlet elején - 1. ábra, 30 s után. - 2. ábra, 1 perc múlva. - 3. ábra, 2 perc elteltével. - 4. ábra, 5 perc elteltével. - rizs 5, 15 perc után. - 6. ábra. Ebből a tapasztalatból arra következtethetünk, hogy a diffúzió sebességét a hőmérséklet befolyásolja: minél magasabb a hőmérséklet, annál nagyobb a diffúzió sebessége (13-17. ábra).
Ugyanezt az eredményt kaptam, amikor tea helyett 2 pohár vizet ittam. Az egyik szobahőmérsékletű, a másikban forrásban lévő víz volt.
Minden pohárba ugyanannyi kálium-permanganátot teszek. A magasabb vízhőmérsékletű üvegben a diffúzió sokkal gyorsabban ment végbe (18-23. ábra).
Ezért a diffúzió sebessége a hőmérséklettől függ - minél magasabb a hőmérséklet, annál intenzívebb a diffúzió.
3. kísérlet A diffúzió megfigyelése kémiai reagensekkel
Cél: A diffúzió jelenségének távolról való megfigyelése.
Felszerelés: vatta, ammónia, fenolftalein, kémcső.
Az élmény leírása:Öntsön ammóniát a kémcsőbe. Nedvesítsen meg egy darab vattát fenolftaleinnel, és helyezze a kémcső tetejére. Egy idő után megfigyeljük a gyapjú színét (24-26. ábra).
Az ammónia elpárolog; molekulák ammónia behatolt a fenolftaleinnel átitatott vattába, és az elszíneződött, bár a vatta alkohollal nem érintkezett. Az alkoholmolekulák levegőmolekulákkal keveredve elérték a vattát. Ez a kísérlet a távolsági diffúzió jelenségét mutatja be.
4. számú tapasztalat. A diffúzió jelenségének megfigyelése gázokban
Cél: a levegő gázdiffúziójának változásának vizsgálata a szobahőmérséklet változásától függően.
Eszközök és anyagok: stopper, parfüm, hőmérő
A tapasztalatok és az elért eredmények leírása: Az irodai V = 120 m 3 parfüm illat terjedési idejét t = +20 0 hőmérsékleten vizsgáltam. A helyiségben a szag terjedésének kezdetétől az időt a vizsgált tárgytól (parfüm) 10 m távolságra álló emberek nyilvánvaló érzékenységéig jegyezték fel. (27-29. ábra)
5. kísérlet Gouache darabok feloldása vízben állandó hőmérsékleten
Cél:
Eszközök és anyagok: három pohár, víz, három színű gouache.
A tapasztalatok és az elért eredmények leírása:
Három, t = 25 0 C-os vízzel töltött poharat vettek elő, és a poharakba egyforma gouache-darabokat dobtak.
Elkezdtük megfigyelni a gouache feloldódását.
A fotók 1 perc, 5 perc, 10 perc, 20 perc után készültek, az oldódás 4 óra 19 perc után ért véget (30-34. ábra)
6. kísérlet A diffúzió jelenségének megfigyelése szilárd anyagokban
Cél: diffúzió megfigyelése szilárd anyagokban.
Eszközök és anyagok: alma, burgonya, sárgarépa, zöld oldat, pipetta.
A tapasztalatok és az elért eredmények leírása:
Vágja az almát, a sárgarépát és a burgonyát az egyik felére.
Megfigyeljük, hogyan terjed a folt a felületen
A briliánszölddel való érintkezési ponton vágunk, hogy megnézzük, milyen mélyen hatolt be a belsejébe (35-37. kép)
Hogyan végezzünk kísérletet a szilárd anyagokban való diffúzió lehetőségére vonatkozó hipotézis megerősítésére? Lehetséges ilyen aggregált állapotban lévő anyagokat keverni? Valószínűleg a válasz „igen”. De kényelmes megfigyelni a diffúziót szilárd anyagokban (nagyon viszkózus) vastag gélek segítségével. Ez egy sűrű zselatin oldat. A következőképpen készíthető: 4-5 g száraz étkezési zselatint oldunk fel benne hideg víz. A zselatinnak először néhány órán át meg kell duzzadnia, majd 100 ml vízben keverve teljesen fel kell oldani, és egy edénybe ereszteni forró víz. Lehűlés után 4-5%-os zselatin oldatot kapunk.
7. kísérlet A diffúzió megfigyelése vastag gélek használatával
Cél: A diffúzió jelenségének megfigyelése szilárd anyagokban (sűrű zselatinoldat segítségével).
Felszerelés: 4%-os zselatin oldat, kémcső, kis kálium-permanganát kristály, csipesz.
A kísérlet leírása és eredménye: Helyezze a zselatin oldatot egy kémcsőbe, csipesszel gyorsan, egy mozdulattal helyezzen be egy kálium-permanganát kristályt a kémcső közepébe.
Kálium-permanganát kristály a kísérlet elején
A kristály helye egy fiolában zselatin oldatban 1,5 óra elteltével
Néhány percen belül egy lila színű golyó kezd nőni a kristály körül, és idővel egyre nagyobb és nagyobb lesz. Ez azt jelenti, hogy a kristályos anyag minden irányba azonos sebességgel terjed (38-39. ábra)
Szilárd anyagokban diffúzió megy végbe, de sokkal lassabban, mint folyadékokban és gázokban.
8. kísérlet Hőmérsékletkülönbség folyadékban - termikus diffúzió
Cél: A termikus diffúzió jelenségének megfigyelése.
Felszerelés: 4 egyforma üvegedény, 2 festékszín, hideg-meleg víz, 2 műanyag kártya.
A kísérlet leírása és eredménye:
1. Adjon hozzá egy kevés piros festéket az 1. és 2. tartályhoz, kék festéket a 3. és 4. tartályhoz.
2. Öntsön forró vizet az 1. és 2. edénybe.
3. Öntsön hideg vizet a 3. és 4. edénybe.
