Рассказ про диффузию физика 7 класс - Граматика и образование на Pisanino.ru

Энциклопедия
Разное
Диффузия

Диффузия – это взаимное протекание частиц одного вещества в другое. Рассеивание запаха в воздухе трактуется тем, что молекулы ударяются с молекулами газов, которые входят в совокупность воздуха. Также, молекулы эфира меняют свое направление в разные стороны и распространяются в хаотичном порядке по всему пространству. Также есть много опытов, подтверждающие хаотичное движение и распространение молекул. Вот один из них.
В стеклянную колбу наливают раствор сульфат меди. После него следом наливают обычную воду. Сульфат меди отличается большей плотностью, в отличие от воды, то есть она намного легче медного купороса. Поэтому две данные жидкости разделены резкой границей. Стоит оставить их на несколько дней в покое, после чего следует заметить, что граница, разделяющая данные жидкости значительно стерлась, или же вовсе исчезла и смешался раствор светло-голубого цвета жидкости. Это произошло из-за того, что сульфат меди ударяется о нижнюю границу воды, а вода наоборот, бьется в верхнюю стенку границы. Происходит постепенное смешение двух разных веществ. Самопроизвольное смешение и распространение молекул называется диффузией.

Диффузия может протекать не только в жидких веществах, но еще и в газообразных и твердых веществах. В газообразных веществах распространение протекает намного быстрее, чем в жидких веществах. Это связано с тем, что в жидкостях молекулы распространены гуще, нежели в газах. Поэтому проникать молекулам жидкости намного труднее. В твердых веществах диффузия протекает медленнее всего. Был проведен по этому поводу опыт. Слиток золота и свинца прижали друг к другу. Прошло пять лет, проникновение произошло лишь на один миллиметр. Скорость распространения диффузии напрямую зависит от температуры протекания.

Также очень огромную роль диффузия играет в нашем организме. Если бы не она, то кровь не обогащалась бы кислородом, а из крови в ткани.

Вариант №2

Возьмем стакан воды и капнем в него каплю окрашенной жидкости, например, йода. Через некоторое время вода станет равномерно слабо окрашенной в цвет йода. Это произошло за счет того, что молекулы йода самопроизвольно (т.е. без постороннего вмешательства) перемешались с молекулами воды.

Такой процесс, когда молекулы одного вещества проникают в промежутки между молекулами другого вещества, называется диффузией. Причина диффузии — тепловое движение частиц. Вследствие диффузии происходит выравнивание концентраций вещества в пределах некоторого пространства (в рассмотренном примере – в стакане воды).

Очень просто продемонстрировать диффузию в газах. Если в одном конце комнаты смочить кусочек ваты одеколоном, через несколько секунд запах одеколона можно почувствовать в другом конце комнаты. Причина запаха – диффузия молекул одеколона в воздухе.

В твердых телах диффузия также возможна, но протекает очень медленно.

Диффундировать могут также частицы самого вещества. Такой процесс называется самодиффузией. Например, в результате самодиффузии происходит выравнивание концентраций в смеси изотопов одного и того же вещества.

Еще одна разновидность диффузии – неупорядоченное движение крупных частиц в газе или жидкости вследствие броуновского движения.

Скорость диффузии в газах наиболее высокая. Наименьшая скорость диффузии наблюдается в твердых телах. Скорость диффузии также зависит от массы диффундирующих молекул (атомов) и температуры. Скорость диффузии увеличивается при уменьшении массы диффундирующих частиц и увеличении температуры среды.

В основе математического описания диффузии лежит закон Фика, который был открыт в 1855 г. немецким физиологом и физиком А. Фиком. Затем на основе закона Фика более полное математическое описание диффузии было позже сделано Альбертом Эйнштейном.

Поскольку за счет диффузии происходит выравнивание концентраций вещества в некоторой среде, это явление имеет большое значение для практики. Например, в живых организмах происходит диффузия кислорода из легких в кровь, а затем из крови – в другие ткани.

В основе многих технологических процессов также лежит диффузия. Например, в порошковой металлургии за счет диффузии происходит спекание порошков. Поэтому знание законов диффузии помогает созданию материалов и разработке новых технологий в авиации, космонавтике и других областях современной техники.

А в ядерной физике известна диффузия нейтронов. При этом нейтроны в веществе многократно изменяют направление своего движения и скорость из-за столкновений с атомными ядрами.

7 класс по физике

Диффузия

Диффузия в газах

Начнем с газообразных тел. Представьте, что вы сидите за уроками в своей комнате и вдруг почувствовали вкусный запах с кухни. Почему это произошло? Блюдо, которое готовится к обеду, состоит из большого числа молекул, которые все время движутся и сталкиваются: мясо, масло, специи.

При нагревании отдельные молекулы отделились от остальных, смешавшись с молекулами воздуха и стали перемещаться по квартире. Это явление уже упоминавшейся диффузии — взаимное проникновение молекул разных веществ.

Диффузия может происходить в жидкостях и даже в твердых телах, но только значительно медленнее.

Другой вопрос: почему же запахи не доносятся до нас мгновенно? Мы уже упоминали о беспрерывном и хаотичном движении молекул воздуха. таким образом, молекулы постоянно сталкиваются, меняют свое направление, и беспорядочно перемещаясь, разлетаются по помещению.

Диффузия в жидкостях

Как протекает диффузия в жидкости?
Рассмотрим опыт, который покажет нам, что молекулы, из которых состоят тела, находятся в беспорядочном движении и в жидких телах (рисунок 1).

Рисунок 1. Иллюстрация опыта с водой и медным купоросом

Для начала нальем в стакан раствор медного купороса темно-голубого цвета (часто используется как бытовой антисептик). Затем аккуратно нальем в этот же стакан воды.

Вначале между жидкостями будет видна резкая граница, но со временем она будет размываться. Через 2-3 недели граница исчезнет совсем: процесс диффузии завершится.

Если рассмотреть данный процесс на молекулярном уровне (рисунок 2), то прекрасно видно, что молекулы воды и медного купороса на границе раздела этих двух жидкостей начинают меняться местами, а со временем жидкость в стакане и вовсе станет однородной.

Рисунок 13. Диффузия в жидкостях (раствор медного купороса и вода).

Рисунок 2. Диффузия в жидкостях (раствор медного купороса и вода)

Диффузия в твердых телах

В твердых телах также происходит диффузия, но только значительнее медленнее. Например, при комнатной температуре около $20 space C degree$ золото и свинец взаимно проникнут друг в друга на расстояние около 1 мм только через 4-5 лет (рисунок 3).

Рисунок 3. Диффузия в твердых телах (золото и свинец)

Определение диффузии

Так что такое диффузия? Дадим определение.

Диффузия — это явление, при котором происходит взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого.

Как мы уже говорили, явление диффузии объясняется непрерывным хаотичным движением молекул, в процессе которого молекулы одного вещества проникают в межмолекулярные промежутки другого.

Процесс диффузии напрямую зависит от температуры, так как с увеличением температуры увеличивается скорость движения молекул.

Примеры диффузии в природе, быту и технике

Процесс диффузии окружает нас как в повседневной жизни, так и в природе. Зачем мы завариваем чай в кипятке, ведь потом нужно ждать, пока он остынет? Почему не разогреть воду только до комфортной температуры?

Ответ — чтобы ускорить процесс диффузии. В кипятке диффузия между молекулами чая, сахара и воды будет происходить намного быстрее, и чай заварится быстрее и лучше.

Диффузия широко используется в промышленности. Например, в технике при сварке деталей, склеивании.

В природе благодаря диффузии поддерживается однородный состав атмосферного воздуха рядом с поверхностью Земли, а диффузия солей в почве позволяет растениям получать нормальное питание.

