Что полезного в диффузии. Диффузия в природе и в жизни человека. Применение диффузии в медицине

Диффузия - явление, при котором происходит взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого.Примером диффузии в газах является распространение запахов в воздухе, но запах распространяется не мгновенно, а спустя некоторое время. Почему так происходит? Просто движению молекул пахучего вещества в определенном направлении мешает движение молекул воздуха. Траектория движения каждой частицы газа представляет собой ломаную линию, т.к. при столкновениях она меняет направление и скорость движения. Поэтому диффузионное проникновение молекул значительно медленнее их свободного движения. Явление диффузии показывает, что молекулы все время хаотично движутся и притом в различных направлениях. Такое движение называется молекулярным тепловым движением. Диффузия, также доказывает, что между молекулами имеются промежутки.Известно, что частицы движутся и в газах, и в жидкостях, и в твердых телах, то в этих веществах возможна диффузия.Наиболее быстро диффузия происходит в газах, медленнее в жидкостях и медленнее всего в твёрдых телах. Дело в том, что в газах и жидкостях основной вид теплового движения частиц приводит к их перемешиванию, а в твердых телах, в кристаллах, где атомы совершают малые колебания около положения узла решётки, нет. Скорость протекания диффузии зависит от: агрегатного состояния вещества; массы молекул; температуры.

Явление диффузии играет большую роль в природе. Так, например, благодаря диффузии поддерживается однородный состав атмосферного воздуха вблизи поверхности Земли. Деревья выделяют кислород и поглощают углекислый газ с помощью диффузии. Корни растений захватывают необходимые для растения вещества из почвенных вод благодаря диффузионному потоку внутрь корней.На явлении диффузии основаны многие физиологические процессы, происходящие в организме человека: такие как дыхание, всасывание питательных веществ в кишечнике и др. Диффузия находит широкое применение в различных сферах деятельности человека. На этом явлении основана, например, диффузионная сварка металлов, никелирование. Результатом диффузии может быть выравнивание температуры в помещении при проветривании. На явлении диффузии основаны соление овощей, варка варения, получение компотов и многое другое.В общем, диффузия имеет большое значение в природе и жизнедеятельности человека, но это явление также вредно в отношении загрязнения окружающей среды. На протекание диффузных процессов в природе отрицательное влияние оказывает деятельность человека. Большую роль играют диффузионные процессы в снабжении кислородом природных водоемов. Кислород попадает в более глубокие слои воды в водоемах за счет диффузии через их свободную поверхность. Поэтому любое загрязнение поверхности воды, губительно для всего живого в водоеме. Загрязняющие вещества, выбрасываемые в атмосферу из дымовых труб промышленных и энергетических предприятий, выхлопные газы автомобилей, благодаря диффузии, распространяются на большие расстояния. Воздух и земля ещё загрязняется бытовыми отходами. Загрязняющие вещества попадают в пищу, воздух, воду и наносят огромный вред здоровью человека. Ярким проявлением диффузии, напрямую связанным с экологическими проблемами – это грязный, фактически отравленный выхлопными газами автомобилей, воздух в черте крупных городов, загрязнение отравляющими отходами многочисленных водоёмов, почвы и т.д.

Давайте вместе проведем исследование и выясним, на примере распространения пахучего вещества в воздухе как явление диффузии способствует загрязнению воздуха (проведем аналогию между молекулами загрязняющего вещества и молекулами пахучего вещества). Приведем примеры типичных загрязнителей атмосферы, рек и водоемов, полей и лесов. Узнаем, какие существуют способы защиты окружающей среды от загрязнения.

Исследовательская работа

Выполнила : Ряховская Оксана
ученица 7 « Д»класса
МБОУ им. Л.Н.Толстого

Руководитель: учитель физики
МБОУ им. Л.Н.Толстого

Шляпина Т.В.

Введение.
I. Определение понятия «диффузия».
1.1. Определение понятия «диффузия».
1.2. Осмос.