4. Fedje le az 1. edényt egy műanyag kártyával, fordítsa fejjel lefelé, és helyezze a 4. edényre.
5. Fedje le a 3. edényt egy műanyag kártyával, fordítsa fejjel lefelé, és helyezze a 2. edényre.
6. Távolítsa el mindkét kártyát.
Ez a kísérlet a termikus diffúzió hatását mutatja be. Az első esetben forró víz jelenik meg a hideg víz tetején, és a diffúzió addig nem következik be, amíg a hőmérséklet nem egyenlő. A második esetben pedig éppen ellenkezőleg, alul meleg, felül hideg. A második esetben pedig a molekulák forró víz felfelé, a hideg molekulák pedig lefelé kezdenek törekedni (41-44. ábra).
Következtetés
A kutatómunka során megállapítható, hogy a diffúzió óriási szerepet játszik az emberek és állatok életében.
Ebből a kutatómunkából megállapítható, hogy a diffúzió időtartama függ a hőmérséklettől: minél magasabb a hőmérséklet, annál gyorsabban megy végbe a diffúzió.
A diffúzió jelenségét vizsgáltam különféle anyagok példaként.
Az áramlás sebessége az anyag típusától függ: gyorsabban áramlik gázokban, mint folyadékokban; szilárd anyagokban a diffúzió sokkal lassabban megy végbe. Ez az állítás a következőképpen magyarázható: a gázmolekulák szabadok, sok távolságra helyezkednek el több méretben a molekulák nagy sebességgel mozognak. A folyadékok molekulái ugyanolyan véletlenszerűen helyezkednek el, mint a gázokban, de sokkal sűrűbbek. Minden molekula, amelyet szomszédos molekulák vesznek körül, lassan mozognak a folyadékban. A szilárd anyagok molekulái egyensúlyi helyzet körül rezegnek.
Termikus diffúzió van.
Bibliográfia
Gendenstein, L.E. Fizika. 7. osztály. 1. rész / L.E. Gendenstein, A. B., Kaidalov. - M: Mnemosyne, 2009.-255 p.;
Kirillova, I.G. Fizika olvasókönyv 7. osztályos tanulóknak Gimnázium/ I.G. Kirillova.- M., 1986.-207 p.;
Olgin, O. Kísérletek robbanások nélkül / O. Olgin - M.: Khimik, 1986.-192 pp.;
Peryskin, A.V. Fizika tankönyv, 7. évfolyam / A.V. Peryskin.- M., 2010.-189 p.;
Razumovsky, V.G. Kreatív problémák a fizikában / V.G. Razumovsky.- M., 1966.-159 p.;
Ryzhenkov, A.P. Fizika. Emberi. Környezet: Kiegészítés a fizika tankönyvhöz az oktatási intézmények 7. osztálya számára / A.P. Ryzhenkov.- M., 1996.- 120 p.;
Chuyanov, V.A. Egy fiatal fizikus enciklopédikus szótára / V.A. Chuyanov.- M., 1984.- 352 p.;
Shablovsky, V. Szórakoztató fizika / V. Shablovsky. S.-P., Trigon, 1997.-416 p.
Alkalmazás
kép 1
2. ábra
3. ábra
4. ábra
5. ábra
6. ábra
7. ábra
Az oldószer részecskék (kék) képesek átjutni a membránon,
oldott részecskék (piros) nem.
8. ábra
9. ábra
10. ábra
11. ábra
12. ábra
13. ábra
14. ábra
15. ábra
16. ábra
17. ábra
18. ábra
19. ábra
20. ábra
21. ábra
22. ábra
23. ábra
24. ábra
25. ábra
26. ábra
27. ábra
28. ábra
29. ábra
30. ábra
31. ábra
32. ábra
33. ábra
34. ábra
35. ábra
36. ábra
A diffúziót latinból elosztásnak vagy interakciónak fordítják. A diffúzió nagyon fontos fogalom fizika. A diffúzió lényege egy anyag egyes molekuláinak behatolása a másikba. A keverési folyamat során mindkét anyag koncentrációja kiegyenlítődik az általuk elfoglalt térfogat szerint. Egy anyag a nagyobb koncentrációjú helyről egy alacsonyabb koncentrációjú helyre kerül, ennek köszönhetően a koncentrációk kiegyenlítődnek.
Tehát azt a jelenséget, amelyben az egyik anyag molekulái a másik molekulái között kölcsönösen behatolnak, diffúziónak nevezzük.
Miután megvizsgáltuk, mi a diffúzió, át kell térnünk azokra a feltételekre, amelyek befolyásolhatják e jelenség előfordulási sebességét.
A diffúzió sebességét befolyásoló tényezők
Ahhoz, hogy megértsük, mitől függ a diffúzió, vegyük figyelembe a diffúziót befolyásoló tényezőket.
A diffúzió a hőmérséklettől függ. A diffúzió sebessége a hőmérséklet emelkedésével nő, mert a hőmérséklet emelkedésével a molekulák mozgási sebessége nő, vagyis a molekulák gyorsabban keverednek. (Mindenki tudja, hogy a cukor hideg vízben nagyon sokáig feloldódik)
És hozzáadáskor külső hatás(az ember cukrot kever a vízben) a diffúzió gyorsabban megy végbe. Halmazállapot hatással lesz arra is, hogy mitől függ a diffúzió, nevezetesen a diffúzió sebességét. A termikus diffúzió a molekulák típusától függ. Például, ha egy tárgy fém, akkor a hődiffúzió gyorsabban megy végbe, ellentétben azzal, ha ez a tárgy készült volna szintetikus anyag. A szilárd anyagok közötti diffúzió nagyon lassan megy végbe.
Tehát a diffúzió sebessége függ: hőmérséklettől, koncentrációtól, külső hatások, halmazállapot
A diffúzió megvan kitűnő érték a természetben és az emberi életben.
Példák a diffúzióra
Hogy jobban megértsük, mi az a diffúzió, nézzük meg példákkal. Adjunk példákat a gázokban való diffúzió folyamatára. Ennek a jelenségnek a megnyilvánulási változatai a következők lehetnek:
Virágillat terjesztése;
A grillcsirke illatát terjeszteni, amit Antoshka kölyökkutya annyira szeret;
Könnyek a hagyma aprítása felett;
A levegőben érezhető parfüm nyoma.