Задания

Задание №1

Налейте в один стакан холодной воды, в другой — теплой. Опустите в каждый из них несколько кристалликов марганцовки. Объясните наблюдаемое явление.

Марганцовка начнет растворяться в обоих стаканах. Вода будет постепенно окрашиваться — будет идти процесс диффузии.

В стакане с теплой водой, кристаллики марганцовки растворятся быстрее, чем в стакане с холодной водой. Это объясняется тем, что скорость протекания диффузии зависит от температуры. Чем выше температура, тем больше скорость молекул — тем быстрее проходит диффузия (рисунок 4).

Рисунок 4. Диффузия в теплой и холодной воде

Задание №2

Пользуясь рисунком 2, объясните процесс диффузии в жидкостях.

Сначала мы видим четкую границу между двумя жидкостями (между их молекулами). Постепенно эта граница начинает размываться. Идет процесс диффузии. Молекулы воды постепенно проникают между молекулами медного купороса, а молекулы медного купороса проникают между молекулами воды. В конце концов, обе жидкости смешаются. Процесс диффузии завершится и мы получим однородную жидкость (раствор медного купороса).

Задание №3

Если у вас дома имеется комнатное растение, проведите его подкормку путем опрыскивания кроны питательным раствором. Пронаблюдайте, как булет развиваться растение. Объясните, на каком явлении основан такой способ подкормки.

Такой тип подкормки (листовая подкормка) способствует более активному росту комнатных растений. Такой способ поддержать рост растения возможен благодаря диффузии. В данном случае диффузия будет происходить между питательными веществами подкормки и поверхностью листьев растения.

Задание №4

Налейте в стакан воды и поставьте его в кастрюлю с теплой водой на плиту, поддерживая температуру $50-60 degree C$. Насыпьте в стакан соль и размешайте. После того, как соль растворится , досыпьте ее вновь. И так до тех пор, пока не получите насыщенный раствор (то есть соль не будет растворяться). Теперь раствор перелейте в другую емкость, чтобы избавиться от излишков соли на дне. Возьмите самый крупный кристаллик соли, подвесьте его на ниточку и опустите в соляной раствор. Через несколько дней вы увидите, как кристаллик начнет увеличиваться в размере. На каком явлении основан рост кристаллика?

Дело в том, что при понижении температуры растворимость веществ уменьшается. То есть, если бы мы попытались растворить такое же количество соли в холодной воде, то у нас просто бы не получилось это сделать.

Почему же при охлаждении такого раствора соль оседает на подвешенном кристаллике соли, а не выпадает на дно в виде осадка? Причина такого поведения вещества в строении самих молекул соли. Они имеют не шарообразную форму, и они не симметричные. Поэтому они не могут состыковаться друг с другом в любом положении, а только в определенном. Подвешенный кристаллик соли называют центром кристаллизации. Вокруг него и выстраиваются ровными рядами другие молекулы соли из раствора — образуется кристалл.

Так на каком явлении основан рост кристаллика соли? Вышеописанные процессы соответствуют процессу, который противоположен диффузии. Это обратная диффузия.

Источник

ДИФФУЗИЯ

Авторы
Руководители
Файлы работы
Наградные документы

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

Содержание

I. Введение ……………………………………………………………………….3

II. Основная часть

2.1 История открытия диффузии…………………………………………. …….5

2.2 Диффузия ……………………………………………………………………. 6

2.3 Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах.……………………… …….7

III. Экспериментальная часть ..……………………………………………….8

IV. Заключение ..………………………………………………………………. 10

V. Список литературы ……………………………………………………… 11

VI. Приложение

4.1 Определение скорости протекания диффузии в жидкости……………… 12

4.2 Зависимость диффузии от вязкости жидкости ……………………………13

4.3 Диффузия в твердых телах………………………………………………….14

Введение

Выбирая тему для проекта, я остановился на очень интересном слове диффузия. Что это? Из названия совершенно не возможно было понять о чем же идет речь. И я решил непременно узнать, что же скрывается за этим странным словом диффузия, а лучше увидеть все своими глазами.

На практике часто встречаешься с явлениями которым по началу, не предаешь особое внимание, но потом начинаешь понимать и начинаешь объяснять такие обыденные в жизни явления и понимаешь какую огромную роль они играют в природе и в жизни человека.

А вспомним известные пословицы:

— ложка дёгтя в бочке мёда;

— на мешке с солью и верёвка солёная;

— капля яду ведро молока портит;

— овощной лавке вывеска не нужна.

Ведь в каждой из них упомянут процесс диффузии!

А вот еще несколько примеров с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни. Сидя в комнате мы по запаху слышим, что готовит мама на кухне: жарит картошку, котлеты, курицу, варит суп. Мы завариваем чай и наблюдаем как прозрачная вода меняет цвет.

Чем больше я читал, смотрел фотографии, тем больше понимал, что диффузия – это просто фундаментальное явление природы. Его проявления имеют место на всех уровнях организации природных систем на нашей планете, начиная с уровня элементарных частиц, атом и молекул, и заканчивая биосферным уровнем (круговорот веществ в биосфере, поддерживает однородный состав атмосферного воздуха вблизи поверхности земли). Но самое главное, и интересное, что процесс диффузии происходит и в теле человека. Примером диффузии в природе может служить принципиально важный для жизни процесс – дыхание. Именно благодаря диффузии кислород из легких попадает в кровь, а из крови – в органы и ткани организма. Благодаря диффузии выдыхаемый нами углекислый газ не скапливается вокруг нас, а рассеивается в пространстве и смешивается с кислородом, поэтому мы можем длительное время спокойно дышать в закрытой комнате без ветра.

На мой взгляд это явление достойно подробного изучения и в этой работе будет рассмотрено конкретное физическое явление — диффузия. Одно из самых значимых явлений в физике, имеющий так много в себе того, что мы встречаем повседневно и используем себе во благо.

Цель моей работы изучить явление диффузии с точки зрения физики.

Задачи, стоящие передо мной следующие:

— изучить явление диффузии в живой и неживой природе в различных источниках информации;

— провести опыты по изучению данного явления;

— понять, какие факторы влияют на скорость его протекания;

— провести опыты и проанализировать полученную информацию.

Методы исследования:

— поиск и изучение литературы;

— эксперименты и наблюдение;

— анализ и систематизация полученной информации.

История открытия диффузии

Ещё задолго до нашей эры, в период расцвета древних культур возникло учение о мельчайших частицах, из которых построено любое вещество.

Древнегреческие философы Анаксогор и Демокрит считали, что любое вещество состоит из мельчайших неделимых частиц — атомов. Разнообразие веществ, имеющихся в природе, объясняется не разнообразием различных сортов атомов, но разнообразием различных соединений этих атомов. Атомы невидимы и не обнаружимы в отдельности только вследствие своей чрезвычайной малости. Атомы находятся в непрерывном движении, соединения их могут распадаться, превращаясь в другие соединения¹.

Те же мысли встречаем мы у Эпикура, а несколько позже у древнеримского поэта и мыслителя Лукреция.

В подлинную научную теорию эти идеи превращаются только в XVIII в.

Одним из основателей молекулярно-кинетической теории вещества является русский учёный Михаил Васильевич Ломоносов (1711 – 1765г.г)

Представление о молекулярном строении тел на первый взгляд не согласуется с нашим обычным опытом: тела представляются нам сплошными. Однако это возражение нельзя считать убедительным. Причина кажущегося разногласия в том, что атомы и молекулы слишком малы².

Итак, из выше сказанного понятно, что любое вещество состоит из молекул. Молекула – мельчайшая частица вещества, сохраняющая некоторые его свойства. В состав молекулы входят атомы – мельчайшие частицы химического элемента, сохраняющие его химические свойства³.