II. Диффузия вокруг нас.
2.1. Роль диффузии в быту и технике.
2.2. Диффузия в жизни человека
2.3. Диффузия в живой природе.

III. Влияние деятельности человека на протекание диффузионных процессов в природе.

IV. Практические эксперименты, подтверждающие теорию.

4.1.Опыт №1.Наблюдение диффузии при смешивании двух жидкостей.

4.2. Опыт№2. Наблюдение диффузии при смешивании сыпучего тела с жидкостью.
4.3. Опыт №3 Наблюдение явления диффузии в жидкостях.
4.4. Опыт №4 Изучение зависимости скорости протекания диффузии от температуры.
4.5. Опыт №5 Наблюдение явления диффузии в газах.
4.6. Опыт №6 Влияние различных веществ на поверхности воды на процесс диффузии.

V. Социологический опрос.
5.1. Методика проведения социологического опроса по проблеме экологии.
5.2. Анализ результатов.

VI. Заключение.
VII. Список использованной литературы и интернет-ресурсов

Введение

Строение материи - одна из главных проблем науки, а основой современной физики является атомно-молекулярное учение.
В настоящее время доказательства положений молекулярно-кинетической теории настолько многочисленны и убедительны, что существование молекул признано как установленный факт. Из большого числа научных положений и опытных фактов, относящихся к молекулярно-кинетической теории, наибольший интерес у меня вызвало явление диффузии с которым я познакомилась в 7 классе на уроках физики.
Каждое утро, выпивая кружку чая, мы не догадываемся, что наблюдаем явление диффузии. Я заинтересовалась этим явлением потому, что это один из важных процессов в жизнеобеспечении людей и живой природы Земли.
Роль, которую играет диффузия в окружающем нас мире трудно переоценить. Она встречается повсюду, ее проявления есть и в природе, и в технике, и в быту. К сожалению, диффузионные процессы могут оказывать не только положительное, но и негативное влияние на жизнедеятельность растений, животных и человека.

В ходе работы я поставила перед собой следующие цели:

углубить свои знания по данной теме;

исследовать особенности протекания диффузии в различных средах и рассмотреть ее применение;

показать роль диффузионных процессов в экологическом равновесии.

Задачи:

1. Найти необходимый материал в литературе, Интернет-сети, изучить и проанализировать его.

2. Выяснить, где в живой и неживой природе (физике и биологии) встречаются явления диффузии, какое значение они имеют, где применяются человеком.

3. Описать и спроектировать наиболее интересные опыты по данному явлению.

В работе мною были использованы такие методы исследования:

наблюдение

эксперимент,

социологический опрос.

I. Определение понятия «диффузия».

1.1. Определение понятия «диффузия».

Диффузия (лат. diffusio - распространение, растекание, рассеивание) - процесс переноса материи или энергии из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией. Этот процесс обусловлен хаотическим тепловым движением молекул и заключается в переносе частиц и взаимном проникновении веществ. Диффузия происходит в направлении падения концентрации вещества и ведёт к равномерному распределению вещества по всему занимаемому им объёму. Это явление имеет место в газах, жидкостях и твёрдых телах, причём диффундировать могут как находящиеся в них частицы посторонних веществ, так и собственные частицы (самодиффузия). Диффузия крупных частиц, взвешенных в газе или жидкости, осуществляется благодаря их броуновскому движению.
Наиболее быстро диффузионные процессы происходят в газах, медленнее в жидкостях, ещё медленнее в твёрдых телах, что обусловлено характером теплового движения частиц в этих средах.
Самым известным примером диффузии является перемешивание газов или жидкостей (если в воду капнуть чернил, то жидкость через некоторое время станет равномерно окрашенной). Другой пример связан с твёрдым телом: если один конец стержня нагреть или электрически зарядить, распространяется тепло (или соответственно электрический ток) от горячей (заряженной) части к холодной (незаряженной) части. В случае металлического стержня тепловая диффузия развивается быстро, а ток протекает почти мгновенно. Если стержень изготовлен из синтетического материала, тепловая диффузия протекает медленно, а диффузия электрически заряженных частиц - очень медленно. Диффузия молекул протекает в общем ещё медленнее. Например, если кусочек сахара опустить на дно стакана с водой и воду не перемешивать, то пройдёт несколько недель, прежде чем раствор станет однородным.
Ещё медленнее происходит диффузия одного твёрдого вещества в другое. Например, если медь покрыть золотом, то будет происходить диффузия золота в медь, но при нормальных условиях золотосодержащий слой достигнет толщины в несколько микрометров только через несколько тысяч лет.