A levegőben lévő részecskék közötti hézagok meglehetősen nagyok, a részecskék kaotikusan mozognak, így a gáznemű anyagok diffúziója meglehetősen gyorsan megy végbe.
A szilárd anyagok diffúziójának egyszerű és hozzáférhető példája, hogy veszünk két darab többszínű gyurmát, és gyúrjuk össze a kezünkben, figyelve, hogyan keverednek a színek. És ennek megfelelően külső hatás nélkül, ha egyszerűen egymáshoz nyomunk két darabot, akkor hónapokba, sőt évekbe telnek, mire a két szín legalább egy kicsit összekeveredik, úgymond áthatol a másikba.
A folyadékokban történő diffúzió megnyilvánulásai a következők lehetnek:
Egy csepp tinta feloldása vízben;
- „Az ágynemű kifakult” a nedves anyagok színe;
Zöldségek pácolás és lekvárfőzés
Így, A diffúzió egy anyag molekuláinak véletlenszerű hőmozgása során történő keveredését jelenti.
A fizika számos jelensége közül a diffúzió folyamata az egyik legegyszerűbb és legérthetőbb. Végül is minden reggel, amikor aromás teát vagy kávét készít, az embernek lehetősége van megfigyelni ezt a reakciót a gyakorlatban. Tanuljunk meg többet erről a folyamatról és az aggregáció különböző állapotaiban való előfordulásának feltételeiről.
Mi a diffúzió
Ez a szó egy anyag molekuláinak vagy atomjainak behatolását jelenti egy másik anyag hasonló szerkezeti egységei közé. Ebben az esetben a behatoló vegyületek koncentrációja kiegyenlítődik.
Ezt a folyamatot először Adolf Fick német tudós írta le részletesen 1855-ben.
Ennek a kifejezésnek a neve a latin diffusio (kölcsönhatás, diszperzió, eloszlás) szóból származik.
Diffúzió folyadékban
A vizsgált folyamat mindhárom aggregációs állapotú anyagoknál végbemehet: gáznemű, folyékony és szilárd halmazállapotú. Ha gyakorlati példákat szeretne találni erre, nézzen be a konyhába.
A tűzhelyen rotyogó borscs az egyik ilyen. A hőmérséklet hatására a glükozin-betanin (az az anyag, amely a céklát olyan gazdag skarlát színt ad) molekulái egyenletesen reagálnak a vízmolekulákkal, így egyedülálló bordó árnyalatot adnak. Ez az eset folyadékokban van.
Ez a folyamat a borscht mellett egy pohár teában vagy kávéban is megfigyelhető. Mindkét ital olyan egységes, gazdag árnyalatú, mert a vízben oldódó kávéfőzet vagy részecskék egyenletesen eloszlanak a molekulái között, színezve azt. A kilencvenes évek összes népszerű instant itala ugyanazon az elven alapul: Yupi, Invite, Zuko.
Gázok áthatolása
A szagokat hordozó atomok és molekulák aktív mozgásban vannak, és ennek eredményeként keverednek a levegőben már található részecskékkel, és meglehetősen egyenletesen oszlanak el a helyiségben.
Ez a gázokban való diffúzió megnyilvánulása. Érdemes megjegyezni, hogy maga a levegő belélegzése is a vizsgált folyamathoz kapcsolódik, csakúgy, mint a frissen készített borscs étvágygerjesztő illata a konyhában.
Diffúzió szilárd anyagokban
A konyhaasztal, amelyen virágok vannak, világos terítővel van borítva. sárga szín. Hasonló árnyalatot kapott a szilárd anyagokban előforduló diffúziós képesség miatt.
A vászonnak valamilyen egységes árnyalatot adásának folyamata több szakaszban történik az alábbiak szerint.
- Sárga pigment részecskék diffundáltak a festéktartályban a rostos anyag felé.
- Ezután a festett anyag külső felülete felszívta őket.
- A következő lépés a festék ismételt diffundálása volt, de ezúttal a szövet szálaiba.
- Végül a szövet rögzítette a pigmentrészecskéket, így elszíneződött.
Gázok diffúziója fémekben
Általában, amikor erről a folyamatról beszélünk, az azonos aggregációs állapotú anyagok kölcsönhatásait vesszük figyelembe. Például diffúzió szilárd anyagokban, szilárd anyagokban. Ennek a jelenségnek a bizonyítására egy kísérletet végeznek kettővel fémlemezek(arany és ólom). Molekuláik áthatolása meglehetősen hosszú ideig (öt év alatt egy milliméter) történik. Ezzel az eljárással szokatlan ékszereket készítenek.
A különböző aggregációs állapotú vegyületek azonban képesek diffúzióra is. Például szilárd anyagokban gázok diffúziója zajlik.
A kísérletek során bebizonyosodott, hogy hasonló folyamat megy végbe atomi állapotban is. Aktiválásához általában jelentős hőmérséklet- és nyomásnövekedés szükséges.
A szilárd anyagokban ilyen gázdiffúzióra példa a hidrogénkorrózió. Olyan helyzetekben nyilvánul meg, amikor valamilyen kémiai reakció során magas hőmérséklet (200-650 Celsius fok) hatására keletkező hidrogénatomok (H2) behatolnak a fém szerkezeti részecskéi közé.
A hidrogénen kívül oxigén és egyéb gázok diffúziója is előfordulhat szilárd anyagokban. Ez a szem számára láthatatlan folyamat sok kárt okoz, mert a fémszerkezetek összeomlanak miatta.
Folyadékok diffúziója fémekben
A szilárd anyagokon azonban nemcsak a gázmolekulák tudnak áthatolni, hanem a folyadékok is. A hidrogénhez hasonlóan ez a folyamat leggyakrabban korrózióhoz vezet (ha arról beszélünk a fémekről).