Мы не видим молекул. Тем не менее наши представления о молекулах и их движение подтверждаются многочисленными опытами.

Диффузия

Сопоставим несколько простых фактов, позволяющих сделать заключение о движении молекул. Положим в стакан холодного чая кусок сахара. Сахар растает и образует густой сироп на дне стакана. Этот сироп хорошо виден, если посмотреть сквозь стакан на свет. Оставим стакан в покое на несколько часов. Останется ли сироп на дне стакана? Нет, он постепенно разойдется по всему стакану. Это распространение сахара по объёму стакана происходит самопроизвольно, так как никто чая не перемешивал. Точно также расходится по комнате запах (например, если открыть флакон с духами); это происходит даже в том случае, если воздух в комнате совершенно неподвижен⁴.

В данном опыте мы сталкиваемся с новым физическим явлением, которое носит название диффузии.

Диффузия – это процесс взаимного проникновения друг в друга разных веществ, приведённых в соприкосновение⁵.

При диффузии вещество распространяется во все стороны, также и вверх, т.е. против силы тяжести. Явление диффузии показывает, что молекулы вещества всё время движутся. Например, диффузия сахара в воде разные молекулы растворённого сахара движутся в разные стороны между тоже движущимися молекулами воды, и, таким образом, сахар постепенно распространяется по всему сосуду, заполненному водой⁶.

Диффузию можно определить и по — другому – процесс проникновения частиц (молекул, атомов, ионов) одного вещества между частицами другого вещества вследствие хаотичного движения. Таким образом, диффузия – результат хаотичного движения всех частиц вещества, всякого механического воздействия.

Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах

Легко обнаружить диффузию в газах. Наполним уравновешенный на весах стакан тяжелыми парами эфира. Чашка весов с парами эфира перетягивает, через некоторое время замечаем, что весы приходят в равновесие, а в комнате чувствуется запах эфира. Значит, несмотря на то что пары эфира тяжелее воздуха, они из стакана проникали в комнату⁷.

Теперь мы знаем, что распространение запаха объясняется движением молекул. Варианты проявления этого явления могут быть таковым: распространение запаха цветов; слезы из-за нарезания лука; шлейф духов, который можно почувствовать в воздухе.

Промежутки между частицами в воздухе довольно большие, частицы двигаются хаотично, поэтому диффузия газообразных веществ происходит достаточно быстро.

С газами все понятно, а теперь посмотрим что происходит с молекулами в другом агрегатном состоянии – в жидкостях.

Если в сосуд, до половины наполненный раствором медного купороса, осторожно налить чистой воды поверх раствора, то сначала получается резко обозначенная поверхность раздела между бесцветной водой и синим раствором. Но через некоторое время можно заметить, как вода постепенно начинает синеть, поверхность раздела становится нерезкой, а спустя время исчезнет.

Твердые тела, растворяющиеся в жидкости, диффундируют в этой жидкости. Кусок сахара или щепотка соли, брошенные в стакан воды, растворяются в воде; по прошествии некоторого времени в стакане получается вполне однородный раствор этих веществ.

Нагретые металлы, сохраняя твердое состояние диффундируют друг в друга.

Экспериментальная часть

Законы физики основаны на фактах, установленных опытным путем. Причем нередко истолкование одних и тех же фактов меняется в ходе исторического развития физики. Факты накапливаются в результате наблюдений. Но при этом только ими ограничиваться нельзя. Это только первый шаг к познанию. Дальше идет эксперимент, выработка понятий, допускающих качественные характеристики. Чтобы из наблюдений сделать общие выводы, выяснить причины явлений, надо установить количественные зависимости между величинами. Если такая зависимость получается, то найден физический закон. Если найден физический закон, то нет необходимости ставить в каждом отдельном случае опыт, достаточно выполнить соответствующие вычисления. Изучив экспериментально количественные связи между величинами, можно выявить закономерности. На основе этих закономерностей развивается общая теория явлений.

ОПЫТ № 1 Определение скорости протекания диффузии в жидкости

Положим на дно стакана крупинку марганцовки и сверху нальем холодную воду (Рис.1). Не перемешивая воду, с помощью секундомера определим, через какое время молекулы марганцовки попадут в верхний слой воды (Рис.2). Измерив высоту уровня воды, вычислим скорость протекания диффузии. (Приложение 1)

Скорость диффузии: 0.0001666667 м/сек (7 см.=0.07м; 8 мин= 420сек). Вода стала равномерно окрашенная через 2 часа 2 минуты.

ОПЫТ № 2 Зависимость диффузии от вязкости жидкости

Я провел исследование по зависимости прохождения диффузии в различных жидкостях: спирт, вода, масло растительное. В зависимости от вязкости жидкости скорость диффузии была различна. Быстрее всего она прошла в воде, затем по скорости диффузии – спирт, и на третьем месте – растительное масло. (Приложение 2)

ВЫВОД: в воде диффузия протекает быстрее, на 2 месте – спирт и на третьем месте – масло, что объясняется плотностью жидкости.

ОПЫТ № 3 Диффузия в газах

Я, со своими родителями и братом провел следующий опыт: мои родители встали на расстоянии 1,5 м друг от друга и я распылил духи, запах доходил до первого испытуемого через 1 минуту 12 секунд, до второго через 33 секунды, а до последнего через 30 секунд.

Если сравнить скорость протекания опыта в диффузии газа с опытом № 3, то можно сделать вывод, что скорость протекания в газах гораздо выше, чем в жидкостях.

Диффузия в газах прошла через 2 мин. 15 сек. на расстояние 4м 50см.

Диффузия в жидкости через 2 ч. 2мин на расстояние 7 см.

ОПЫТ № 4 Диффузия в твердых телах

Проверим процесс диффузии в 2 твердых телах: картошке и луке. Можно заметить что у картошки диффузия прошла по всему разрезу за 2 дня, у лука за 1 день .Отсюда следует что и от построения волокон растения диффузия идет по разному. (Приложение 3)

ОПЫТ № 5 Влияние температуры на скорость протекания диффузии

Для этого возьму 2 стакана с водой различной температуры: 20℃ и 60℃, опустил в них по пакетику чая и увидел что диффузия прошла гораздо быстрее в стакане с горячей водой. Процесс диффузии ускоряется с повышением температуры. Это происходит потому, что с повышением температуры увеличивается скорость движения молекул.

Заключение

Итак, мы установили, что молекулы и ионы в жидкостях и газах хаотически двигаются под действием тепла. Диффузия может происходить и в газах, и в жидкостях и в твердых телах. Наиболее быстро диффузия происходит в газах (именно поэтому так быстро распространяется запах в воздухе). В жидкостях диффузия происходит медленнее, чем в газах. Это объясняется тем, что молекулы жидкости расположены значительно гуще и поэтому «пробираться» через них значительно труднее. Медленнее всего диффузия происходит в твердых телах. Скорость диффузии возрастает с повышением температуры, уменьшением плотности и вязкости среды. Поэтому в жидкости скорость диффузии в тысячи раз ниже, чем в газе, а в твердых телах она ещё в тысячи раз меньше, чем в жидкости.

Готовя этот проект, я так много узнал об этом удивительном явлении. Когда я на опытах наблюдал проникновение одних веществ в другое то передо мной открывались такие красочные картины и просто удивляет что казалось бы такой не сложный процесс как диффузия так много значит для жизни на земле.

Список литературы

Ефграфова Н.Н., Каган В.Л. Курс физики для подготовительных отделений вузов: Учеб. Пособие. – 3-е изд., испр. И перераб. – М.: Высш. Шк., 1984.- 487 с., ил.
А. В. Пёрышкин Курс физики, ч.II для средней школы

Механика (продолжение), теплота и молекулярная физика составлен при участии Н.П. Суворова издание пятнадцатое

Редактор Л.Л. Величко. Художественный редактор Б.Л.Николаев. Технический редактор Н.Н. Махова. Корректор Т.Кузнецова

Издательство «Просвещение» Москва 1968

С.Э.Фриш и А.В.Тимофеева Курс общей физики ТОМ I Физические основы механики. Молекулярная физика. Колебания и волны. Издание пятое, исправленное. Государственное издательство технико-теоретической литературы Москва 1953
Элементарный учебник физики: Учебное пособие. В 3-х т./Под ред. Г.С. Ландсберга. Т. I. Механика. Теплота. Молекулярная физика. – 10- е изд., перераб.- М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1985. -608 с., ил.
Г.А.Зисман, О.М.Тодес Курс общей физики часть I. Механика. Основы термодинамики, физики реальных газов, жидкостей и твердого тела. М. «Днiпро», Киев 1994

Приложение № 1

Определение скорости протекания диффузии в жидкости

Рис. 1 Начало опыта 19 часов 00 мин

Рис. 2. Высота уровня воды — 7 см.

Рис. 4. Молекулы воды достигли верхних слоев воды за 8 минут. Время 19 час. 08 мин.

Приложение № 2

Зависимость диффузии от вязкости жидкости

Рис 1. 1 стакан – спирт

2 стакан – вода

3 стакан – подсолнечное масло

начало опыта время — 13 ч. 35мин.

Рис. 2 Через 1 час Время – 14 ч. 35 мин

Рис. 3 Время 18ч. 45 мин. Полное растворение и окрашивание в воде произошло через 6 часов 10 минут.

Рис. 6 В стакане с водой полное растворение, в стакане со спиртом на дне ещё есть кристаллик марганцовки, а в стакане с подсолнечным маслом видно что процесс диффузии еле-еле начинается.

Приложение № 3

Диффузия в твердых телах

Рис. 1 Время — 14 часов 10 минут

Рис. 2 Первый день

Рис. 3 Второй день

1 Г.А.Зисман, О.М.Тодес Курс общей физики часть I. Механика. Основы термодинамики, физики реальных газов, жидкостей и твердого тела. М. «Днiпро», Киев 1994

2 А.В. Пёрышкин Курс физики, ч.II для средней школы Механика (продолж.), теплота и молекулярная физика составлен при участии Н.П.Суворова изд. 15-е Редактор Л.Л. Величко. Издат. «Просвещение» Москва 1968

3 Ефграфова Н.Н., Каган В.Л. Курс физики для подготовительных отделений вузов: Учеб. Пособие. – 3-е изд., испр. И перераб. – М.: Высш. Шк., 1984.- 487 с., ил.

4 Элементарный учебник физики: Учебное пособие. В 3-х т./Под ред. Г.С. Ландсберга. Т. I. Механика. Теплота. Молекулярная физика–10-е изд., перераб.-М.: Наука. Глав. редакция физико-математ. Литерат., 1985.-608 с., ил.

5 А.В. Пёрышкин Курс физики, ч.II для средней школы Механика (продолж.), теплота и молекулярная физика

6 Элементарный учебник физики: Учеб.пособие. в 3-х т./под ред. Г.С.Ландсберга. Т. I. Механика. Теплота. Молекулярная физика.–10-е изд., перераб-М.:Наука. Глав. редакция физико-математ. Литерат., 1985. -608 с., ил.

7 Элементарный учебник физики: Учебное пособие. В 3-х т./Под ред. Г.С. Ландсберга. Т. I. Механика. Теплота. Молекулярная физика.–10-е изд.,перераб.-М.:Наука. Глав. редакция физико-математ. Литерат., 1985. -608 с., ил.

Просмотров работы: 6557

Источник

разделении общеобразовательное учреждение

степени средняя элемент школа»

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

конечный тему: «Диффузия вокруг нас этапом»

по физике

Ученица элементы 7 класса

Лендова Валерия Александровна

Руководитель: разделении Оксана Павловна

г. розничной 2019

Содержание:

1.Введение …..…………………………………………………………………..стр.3

— Актуальность работы…………………………………………………. ……..стр.3

— Цели работы………………………………………………….………………..стр.3

— Задачи работы……………………………………………..…………………..стр.4

— Методы исследования…………………………………….…………………..стр.4

— Гипотеза……………………..…………………………….………………….. стр.4

Основная часть ………………………………………………………………… стр.5

2. Что такое диффузия? …..……………………………………….…………… стр.5

3. Виды диффузии………………………………….……………………….……стр.6

3.1. Диффузия в газах………………………………………….………………..стр.6

3.2. Диффузия в жидкостях……..………………………….…………………… стр.6

2.3. Диффузия в твердых телах……………………………………………….. стр.6

4. Примеры проявления диффузии в природе и технике………….….….….. стр.7

4.1. Диффузия в растительном мире………………………………..…………. стр.7

4.2. Роль диффузии в пищеварении и дыхании человека………….….………стр.7

4.3. Осмос…………………………………………………………………..……стр.8

4.4. Применение диффузии в технике. ………………………………………..стр.9

4.5.Вредные проявления диффузии. …………………… …………….…..…. стр.10

5. Практическая часть ………………………………………………………….стр.12

6. Выводы……………………………………………………………………..… стр.17

7. Список использованных источников……………………………………..… стр.18

8. Приложение……………………………………………………………..……. стр.19

Однажды вернувшись домой после занятий в школе, дома никого на тот момент еще не было, я решила воспользоваться моментом, и приготовить себе чашку кофе. Мама запрещала мне его пить…Но неожиданно хлопнула дверь…кто-то вошел и по запаху маминых духов , я поняла, что это была МАМА… я пыталась избавиться от кофе, но по запаху , мама догадалась… Я ЗАДАЛАСь ВОПРОСОМ, А КАКОЕ ЭТО ЯВЛЕНИЕ…

Введение

В этом году я начала изучать новый предмет — физику. Он меня очень сильно заинтересовал, потому что, чем больше я узнаю, тем больше понимаю, как много удивительного и интересного происходит вокруг нас. Мир физических явлений чрезвычайно разнообразен. Уже в глубокой древности, за 2500 лет до нашего времени, зародилось представление, что все окружающие нас тела состоят из мельчайших частиц, недоступных непосредственному наблюдению.

Актуальность данного исследования

Диффузия — это удивительное явление, с которым мы сталкиваемся на протяжении всей нашей жизни. Роль, которую играет диффузия в окружающем нас мире трудно переоценить. Её проявления есть и в природе, и в технике, и в быту. Каждое утро, выпивая кружку чая, мы не догадываемся, что наблюдаем явление диффузии. Ведь именно благодаря этому явлению мы дышим, ощущаем приятные запахи, едим вкусную пищу, источающую чудные ароматы. Изучение влияния диффузии на жизнедеятельность растений, животных и человека расширит спектр наших знаний о живой природе, демонстрирует тесную связь физики, биологии, экологии и медицины. Исследование диффузии помогает лучше понять явления, с которыми мы сталкиваемся каждый день. К сожалению, диффузионные процессы могут оказывать не только положительное, но и негативное влияние на жизнедеятельность растений, животных и человека.
Я заинтересовалась этим явлением потому, что это один из важных процессов в жизнеобеспечении людей и живой природы Земли. Абсолютно у всего в этом мире есть своя причина.