A szilárd anyagokban történő folyadékdiffúzió klasszikus példája a fémek korróziója víz (H 2 O) vagy elektrolit oldatok hatására. A legtöbb számára ez a folyamat ismertebb a rozsdásodás néven. A hidrogénkorrózióval ellentétben a gyakorlatban sokkal gyakrabban találkozunk vele.
A diffúzió felgyorsításának feltételei. Diffúziós együttható
Miután rájöttünk, hogy a kérdéses folyamat milyen anyagokban fordulhat elő, érdemes tájékozódni az előfordulásának feltételeiről.
Először is, a diffúzió sebessége attól függ, hogy a kölcsönhatásban lévő anyagok milyen aggregációs állapotban vannak. Minél nagyobb a reakció, annál lassabb a sebessége.
Ebben a tekintetben a diffúzió folyadékokban és gázokban mindig aktívabb lesz, mint szilárd anyagokban.
Például, ha a kálium-permanganát KMnO 4 (kálium-permanganát) kristályait vízbe dobják, néhány percen belül gyönyörű bíbor színt kapnak. Ha azonban KMnO 4 kristályokat szórunk egy jégdarabra, és az egészet betesszük a fagyasztóba, több óra elteltével a kálium-permanganát nem tudja teljesen színezni a megfagyott H 2 O-t.
Az előző példából újabb következtetést vonhatunk le a diffúzió feltételeiről. Az aggregáció állapotán kívül a hőmérséklet is befolyásolja a részecskék áthatolási sebességét.
A vizsgált folyamat attól való függésének figyelembevételéhez érdemes megismerni egy olyan fogalmat, mint a diffúziós együttható. Ez a neve a sebessége mennyiségi jellemzőjének.
A legtöbb képletben nagy latin D betűvel jelölik, az SI-rendszerben pedig mértékegységben négyzetméter másodpercenként (m²/s), néha centiméter per másodpercben (cm 2 /m).
A diffúziós együttható egyenlő az egységnyi felületen egységnyi idő alatt szétszórt anyag mennyiségével, feltéve, hogy a sűrűségkülönbség mindkét felületen (amely egységnyi hossznak megfelelő távolságra van) egyenlő egységgel. A D-t meghatározó kritériumok annak az anyagnak a tulajdonságai, amelyben maga a részecskediszperziós folyamat végbemegy, és ezek típusa.
Az együttható hőmérséklettől való függése az Arrhenius-egyenlettel írható le: D = D 0exp (-E/TR).
A vizsgált képletben E a folyamat aktiválásához szükséges minimális energia; T - hőmérséklet (kelvinben, nem Celsiusban mérve); R az ideális gázra jellemző gázállandó.
A fentieken túlmenően a diffúzió sebességét szilárd anyagokban és folyadékokban gázokban befolyásolja a nyomás és a sugárzás (indukciós vagy nagyfrekvenciás). Ezen túlmenően sok múlik egy katalitikus anyag jelenlétén, amely gyakran kiváltója a részecskék aktív diszperziójának.
Diffúziós egyenlet
Ez a jelenség az privát nézet parciális differenciálegyenletek.
Célja, hogy megtalálja egy anyag koncentrációjának a tér méretétől és koordinátáitól (amelyben diffundál), valamint az időtől való függését. Ebben az esetben az adott együttható a reakcióközeg permeabilitását jellemzi.
Leggyakrabban a diffúziós egyenletet a következőképpen írják fel: ∂φ (r,t)/∂t = ∇ x.
Ebben φ (t és r) a szóródó anyag sűrűsége az r pontban t időpontban. D (φ, r) az általánosított diffúziós együttható φ sűrűségnél az r pontban.
∇ egy vektor-differenciál operátor, amelynek koordinátakomponensei parciális deriváltak.
Ha a diffúziós együttható sűrűségfüggő, az egyenlet nemlineáris. Amikor nem - lineáris.
Figyelembe véve a diffúzió definícióját és e folyamat sajátosságait különböző környezetekben, megállapítható, hogy van pozitív és negatív oldala is.
Gazizova Guzel
„Lépések a tudományba – 2016”
Letöltés:
Előnézet:
Önkormányzati költségvetés oktatási intézmény
"Arsk 7. számú középiskola" Arsky
A Tatár Köztársaság önkormányzati körzete.
Köztársasági tudományos és gyakorlati konferencia
„Lépések a tudományba – 2016”
Szekció: Fizika és technikai kreativitás
Kutatás
Tantárgy: Vízben való diffúzió és a hőmérséklet hatásának megfigyelése a diffúzió sebességére.
Munka megnevezése.
Gazizova Guzel Robertovna Zinnatullin Fidaris Faisalovich
7. osztályos tanuló fizikatanár 1. negyed kategóriákat.
2016
- Bevezető oldal 3
- Kutatási probléma
- A téma aktualitása és a tanulmány gyakorlati jelentősége
- A kutatás tárgya és tárgya
- Célok és célkitűzések
- Kutatási hipotézis
- A kutatómunka fő része 5. oldal
- A megfigyelések, kísérletek helyének, körülményeinek leírása
- Kutatási módszertan, érvényessége
- A kísérlet főbb eredményei
- Összefoglalás és következtetések
- Összegzés 6. oldal
- Hivatkozások 7. oldal
A diffúzió (latinul diffusio - terjedés, terjedés, szóródás, kölcsönhatás) az egyik anyag molekuláinak vagy atomjainak kölcsönös behatolása a másik molekulái vagy atomjai közé, ami koncentrációjuk spontán kiegyenlítődéséhez vezet a teljes elfoglalt térfogatban. Bizonyos helyzetekben az egyik anyag már kiegyenlített koncentrációjú, és az egyik anyag diffúziójáról beszélnek a másikban. Ebben az esetben az anyag átvitele a magas koncentrációjú területről az alacsony koncentrációjú területre történik.
Ha óvatosan vizet önt egy réz-szulfát oldatba, átlátszó határfelület képződik a két réteg között ( rézszulfát nehezebb a víznél). De két nap múlva homogén folyadék lesz az edényben. Ez teljesen véletlenszerűen történik.
Egy másik példa egy szilárd testre vonatkozik: ha a rúd egyik végét felmelegítjük, vagy elektromosan töltjük, hő terjed (ill. elektromosság) a forró (töltött) részről a hideg (töltetlen) részre. Fémrúd esetén a hődiffúzió gyorsan fejlődik, és az áram szinte azonnal folyik. Ha a rúd szintetikus anyagból készül, akkor a termikus diffúzió lassú, az elektromosan töltött részecskék diffúziója pedig nagyon lassú. A molekulák diffúziója általában még lassabb. Például, ha egy darab cukrot teszünk egy pohár víz aljára, és a vizet nem keverjük, több hétbe telhet, amíg az oldat homogénné válik. Az egyik szilárd anyag diffúziója a másikba még lassabban megy végbe. Például, ha a rezet arannyal vonják be, akkor az arany diffúziója a rézbe megy végbe, de normál körülmények között (szobahőmérséklet és légköri nyomás) az aranyat hordozó réteg csak több ezer év múlva éri el a több mikrométer vastagságát.
A diffúziós folyamatok első kvantitatív leírását A. Fick német fiziológus adta meg 1855-ben.
A diffúzió gázokban, folyadékokban és szilárd anyagokban megy végbe, és mind a bennük lévő idegen anyagok részecskéi, mind a saját részecskéik diffundálhatnak.
Diffúzió az emberi életben
A diffúzió jelenségét tanulmányozva arra a következtetésre jutottam, hogy ennek a jelenségnek köszönhető az ember élete. Végül is, mint tudják, a levegő, amit belélegzünk, gázkeverékből áll: nitrogén, oxigén, szén-dioxid és vízgőz. A troposzférában található - a légkör alsó rétegében. Ha nem lennének diffúziós folyamatok, akkor légkörünk egyszerűen rétegezne a gravitáció hatására, amely a Föld felszínén vagy annak közelében található összes testre hat, beleértve a levegőmolekulákat is. Alul egy nehezebb szén-dioxid-réteg lenne, fölötte oxigén, fent nitrogén és inert gázok. De a normális élethez oxigénre van szükségünk, nem szén-dioxidra. A diffúzió magában az emberi testben is előfordul. Az emberi légzés és emésztés diffúzión alapul. Ha légzésről beszélünk, akkor az alveolusokat összefonódó erekben egy adott időpontban megközelítőleg 70 ml vér van, amelyből a szén-dioxid az alveolusokba diffundál, az oxigén pedig az ellenkező irányba. Az alveolusok hatalmas felülete lehetővé teszi az intraalveoláris levegővel gázokat cserélő vérréteg vastagságának 1 mikronra csökkentését, ami lehetővé teszi, hogy ezt a vérmennyiséget kevesebb mint 1 másodperc alatt oxigénnel telítsék és felszabadítsák. a felesleges szén-dioxidtól.
Ez a jelenség az emberi szervezetre is hatással van - a levegőből származó oxigén diffúzióval behatol a tüdő vérkapillárisaiba az alveolusok falain keresztül, majd feloldódik bennük és szétterjed a szervezetben, oxigénnel dúsítva azt.
A diffúziót számos technológiai folyamatban alkalmazzák: sózás, cukorgyártás (a cukorrépa-forgácsot vízzel mossák, cukormolekulák diffundálnak a forgácsból az oldatba), lekvárkészítés, textilfestés, ruhamosás, cementálás, fémek hegesztése, forrasztása, pl. diffúziós hegesztés vákuumban (olyan fémeket hegesztenek, amelyek más módszerrel nem köthetők össze - acél öntöttvassal, ezüst rozsdamentes acéllal stb.) és termékek diffúziós fémezése (acéltermékek felülettelítettsége alumíniummal, krómmal, szilíciummal), nitridálás - az acél felületének telítése nitrogénnel (az acél kemény, kopásálló lesz), karburizálás - acéltermékek szénnel való telítése, cianidozás - az acél felületének telítése szénnel és nitrogénnel.
Amint az a példákból látható, a diffúziós folyamatok nagyon fontos szerepet játszanak az emberek életében
Probléma: Miért megy végbe eltérően a diffúzió különböző hőmérsékleteken?
Relevancia Ebből a kutatásból úgy látom, hogy a „Diffúzió folyékony, szilárd és gáz halmazállapotban” téma nem csak a fizika tantárgyban létfontosságú. A diffúzióval kapcsolatos ismeretek hasznosak lehetnek számomra Mindennapi élet. Ez az információ segít felkészülni az alap- és középiskolai tanfolyam fizikavizsgájára. Nagyon megtetszett a téma, és úgy döntöttem, hogy mélyebben tanulmányozom.
Kutatásom tárgya– vízben különböző hőmérsékleteken fellépő diffúzió, illtanulmányi tárgy– megfigyelések különböző hőmérsékleteken végzett kísérletekkel módok.
A munka célja:
- Bővítse a diffúzióval és annak különböző tényezőktől való függésével kapcsolatos ismereteket.
- Magyarázza meg a diffúziós jelenség fizikai természetét a alapján! molekuláris szerkezet anyagokat.
- Ismerje meg a diffúziós sebesség függését a hőmérséklettől elegyedő folyadékok esetén.
- Erősítse meg az elméleti tényeket kísérleti eredményekkel.
- Foglalja össze a megszerzett ismereteket és dolgozzon ki ajánlásokat.
Kutatási célok:
- Vizsgálja meg a diffúzió sebességét a vízben különböző hőmérsékleteken.
- Bizonyítsuk be, hogy a folyadék elpárolgása a molekulák mozgásának eredménye
Hipotézis: nál nél magas hőmérsékletű A molekulák gyorsabban mozognak, ezért gyorsabban keverednek.