Цели проекта:

Расширить знания о диффузии
Выяснить: от чего зависит диффузия
Рассмотреть роль диффузии в природе и жизнедеятельности человека, доказать общую значимость этого явления.
Подтвердить теоретические факты экспериментами
Рассмотреть примеры диффузии в домашних опытах

Обобщить приобретенные знания и сделать выводы

Задачи проекта:

1. Подобрать и изучить материал по теме«Диффузия»..

2. Познакомиться с проявлением диффузии в жизни человека, в быту, на производстве и в науке, практическим её применением. влияние явления диффузии на окружающую среду и человека

3. Описать и спроектировать наиболее интересные опыты по диффузии.

Методы исследования:

1.Изучение, анализ и синтез литературных и других информационных источников;

2.Наблюдение;

3.Анализ информации и результатов;

4.Сравнение;

Гипотеза:

диффузия имеет важное значение для человека и природы. Именно это я и хочу доказать.

Основная часть

2. Что такое диффузия?

Уже в глубокой древности, за 2,5 тыс. лет до нашего времени, зародилось представление, что все окружающие нас тела состоят из мельчайших частиц, недоступных непосредственному наблюдению. Однако лишь за последние 150 лет развилось и было экспериментально обосновано современное учение о молекулах и атомах – молекулярная теория. Одним из основателей молекулярной теории был Демокрит. Суть учения Демокрита сводилась к следующему: не существует ничего, кроме атомов; атомы бесконечны по числу и бесконечно разнообразны по форме; различие между вещами происходит от различия их атомов в числе, величине, форме и порядка; качественного различия между атомами нет. Учение Демокрита существует давно, однако и нынешнее учение основано на предложениях того времени. Из учения Демокрита следует, что все тела состоят из атомов, однако атомы могут образовывать молекулы. Молекулами называют мельчайшие частицы, из которых состоят различные вещества.

В основе современного положения молекулярно-кинетической теории лежат три утверждения, каждое из которых в настоящее время строго доказано экспериментально: вещество состоит из частиц; эти частицы хаотически движутся; частицы взаимодействуют друг с другом.

Все частицы находятся в непрерывном движении. В начале 20-го века ученые смогли измерить на опыте скорость хаотического (теплового) движения молекул. Результат удивил многих: оказалось, например, что в окружающем нас воздухе молекулы носятся со скоростью ружейных пуль (сотни метров в секунду). Почему же мы не ощущаем своей кожей ударов молекул? А мы их ощущаем! Но так как молекулы чрезвычайно малы, а их удары – очень и очень частые, «барабанную дробь» ударов молекул мы ощущаем как постоянное давление воздуха. Одним из проявлений теплового движения является процесс диффузии.

Диффузия (от лат. «диффузио» – распространение, растекание) — это явление, при котором происходит взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого.

Диффузия объясняется так. Сначала между двумя соприкасающимися телами чётко видна граница раздела двух сред). Затем, вследствие своего движения отдельные частицы веществ, находящиеся около границы, обмениваются местами. Граница между веществами расплывается). Проникнув между частицами другого вещества, частицы первого начинают обмениваться местами с частицами второго, находящимися во всё более глубоких слоях. Граница раздела веществ становится ещё более расплывчатой. Благодаря непрерывному и беспорядочному движению частиц этот процесс приводит, в конце концов к тому, что раствор в сосуде становится однородным. Это явление имеет место в газах, жидкостях и твёрдых телах.

3. Виды диффузии

3.1. Диффузия в газах

Почему возможно распространение запахов в пространстве? (Например, запаха духов). Распространение запахов возможно благодаря движению молекул веществ. Это движение носит непрерывный и беспорядочный характер. Сталкиваясь с молекулами газов, входящих в состав воздуха, молекулы духов много раз меняют направление своего движения и, беспорядочно перемещаясь, разлетаются по всей комнате. Причина диффузии — беспорядочное движение молекул. Пояснение: частицы газа далеко удалены друг от друга. Между ними существуют большие промежутки. Сквозь эти промежутки легко перемещаются частицы другого вещества. Вывод: диффузия в газах протекает быстро.

3.2. Диффузия в жидкостях

Если бросить несколько кристалликов перманганата калия в воду, мы будем

наблюдать, что в течение нескольких часов будет происходить окрашивание воды в розовый цвет. Вывод: скорость диффузии в жидкости намного меньше чем в газах. Пояснение: частицы в жидкости «упакованы» так, что расстояние между соседними частицами меньше их размеров. Сами частицы могут перемещаться по всему занимаемому жидкостью объему сосуда. Перемешивание жидкостей происходит медленно

3.3. Диффузия в твердых телах.

Если привести в соприкосновение две пластины: одну из меди, другую из олова, диффузия (перемешивание) веществ, конечно, произойдет, но на это понадобятся года. Вывод: скорость диффузии в твердых телах еще меньше чем в жидкостях. Пояснение: в твердых телах расстояния между частицами совсем маленькие. Они такие же, как размеры самих частиц. Проникновение через такие малые промежутки частиц другого вещества крайне затруднено и поэтому происходит очень медленно.

4. Примеры проявления диффузии в природе и технике

4.1. Диффузия в растительном мире

К.А. Тимирязев говорил: «Будем ли мы говорить о питании корня за счѐт

веществ, находящихся в почве, будем ли говорить о воздушном питании листьев за счет атмосферы или питании одного органа за счѐт другого, соседнего, – везде для объяснения мы будем прибегать к тем же причинам: диффузия». Действительно, в растительном мире очень велика роль диффузии. Например, большое развитие листовой кроны деревьев объясняется тем, что диффузионный обмен сквозь поверхность листьев выполняет не только функцию дыхания, но частично и питания. В настоящее время широко практикуется внекорневая подкормка плодовых деревьев путем опрыскивания их кроны. Большую роль играют диффузные процессы в снабжении природных водоѐмов и аквариумов кислородом. Кислород попадает в более глубокие слои воды в стоячих водах за счѐт диффузии через их свободную поверхность. Поэтому нежелательны всякие ограничения свободной поверхности воды. Так, например, листья или ряска, покрывающие поверхность воды, могут совсем прекратить доступ кислорода к воде и привести к гибели ее обитателей. По этой же причине сосуды с узким горлом непригодны для использования в качестве аквариума.

4.2. Роль диффузии в пищеварении и дыхании человека

Наибольшее всасывание питательных веществ происходит в тонких кишках,

стенки которых специально для этого приспособлены. Площадь внутренней

поверхности кишечника человека равна 0,65м2. Она покрыта ворсинками –

микроскопическими образованиями слизистой оболочки высотой 0,2-1мм, за счет чего площадь реальной поверхности кишечника достигает 4-5 м2, т.е. достигает в 2-3 раза больше площади поверхности всего тела. Процесс всасывания питательных веществ в кишечнике возможен благодаря диффузии. Дыхание – перенос кислорода из окружающей среды внутрь организма сквозь его покровы – происходит тем быстрее, чем больше площадь поверхности тела и окружающей среды, и тем медленнее, чем толще и плотнее покровы тела. Отсюда понятно, что малые организмы, у которых площади поверхности велики по сравнению с объемом тела, могут обходиться вовсе без специальных органов дыхания, удовлетворяясь притоком кислорода исключительно через наружную оболочку.

А как же дышит человек? У человека в дыхании принимает участие вся

поверхность тела – от самого толстого эпидермиса пяток до покрытой волосами кожи головы. Особенно интенсивно дышит кожа на груди, спине и животе. Интересно, что по интенсивности дыхания эти участки кожи значительно превосходят легкие. С одинаковой по размеру дыхательной поверхности здесь может поглощаться кислорода на 28% а выделяться углекислого газа даже на 54% больше, чем в легких. Однако во всем дыхательном процессе участие кожи ничтожно по сравнению с легкими, так как общая площадь поверхности легких, если развернуть все 700 млн. альвеол, микроскопических пузырьков, через стенки которых происходит газообмен между воздухом и кровью, составляет около 90-100 м2 а общая площадь поверхности кожи человека около 2 м2, т.е, в 45-50 раз меньше. Вывод: диффузия имеет большое значение в процессах жизнедеятельности человека, животных и растений. Благодаря диффузии кислород из легких пpoникaeт в кровь человека, а из крови – в ткани.