A kutatómunka fő része
Kutatásomhoz két poharat vettem. Az egyikbe meleg, a másikba hideg vizet öntött. Ugyanakkor egy teászacskót ejtett beléjük. A meleg víz pirosra vált barna szín gyorsabb, mint a hideg. Ismeretes, hogy a molekulák gyorsabban mozognak meleg vízben, mivel sebességük a hőmérséklettől függ. Ez azt jelenti, hogy a teamolekulák gyorsabban behatolnak a vízmolekulák közé. Hideg vízben a molekulák sebessége lassabb, ezért itt lassabban lép fel a diffúzió jelensége. Azt a jelenséget, amikor egy anyag molekulái behatolnak egy másik anyag molekulái közé, diffúziónak nevezzük.
Ezután két pohárba ugyanannyi vizet öntöttem. Az egyik poharat az asztalon hagytam a szobában, a másikat a hűtőbe tettem. Öt órával később összehasonlítottam a vízállást. Kiderült, hogy a hűtőszekrényből származó pohárban a szint gyakorlatilag nem változott. A másodikban érezhetően csökkent a szint. Ezt a molekulák mozgása okozza. És annál nagyobb, minél magasabb a hőmérséklet. Nagyobb sebességnél a vízmolekulák „kiugranak”, ahogy közelednek a felszínhez. A molekuláknak ezt a mozgását párolgásnak nevezik. A tapasztalatok szerint magasabb hőmérsékleten gyorsabban megy végbe a párolgás, hiszen minél gyorsabban mozognak a molekulák, annál több molekula repül el egyszerre a folyadékból. Hideg vízben a sebesség alacsony, így a pohárban maradnak.
Következtetés:
A kísérlet és a vízben különböző hőmérsékletű diffúziós megfigyelések alapján meggyőződtem arról, hogy a hőmérséklet nagyban befolyásolja a molekulák sebességét. Ennek bizonyítéka volt változó mértékben párolgás történik. Így minél melegebb az anyag, annál nagyobb a molekulák sebessége. Minél hidegebb van, annál lassabb a molekulák sebessége. Ezért magas hőmérsékleten gyorsabb lesz a diffúzió a folyadékokban.
Irodalom:
- A. V. Peryskin. Fizika 7. osztály. M.: Túzok, 2011.
- Könyvtár "Szeptember elseje". M.: „Szeptember elseje”, 2002.
- Biofizika a fizika órákon. A munkatapasztalatból. M., "Felvilágosodás", 1984.
V Interregionális Martynov-olvasmányok
Irány- kutatás
„A fizikai és matematikai tudományok világában”
REJTEZETES DIFFÚZIÓ
Ageeva Ulyana
2. tanuló "A"
MBOU-középiskola 1. sz
r.p. Stepnoe
Szovetszkij kerület
Szaratov régió
Felügyelő:
Ageeva Veronika Gennadievna
BEVEZETÉS
A munka célja:
ü Tekintsük a diffúzió jelenségét
Feladatok:
ü bizonyítsa be, hogy a diffúzió hőmérsékletfüggő;
ü vegyen példákat a diffúzióra az otthoni kísérletekben;
ü győződjön meg arról, hogy a diffúzió eltérő módon megy végbe a különböző anyagokban.
Relevancia:; a diffúzió nagy jelentőséggel bír az emberi életben, az állatok és növények, valamint a technológia területén
Nagyon szeretek tusfürdővel fürödni. Én is szeretek kérdezni. És egy nap arra gondoltam:
ü Miért oldódik fel a gél vízben?
ü Miért nem tűnik el a gél illata még fürdés után sem?
Feltettem ezeket a kérdéseket tanáromnak, Valeriának, aki kiejtett egy titokzatos szót: „DIFFÚZIÓ” Azonnal keresni kezdtem a választ új kérdés: Mi az? A válaszért egy fizikatanárhoz fordultunk segítségért (nem hiába kezdtünk el idén a fizikával ismerkedni köróráinkon). Valeria és én ezt hallottuk.
FŐ RÉSZ
DIFFÚZIÓS JELENSÉG – ELMÉLET.
Diffúzió- ez az érintkező anyagok spontán keveredése, amely a molekulák kaotikus (rendellenes) mozgása következtében jön létre.
Egy másik definíció: diffúzió(lat. diffusio- szétterítés, terjesztés, szétszóródás) az a folyamat, amely során anyagot vagy energiát visznek át egy nagy koncentrációjú területről egy alacsony koncentrációjú területre.
A diffúzió leghíresebb példája a gázok vagy folyadékok keveredése (ha tintát csepegtetünk vízbe, a folyadék egy idő után egyenletes színűvé válik).
A diffúzió folyadékokban, szilárd anyagokban és gázokban történik. A diffúzió a leggyorsabban gázokban, lassabban folyadékokban és még lassabban megy végbe szilárd anyagokban, ami az ezekben a közegekben lévő részecskék hőmozgásának természetéből adódik. Az egyes gázrészecskék pályája szaggatott vonal, mert Az ütközések során a részecskék megváltoztatják mozgásuk irányát és sebességét. Évszázadokon keresztül a munkások fémeket hegesztettek és acélt állítottak elő úgy, hogy szilárd vasat hevítettek szénatmoszférában, anélkül, hogy a leghalványabb fogalmuk is lett volna a folyamat során fellépő diffúziós folyamatokról. Csak 1896-ban elkezdte tanulmányozni a problémát.
William Roberts-Austin angol kohász egy egyszerű kísérletben mérte meg az arany diffúzióját az ólomban. Vékony aranykorongot olvasztott egy 2,45 cm hosszú, tiszta ólomból készült henger végére, a hengert egy kemencébe helyezte, ahol a hőmérsékletet körülbelül 200 °C-on tartották, és 10 napig a kemencében tartotta. . Kiderült, hogy a „tiszta végre” egészen mérhető mennyiségű arany haladt át az egész hengeren. Ez ismét bizonyítja. hogy a diffúzió sebessége nagyon gyorsan növekszik a hőmérséklet emelkedésével. Például a cink 300 0 C-on csaknem 100 milliószor gyorsabban diffundál rézbe, mint szobahőmérsékleten.
A molekulák diffúziója nagyon lassú. Például, ha egy darab cukrot teszünk egy pohár víz aljára, és a vizet nem keverjük, több hétbe telhet, amíg az oldat homogénné válik.
DIFFÚZIÓS JELENSÉG – GYAKORLAT.
Fizikai magyarázatot találtunk. Rájöttem, hogy a diffúzió számos háztartási folyamatban nyomon követhető:
a) zöldségek pácolása;
b) cukor beszerzése;
c) lekvár készítés;
d) szövetek festése;
e) dolgok mosása stb.
Aztán szokásomhoz híven úgy döntöttem, hogy jobban megismerem a titkot. Hiszen minden gyerek tudja: ahhoz, hogy megértse, „meg kell érintenie”. Megérinthetem a diffúziót?
Hogy megpróbáljak választ találni a kérdéseimre, a második szakaszba léptem. Az elmélettől áttértem a gyakorlatra, vagyis a kísérletekre.
beúszom meleg víz. A tusfürdő elég gyorsan feloldódik benne. Érdekes:
Függ a diffúzió a hőmérséklettől?
Kísérlet – diffúzió folyadékban
Vizsgálták a kávé és a cukor vízben való oldódási sebességét különböző hőmérsékleteken.
A kísérlet során két poharat használtunk - hideg és meleg vízzel. A sörfőzés során azt találták, hogy egy pohár forró vízben gyorsabb az oldódási folyamat.
Kísérletezzen a színes cukorkák feloldásával
Együtt végeztük el a következő kísérletet. Egy tartályban hideg víz 4 cukorka került különböző színek. Időzítettük. Csak 7 perc elteltével a folyadék elkezdett színezni
Következtetés: A diffúziós jelenség hőmérsékletfüggő, magas hőmérsékleten gyorsabban jelentkezik.
Kísérlet – diffúzió gázokban.
Rájöttem a diffúziós folyamatokra folyadékokban. Mi a helyzet a szagokkal, vagyis a gázokkal?
Amikor hagymát aprítok a konyhában, vacsorát főzök, ebédet főzök, vagy pácot készítek a zöldségekre öntéshez (nagyon szeretek főzni!), a konyhából származó aromák szétáradnak az egész lakásban. Ez is a diffúziónak köszönhető
gázok-szagok.
Illatok? Imádom az illatokat!
Nyomás alatti gázokkal kapcsolatos tapasztalat
Vizsgáltam a helyiségben az aroma terjedési sebességének hőmérséklettől való függését:
A légfrissítő aromája 20,53 másodperc alatt terjedt egyik helyiségből a másikba;
majd körbefújtam a légfrissítőt asztali lámpa, idő - 14,03 mp.
Következtetés: A diffúzió sebessége a hőmérséklettel nő, mert a melegítés növeli a molekulák mozgási sebességét.
És a szag az, ami vonzza a rovarokat, így segítik a növények beporzását. (Imádom a növények illatát. Lehet, hogy rovar vagyok? Szabadidőmben gondolkodnom kell rajta)
Kísérletek mangánnal (penetráció a sűrűségtől függően)
Különböző fajtájú almákat használtak: „Gray” (2), „Antonovka” (1), „Jonathan” (3).
Az Antonovka fajta (1) almájában a mangán lassabb volt. Ez az almafajta télies, talán kevésbé lédús, szerkezete sűrűbb.
A következő kísérlethez a következő zöldségeket használtuk: fehérrépa, sárgarépa, cukkini, burgonya.
Három óra elteltével azt találták, hogy a mangán penetrációja nagyobb volt a tökben és a burgonyában, mint a fehérrépában és a sárgarépában. A fehérrépa és a sárgarépa szerkezete sűrűbb, a mangánrészecskék behatolási mélysége kisebb volt.
Következtetés: A diffúzió sebessége az érintkező anyagok sűrűségétől függ.
A tudósok észrevettek egy törvényt
Mi van, ha két fém közel van egymáshoz,
Aztán egy idő után mindkét oldalon,
A molekulák egymás felé mozognak. És sok...
És ha az alkatrészek gyengébbek,
A molekulák még merészebben mozognak...
Ezért olyan könnyű a gyurmával dolgozni.
DIFFÚZIÓ ÉS BIZTONSÁG
A gyúlékony propángáz, amelyet otthon főzéshez használunk, színtelen. Ezért nehéz lenne azonnal észrevenni a gázszivárgást. Szivárgás esetén pedig a diffúzió miatt a gáz szétterjed a helyiségben, és szaglásból érzékeljük a terjedését. Eközben bizonyos gáz/levegő arány mellett fedett keverék keletkezik, amely felrobbanhat. Például egy meggyújtott gyufáról. A gáz mérgezést is okozhat az emberekben.
Figyelem, legyen óvatos, és ügyeljen arra, hogy emlékezzen a számra gázszolgáltatás 04!
Amikor a napsugarak belépnek a szobába, egyfajta „porszemcsék táncát” figyelhetjük meg.
Ebből az alkalomból Lucretius Carus ezt írta:
Nézz ide: bármikor napfény behatol
Otthonunkba, és a sötétség áthatol sugaraival,
Sok testet fog látni az ürességben villogni,
Össze-vissza rohangálnak a fény sugárzó izzásában.
Mintha örök harcban vívnának csatákat és csatákat,
Hirtelen osztagokban rohannak csatába, anélkül, hogy ismernék a békét…
A diffúzió miatt a beltéri porszemcsék penészrészecskéket, bútorokban található nehézfém-molekulákat tartalmaznak, befejező anyagokés egyéb lakásbeli „civilizációs hasznok”.
Könnyen megbirkózik a helyiségek levegőjében oldott mérgező anyagokkal, beltéri virágok: nephrolepis, dieffenbachia, spurge, ivy, pelargonium, sansevieria stb. És mindez a diffúziónak köszönhetően történik.
A jól ismert agavé (aloe) 4-szeresére, a fügekaktusz 6-7-szeresére csökkenti a levegőben lévő penészgombák számát.
A dohányfüst és a linóleum burkolatok károsak az egészségünkre. Szobanövények(Ficus Benjamin, Tradescantia, Chlorophytum) képesek felszívni és lebontani a mérgező anyagokat.