4.3. Осмос.

Одним из видов процесса диффузии является одностороннее проникновение

молекул одних веществ в другие. Научным языком это звучит так: диффузия

веществ через полупроницаемые мембраны. Такой процесс называется осмосом. Осмос от греческого – толчок, давление. Впервые осмос наблюдал французский химик Нолле в 1748 г. В почвенных растворах содержатся минеральные соли и органические соединения. Вода из почвы попадает в растение путем осмоса через полупроницаемые мембраны корневых волосков. Концентрация воды в почве оказывается выше, чем внутри корневых волосков, поэтому вода проникает в зерно и дает жизнь растению.

Аналогичный процесс применяется в медицине, например, в аппарате

«искусственная почка». Боле 30 лет назад немецкий врач Вильям Кольф

применил аппарат «искусственная почка». С тех пор он применяется: для

неотложной хронической помощи при острой интоксикации; для подготовки

больных с хронической почечной недостаточностью к трансплантации почек; для длительного (10-15 лет) жизнеобеспечения больных с хроническим заболеванием почек. Аппарат представляет собой гемодиализатор, в котором кровь соприкасается через полупроницаемую мембрану с солевым раствором. В солевой раствор сквозь мембрану проходят ионы и молекулы продуктов обмена (мочевина, мочевая кислота), а также различные токсические вещества, подлежащие удалению из организма. Аппарат подключается к кровеносной системе больного с помощью катетеров, введенных в полую и локтевую вены. Диализ продолжается 4-6 ч. Этим достигается очистка крови от азотистых шлаков при недостаточной функции почек, т.е. осуществляется регулирование химического состава крови. Практическое применение осмоса.

Мембранные методы разделения применяются для опреснения солѐных и очистки сточных вод, получения особо чистой воды, разделения углеводородов, концентрирования растворов, в том числе пищевых продуктов, биологически активных веществ, обогащения воздуха кислородом. В настоящее время во всем мире действует свыше 2000 заводов по опреснению воды.

4.4. Применение диффузии в технике.

Диффузия находит широкое применение в промышленности. На явлении

диффузии основана диффузионная сварка металлов. Методом диффузионной

сварки соединяют между собой металлы, неметаллы, металлы и неметаллы,

пластмассы. Детали помещают в закрытую сварочную камеру с сильным

разряжением, сдавливают и нагревают до 800 градусов. При этом происходит

интенсивная взаимная диффузия атомов в поверхностных слоях контактирующих материалов. Диффузионная сварка применяется в основном в электронной и полупроводниковой промышленности, точном машиностроении. Для извлечения растворимых веществ из твердого измельченного материала применяют диффузионный аппарат. Такие аппараты распространены в свеклосахарном производстве, где их используют для получения сахарного сока из свекловичной стружки, нагреваемой вместе с водой. Существенную роль в работе ядерных реакторов играет диффузия нейтронов, то есть распространение нейтронов в веществе, сопровождающееся многократным изменением направления и скорости их движения в результате столкновения с ядрами атомов. Диффузия нейтронов в среде аналогична диффузии атомов и молекул в газах и подчиняется тем же закономерностям. В результате диффузии носителей в полупроводниках возникает электрический ток, Для создания, например, полупроводникового диода в одну из поверхностей германия вплавляют индий. Вследствие диффузии атомов индия в глубь монокристалла германия в нем образовывается р-n – переход, по которому может идти значительный ток при минимальном сопротивлении. На явлении диффузии основан процесс металлизации – покрытия поверхности изделия слоем металла или сплава для сообщения ей физических, химических и механических свойств, отличных от свойств металлизируемого материала. Он применяется для защиты изделий от коррозии, износа, повышения контактной электрической проводимости, в декоративных целях. Для повышения твердости и жаростойкости стальных деталей применяют цементацию. Она заключается в том, что стальные детали помещают в ящик с графитовым порошком, который устанавливают в термической печи. Атомы углерода вследствие диффузии проникают в поверхностный слой деталей. Глубина проникновения зависит от

температуры и времени выдержки деталей в термической печи.

4.5. Вредные проявления диффузии.

Не всегда диффузия благо для человека. Порою, диффузия бывает вредным и даже опасным явлением. Природный горючий газ, которым мы пользуемся дома для приготовления пищи, не имеет ни цвета ни запаха, поэтому трудно сразу заметить его утечку. А при утечке за счѐт диффузии газ распространяется по всему помещению. Между тем при определѐнном соотношении газа с воздухом в закрытом помещении образуется смесь, которая может взорваться, например, от зажжѐнной спички. Газ может вызвать и отравление людей. Дымовые трубы предприятий выбрасывают в атмосферу углекислый газ, оксиды азота и серы. В настоящее время общее количество эмиссии газов в атмосферу превышает 40 000 000 000 тонн в год. В некоторых медицинских исследованиях была показана связь заболеваемости органов дыхания и верхних дыхательных путей с состоянием воздуха. Отмечается прямая зависимость между показателем уровня заболеваемости органов дыхания и объёмом выбросов вредных веществ в атмосферу. Избыток углекислого газа в атмосфере опасен для живого мира Земли, нарушает круговорот углерода в природе, приводит к образованию кислотных дождей. Особенно сильно загрязняется и разрушается почва из-за чрезмерного внесения минеральных удобрений и ядохимикатов. Увеличивается площадь земель, загрязнённых выбросами промышленных предприятий и т.д. Несколько тысяч гектаров земли занято свалками промышленных и бытовых отходов. Один из трудно решаемых в настоящее время вопросов является вопрос утилизации промышленных отходов, в том числе токсичных. Процесс диффузии играет большую роль в загрязнении рек, морей и океанов. Годовой сброс производственных и бытовых стоков в мире равен примерно 10 000 000 000 тонн. Загрязнение водоѐмов приводит к тому, что в них исчезает жизнь, а воду, используемую для питья, приходится очищать, что очень дорого. Кроме того, в загрязненной воде происходят химические реакции с выделением тепла. Температура воды повышается, при этом снижается содержание кислорода вводе, что плохо для водных организмов. Из-за повышения температуры воды многие реки теперь зимой не замерзают. Для снижения выброса вредных газов из промышленных труб, труб тепловых электростанций устанавливают специальные фильтры. Для предупреждения загрязнения водоемов необходимо следить за тем, чтобы вблизи берегов не выбрасывался мусор, пищевые отходы, навоз, различного рода химикаты. Мы видим, как велико значение диффузии в неживой природе, а существование живых организмов было бы невозможно, если бы не было этого явления. К сожалению, приходится бороться с отрицательным проявлением этого явления, но положительных факторов намного больше и поэтому мы говорим об огромном значении диффузии в природе.

5.Практическая часть

Как много удивительного и интересного происходит вокруг нас! Многое хочется узнать, попытаться объяснить самостоятельно. Именно для этого я решила провести ряд экспериментов, в ходе которых попыталась выяснить, действительно ли теория диффузии справедлива, находит ли она свое подтверждение на практике. Любую теорию можно считать достоверной лишь в том случае, если она многократно подтверждается экспериментально.
Опыт № 1. Между частицами вещества имеются промежутки

Гипотеза: между частицами вещества имеются промежутки.

Оборудование: 4 пробирки, вода, песок, подкрашенный спирт.

Описание опыта: а) Взять две пробирки: одна до половины наполнена водой, а другая до половины наполнена песком. Воду вылить в пробирку с песком. Объём смеси воды и песка в пробирке меньше суммы объёмов воды и песка. (Приложение — рис.1,2,3)

б) Длинную стеклянную трубку до половины наполнить водой, а затем сверху налить подкрашенный спирт. Общий уровень жидкостей в трубке отметить резиновым кольцом. После перемешивания воды и спирта объём смеси уменьшается. (Приложение — рис.4,5)

Вывод: Опыты а) и б) доказывают, что между частицами вещества существуют промежутки; во время диффузии они заполняются частицами вещества – «пришельца».

Опыт №2 Диффузия в твердых телах, жидкостях и газах

Гипотеза: Диффузия происходит во всех телах: твердых, жидких, газообразных. Скорость протекания зависит от рода вещества.

Оборудование: апельсин, стакан с водой комнатной температуры, пакетик с заваркой, сырая картофелина, марганцовка (кристаллы). (Приложение — рис.6)

Описание опыта: Одновременно разрезать апельсин; опустить в стакан с водой пакетик заварки; на срез сырой картофелины насыпать несколько кристалликов марганцовки. Через 5 минут запах апельсина заполнил собой все помещение, в стакане с кипятком заварился чай, картофелина немного окрасилась кристаллами марганцовки. (Приложение — рис.7)

Вывод: быстрее всего диффузия происходит в газах, чуть медленнее в жидкостях, для твердых тел нужно гораздо больше времени.

Опыт № 3. «Диффузия в холодной и горячей воде».

Гипотеза: разная скорость протекания диффузии в зависимости от температуры.

Оборудование: холодная и горячая вода, стаканы, пакетики чая.

Описание опыта: Нальём в один стакан холодной воды, а в другой горячей. Положим в два стакана одинаковые пакетики чая и оставим на две минуты (слева – холодная вода t = 25 °С , справа горячая вода t = 80 °C) (Приложение — рис.8,9,10).

Вывод: т.к. в стакане с горячей водой пакетик чай окрасил воду более интенсивно, значит, диффузия прошла быстрее. Это можно объяснить следующим образом: чем выше температура тела, тем быстрее движутся молекулы. Чем быстрее будут двигаться молекулы соприкасающихся веществ, тем быстрее происходит диффузия.

Опыт № 4. Диффузия в газах.

Гипотеза: изучение изменения скорости диффузии газообразных веществ от различных факторов.

Оборудование: термометр, секундомер, духи, освежитель воздуха.

Описание опыта: Измеряем время распространения запаха духов и освежителя до получения явной чувствительности у наблюдателя, стоящего на расстоянии 2,5 м и 5 м в помещении класса при температуре +18°С. Определяем время распространения запаха при низкой температуре (на улице при t = -10 °С). Опыты проводили 3 раза, определили среднее время (Приложение — рис.11-18).

Помещение тщательно проветривали, через 3 часа после данного эксперимента, опыт повторяли. Для всех полученных данных определила среднее арифметическое значение. Данные эксперимента я привела в таблице.

В результате данного исследования можно выявить зависимость времени распространения запаха духов в помещении, а значит и скорости диффузии от изменения температуры воздуха. Полученные данные свидетельствуют о том, что скорость распространения запаха духов зависит от повышения температуры помещения следующим образом: при повышении температуры запах распространился быстрее. Анализ показателей времени распространения запаха духов в помещении показал, что диффузия ускоряется при повышении температуры.
Результаты опытов: (Приложение — Таблица 1).

Вывод: В газах диффузия происходит быстрее, чем в жидкостях. Чем выше температура газов, тем быстрее происходит процесс диффузии. При проведении опыта было замечено, что процесс диффузии в газах (например, в воздухе) зависит от наличия ветра. Этот фактор значительно повлиял на определение времени распространения запаха при низкой температуре (опыт на улице). Итак, вторая часть гипотезы в практической части также подтверждена: Диффузия протекает быстрее при более высокой температуре. Это можно объяснить следующим образом: чем выше температура тела, тем быстрее движутся молекулы. Чем быстрее будут двигаться молекулы соприкасающихся веществ, тем быстрее происходит диффузия.

Например, при выбросе горячих газов из труб различных предприятий (или из выхлопных труб автомобилей) эти вредные для здоровья людей и животных вещества распространяются очень быстро. Летом это происходит еще быстрее.

Опыт № 5. Наблюдение осмоса.

Цель: наблюдение процесса осмоса как одного из видов диффузии.

Оборудование: морковь, стеклянная трубочка, стакан с чистой водой, соленая вода.

Описание опыта: В морковку вставили стеклянную трубку. Если налить в трубку соленую воду, а морковку поставить в стакан с чистой водой, то спустя некоторое время можно заметить, что уровень воды в трубке начинает ползти вверх. (Приложение — рис.19-21).

Вывод: Когда морковка растет на огороде, то она примерно так же перекачивает воду из почвы в ботву. Ведь в морковке концентрация солей выше, чем воде, которой поливают огород, и благодаря осмосу живительную влагу получают не только корни, но и все ткани растения.

Опыт № 6. Влияние различных веществ на поверхности воды на процесс диффузии.

Гипотеза: разные вещества на поверхности воды по разному влияют на скорость испарения воды, скорость протекания диффузии различна.

Оборудование: термометры – 3 шт, секундомер, небольшие емкости– 3 шт,, теплая вода, бензин, нефть (растительное масло).

Описание опыта: В небольшие емкости была налита вода одинаковой массы и одинаковой температуры +40 °С. Затем в первом блюдце оставила воду, во второе налила бензин (5мл), в третье – растительное масло (5 мл). Растительное масло в нашем опыте имитировало нефть. Через каждые 15 минут снимались показания термометров, помещенных в жидкости. Температура в помещении была 24 °С. (Приложение — рис.22-24).

Результаты измерений зафиксированы в таблице. (Приложение — Таблица 2).

По результатам опыта построим график изменения температуры в зависимости от примесей в воде: (Приложение — График 1).

Объяснение опыта: При испарении воды вылетают отдельные молекулы, причем самые быстрые. Но вследствие подвижности молекул жидкости и газа, молекулы содержащиеся в воздухе (например, молекулы кислорода), проникают обратно в жидкость. Если вылетают самые быстрые молекулы, то средняя скорость оставшихся молекул уменьшается, а значит, и температура жидкости. Таким образом, можно сделать вывод: при испарении, когда молекулы жидкости ее покидают, температура жидкости должна понижаться. Так как вода, покрытая пленкой бензина и нефти, остывает медленнее, то можно судить о том, что молекулам кислорода труднее проникнуть в воду через вязкую пленку маслянистых жидкостей. Поэтому рыбы и другие водные обитатели испытывают недостаток кислорода и могут погибнуть.

Вывод : при наличии различных веществ на поверхности воды — процесс диффузии происходит медленнее. Так в окружающей природе разлитая нефть нарушает процессы диффузии и может привести к нежелательным экологическим последствиям (Приложение — рис.25-26).

Социологический опрос.

1. Влияет ли диффузия на экологию?

Да. Нет. Затрудняюсь ответить

2. Важна ли для вас лично информация об экологии?

Да. Нет. Затрудняюсь ответить

3. Как вы думаете, можно ли защитить природу и изменить экологию?

Да. Нет. Затрудняюсь ответить

4. Задумываетесь ли вы о этой проблеме ?

Да. Нет. Затрудняюсь ответить

5. Готовы ли вы участвовать в улучшении экологии за предварительную плату?

Да. Нет. Затрудняюсь ответить

6. Хотите ли вы получить дополнительные знания об экологии?