IZGALMAS DIFFÚZIÓ.
A diffúzió jelensége nem csak a tankönyvekben követhető nyomon. Mivel még 2. osztályos vagyok, a kérdésnek ez a vonatkozása is érdekelt. Valeria és én számos érdekes oldalt találtunk, amelyek gyerekeknek szóló fizika kérdésekkel foglalkoztak. Segítettek tanítani osztálytársaimat a diffúzióról.
Grigory Oster problémája
A négyéves Mása anyja mögé osont a tükörhöz, és teljesen hangtalanul három üveg francia parfümöt öntött a fejére.
HOGY KITALÁLTA MI TÖRTÉNT ANYA, HOGY MÁSHÁVAL ÜLT?
Kolja és Vitya
Egy napon két barát-diák 2 „A” találkozott - Kolya és Vitya. Régóta nem látták egymást.
„És már ismerem a fizikát” – dicsekszik Kolja.
És én is tudom – mondja Vitya. És elkezdtek dicsekedni egymással tudásukkal. Kolja:
tudom Az anyag legkisebb részecskéje egy molekula".
Csak gondolkozz! De ezt tudom minden molekula atomokból áll.
Tudod A molekulák mikroszkóppal láthatók?
De te, Kolja, ezt tudod minél kisebb a molekulák mozgási sebessége, annál magasabb az adott test hőmérséklete A?
nem tudnám! Ezt mindenki tudja! Hallottad ezt? Az anyagok három halmazállapotban létezhetnek: folyékony, szilárd és gáznemű?
Vitya:
Persze hogy hallottam! Még a tulajdonságaikat is ismerem. A folyadékok megtartják alakjukat, de térfogatuk megváltozik, míg a szilárd anyagok sem alakjukat, sem térfogatukat nem tartják meg. A gázok alakját és térfogatát változtatják".
Kolja:
Nos, akkor válaszolj a kérdésemre: A diffúzió egyformán gyorsan megy végbe gázokban, folyadékokban és szilárd anyagokban?
Vitya:
Azonos. Erre való a diffúzió, testvér.
IGAZA VITIA?
Kolobok.
Volt ott egy öregember és egy öregasszony.
Tehát az öreg akusztikusan modulálja az öregasszonyt:
- Mozogj, öregasszony, kapard körbe a magtárat, jelöld meg a liftet, nézd meg, hogy tudsz-e lisztet kaparni egy toroidra vagy ellipszoidra.
Az öregasszony elvitte Légszivattyú, a magtár körül kapart, a lift körül seprűt és száz köbcenti lisztet kapart fel.
Lisztből és tejfölből kolloid keveréket készített, gömb alakú zsemlét formált, telítetlen zsírsavakkal hőkezelte és az ablakra tette. Temperáláshoz.
A konty pihent, pihent, majd mozogni kezdett: az ablaktól a padra, a padtól a padlóig, a padlón az ajtóig, átugrott a küszöbön - és a bejáratba, a bejárattól a tornácra, a tornáctól az udvarig, az udvartól a kapuig a megtett távolság exponenciálisan növekszik.
Kolobok halad az úton, és a Nyúl találkozik vele:
- Ne szívj fel, Hare, elmondom neked Newton első törvényét:
Vannak olyan, inerciálisnak nevezett referenciarendszerek, amelyekhez képest egy anyagi pont külső hatások hiányában korlátlanul megőrzi sebességének nagyságát és irányát.
És egyenletes gyorsulással gördült végig az úton – csak a Nyúl figyelte!
Kolobok megmozdul, és a Farkas találkozik vele:
- Kolobok, Kolobok, felszívlak!
- Ne szívj fel, Szürke Farkas, elmondom neked Newton második törvényét:
Egy tehetetlenségi vonatkoztatási rendszerben az anyagi pontban kapott gyorsulás egyenesen arányos a rá ható összes erő eredőjével és fordítottan arányos a tömegével.
És kinetikus energiára tett szert – csak a Farkas fogta fel a Cserenkov-sugárzást!
Kolobok egyenletesen mozog, és a Medve találkozik vele:
- Kolobok, Kolobok, felszívlak!
- Hol tudsz, lúdtalp, felszívni! Íme Newton harmadik törvénye, gondolj bele:
Az anyagi pontok kölcsönhatásba lépnek egymással azonos természetű erők által, amelyek az ezeket a pontokat összekötő egyenes mentén irányulnak, egyenlő nagyságúak és ellentétes irányúak.
És ismét elkezdte megváltoztatni pozícióját a térben - csak a Medve integrálta a mozgásegyenletét!
Kolobok elköltözik, és a Róka találkozik vele:
- Kolobok, Kolobok, mondd el a pályád végpontját?
- A geopotenciál anti-gradiense mentén haladok, nem látod?
- Kolobok, Kolobok, mondd el a diffúzióról!
Kolobok énekelte:
Általában diffúzió alatt az anyag átadásával járó folyamatokat értjük, de néha más átviteli folyamatokat is diffúziónak neveznek: hővezető képesség, viszkózus súrlódás stb.
A diffúzióra példa a gázok keveredése (például a szagok terjedése) vagy a folyadékok (ha tintát csepegtetünk vízbe, a folyadék egy idő után egyenletes színűvé válik). Egy másik példa a szilárd testhez kapcsolódik: az érintkező fémek atomjai keverednek az érintkezési határon. A részecskék diffúziója fontos szerepet játszik a plazmafizikában.
És Lisa azt mondja:
- Ó, a dal jó, de a hallószervek elromlottak. Kolobok, Kolobok, lépj a lábujjamhoz, és énekelj újra, hangosabban.
A mézeskalács ember a probléma körülményeinek megfelelően megváltoztatta a koordinátáit, és hangosabban énekelte ugyanazt a dalt.
És Lisa ismét azt mondta neki:
- Kolobok, Kolobok, ülj a nyelvemre és énekelj utoljára.
A konty ráugrott a Róka nyelvére, és a Róka zajt csapott! - és felszívta.