Да. Нет. Затрудняюсь ответить

Анализ результатов.

Опрос проводился анонимно. В опросе участвовало 15 человек взрослых и 15 школьников в возрасте с 13 до 16 лет. Опрашивались как знакомые (большинство) так и случайные прохожие на улице.

Таблица результатов: (Приложение — Таблица 3 Диаграмма 1, 2).

Результаты социологического опроса показали, что взрослых гораздо чаще волнуют проблемы экологии. Так, из опрощенных мной взрослых на вопрос:

« Влияет ли диффузия на экологию?» утвердительно ответили 67% взрослых и в 2 раза меньше — 33% школьников и отрицательно – 20% взрослых и 54% школьников. Следовательно, в школьной программе недостаточно внимания уделяется этой проблеме. В целом задумываются над вопросом экологии 54% взрослого населения и 33% – школьников. Возможно, что взрослые, несмотря на анонимность анкетирования, хотели показаться более «правильными», но, может быть, им чаще приходится сталкиваться с экологическими проблемами в повседневной жизни.

На основании проведенного опроса можно сделать следующие выводы:

1.Жители нашей деревни уделяют недостаточно внимания проблеме экологии.

2.Взрослые чаще задумываются над этой проблемой.

3.При анкетировании, многие люди впервые задумались над проблемой диффузионных процессов и их роли в экологии.

Выводы

Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод о том, что диффузия играет очень большую роль в жизни человека, без этого явления жизнь на Земле была бы не возможна. Человек использует это явление для своего блага. Но, к сожалению, люди в результате своей деятельности часто оказывают негативное влияние на естественные процессы в природе.

Поставленные в работе цели и задачи мною были выполнены. Мне удалось провести опыты по наблюдению диффузии, установила, что диффузия протекает во всех средах; скорость протекания диффузии зависит от рода вещества, от температуры и от других факторов. А также рассмотрела ухудшение испарения жидкости горюче-смазочными веществами. Я считаю, что явление диффузии является одним из главных общих условий жизнедеятельности растений и животных. Также по вине человека диффузия способствует загрязнению различных водоёмов, почвы и атмосферы. И человеку нет необходимости что-то специально делать для улучшения протекания диффузии в живой природе, просто надо исключить загрязнение окружающей среды своей деятельностью. Изучая диффузию, я определила ее роль в экологическом равновесии природы, а также факторы, влияющие на протекание ее в природе.

Природа широко использует возможности, заложенные в процессе диффузионного проникновения; играет важнейшую роль в поглощении питания и насыщении кислородом крови. Всюду мы видим проявление всемогущей и универсальной диффузии.

Изучая диффузию и факторы, влияющие на ее протекание в природе, я пришла к выводу, что надо чаще привлекать внимание общественности к проблемам окружающей среды. Когда мы готовили эту работу, изучали литературу, занимались исследовательской деятельностью, то хотели, чтобы люди хранили, ценили нашу природу. Проведённый социологический опрос показал, что экологическое воспитание надо осуществлять с малых лет.

Чтобы внести свой посильный вклад в экологическое воспитание школьников, я выступила с этим сообщением перед учащимися других классов для того, чтобы они поняли, как важно бережное отношение к природе и нашей Земле в целом. Надеюсь, моя работа поможет другим учащимся лучше разобраться в таком интересном и важном явлении как диффузия. Физика – это не страшно, физика – это интересно!

Список использованных источников

1.Астафуров В.И., Бусев А.И. Строение вещества: Кн. Для учащихся. М.: Просвещение , 1983

2.Алексеев С.В., Груздева М.В., Муравьёв А.Г., Гущина Э.В. Практикум по экологии. М. АО МДС, 1996 г.

3.Биофизика на уроках физики. Из опыта работы. М., «Просвещение», 1984

4.А.И. Китайгородский. Введение в физику. Издательство «Наука», 1979

5.Рыженков А.П. Физика. Человек. Окружающая среда. М. Просвещение,1996

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

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

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

9.Перышкин А.В. Физика 7 класс. – М.: Дрофа, 2008.

10.Рыженков А.П. Физика. Человек. Окружающая среда. – М.: Просвещение, 1996.

11.Кириллова И.Г. Книга для чтения по физике для учащихся 7 классов средней школы. – М.: Просвещение, 1986.

13.Генденштейн Л.Э. Физика. 7 класс. Ч.1. – М: Мнемозина, 2009.

14.Шабловский В. Занимательная физика. С.-П., Тригон, 1997.

8.Приложение

Опыт № 1. Между частицами вещества имеются промежутки

рис.1 рис.2 рис.3

рис.4 рис.5

Опыт №2 Диффузия в твердых телах, жидкостях и газах

рис.6. рис.7

Опыт № 3. «Диффузия в холодной и горячей воде».

рис.8 рис.9 рис.10

Опыт № 4. Диффузия в газах.

Рис.11 Рис.12 Рис.13 Рис.14

Рис.15 Рис.16 Рис.17 Рис.18

Таблица 1

Расстояние от наблюдателя	Время распространения запаха № 1(духи)	Время распространения запаха № 2 (освежитель воздуха)
t = +18°С	t = — 10°С	t = +18°С	t = — 10°С
2,5 м	12 с	17 с	16 с	20 с
5 м	27 с	32 с	36 с	39 с

Опыт № 5. Наблюдение осмоса.

Рис.19 Рис.20 Рис.21

Опыт № 6. Влияние различных веществ на поверхности воды на процесс диффузии.

Рис.22 Рис.23

Рис.24

Таблица 2

	Температура чистой воды	Температура воды с бензином	Температура воды с нефтью
00:00	40 °С	40 °С	40 °С
00:15	29 °С	33 °С	34 °С
00:30	27 °С	30 °С	31 °С
00:45	25 °С	28 °С	29 °С
00:60	24 °С	27 °С	28°С

График 1

Рис.25 Рис.26

Таблица 3 Социологический опрос.

Всего взрослых – 15	Школьников — 15
Влияет ли диффузия на экологию?
Да	10	67 %	Да	5	33 %
Нет	3	20 %	Нет	8	54 %
Затрудняюсь	2	13 %	Затрудняюсь	2	13 %
Важна ли для вас лично информация об экологии?
Да	12	80 %	Да	7	47 %
Нет	2	13 %	Нет	5	33 %
Затрудняюсь	1	7 %	Затрудняюсь	3	%
Как вы думаете, можно ли защитить природу и изменить экологию?
Да	13	86 %	Да	9	60 %
Нет	1	7 %	Нет	3	20 %
Затрудняюсь	1	7 %	Затрудняюсь	3	20 %
Задумываетесь вы о этой проблеме?
Да	8	54 %	Да	5	33 %
Нет	5	33 %	Нет	8	54 %
Затрудняюсь	2	13 %	Затрудняюсь	2	13 %
Готовы ли вы участвовать в улучшении экологии за предварительную плату?
Да	2	13 %	Да	5	33 %
Нет	13	87 %	Нет	10	67 %
Затрудняюсь	0	0 %	Затрудняюсь	0	0 %
Хотите ли вы изменить экологию в лучшую сторону?
Да	15	100 %	Да	12	80 %
Нет	0	0 %	Нет	0	0 %
Затрудняюсь	0	0 %	Затрудняюсь	3	20 %

Диаграмма 1 Диаграмма 2

Источник

Вариант №2

Диффузия

Популярные темы сообщений

Диффузия в газах

Диффузия в жидкостях

Диффузия в твердых телах

Определение диффузии

Примеры диффузии в природе, быту и технике

Задания

Задание №1

Задание №2

Задание №3

Задание №4

ДИФФУЗИЯ