При движении частицы в веществе, она постоянно сталкивается с его молекулами. Это одна из причин, почему в обычных условиях диффузия идёт медленнее обычного движения. От чего же зависит скорость диффузии?

Во-первых, от среднего расстояния между столкновениями частиц, т.е. длины свободного пробега. Чем больше эта длина, тем быстрее частица проникает в вещество.

Во-вторых, на скорость влияет давление. Чем плотнее упаковка частиц в веществе, тем труднее частице-пришельцу проникнуть в такую упаковку.

В-третьих, большую роль оказывает на скорость диффузии молекулярная масса вещества. Чем крупнее мишень, тем вероятнее попадание, а после столкновения скорость всегда замедляется.

И, в-четвёртых, температура. С ростом температуры колебания частиц увеличиваются, растёт скорость молекул. Однако, скорость диффузии в тысячу раз медленнее скорости свободного движения.

1.2. Осмос.

Когда мы хотим утолить жажду, то пьем воду. Но каким же образом выпитая вода попадает в клетки нашего тела? А происходит это благодаря осмосу. Если два раствора с разными концентрациями привести в соприкосновение, то эти растворы в результате диффузии перемешаются. А если два таких раствора разделены непроницаемой перегородкой, то вообще ничего не получится.
Но вот если два таких раствора разделены перегородкой, пропускающей молекулы растворителя, но задерживающей молекулы растворенного вещества, то молекулы растворителя будут переходить в более концентрированный раствор, все более разбавляя его. Возникает осмос - направленное перемещение молекул растворителя через полупроницаемую перегородку, разделяющую два раствора различной концентрации. Диффузия растворителя продолжается до установления равновесия в системе в результате выравнивания концентраций по обе стороны перегородки или в результате возникновения осмотического давления.

Оболочки всех без исключения живых клеток как раз и обладают замечательной способностью пропускать молекулы воды и задерживать молекулы растворенных в ней веществ - именно благодаря этому клетка и может утолять жажду

Особенно важна для живых организмов диффузия ионов в водных растворах. Не менее важна роль диффузии в дыхании, фотосинтезе, транспирации растений; в переносе кислорода воздуха через стенки альвеол легких и попадания его в кровь человека и животных. Диффузия молекулярных ионов через мембраны осуществляется с помощью электрического потенциала внутри клетки. Обладая избирательной проницаемостью, мембраны играют роль таможни при перемещении товаров через границу: одни вещества пропускают, другие - задерживают, третьи - вообще «выдворяют» из клетки. Роль мембран в жизни клеток очень велика. Гибнущая клетка теряет контроль над возможностью регулировать концентрацию веществ через мембрану. Первым признаком умирания клетки являются начинающиеся изменения в проницаемости и сбое в работе ее наружной мембраны

Я попробовала сделать любопытный опыт. Взяла лимон и отрезала несколько тонких долек. Сока при этом практически не получилось. Я посыпала лимонные дольки сахаром - и спустя некоторое время из них потек сок. Тут начал действовать осмос: сок потек из лимона наружу, как бы стремясь возможно сильнее разбавить образовавшийся на его поверхности концентрированный раствор сахара.
А если нашинкованную капусту перетереть с солью, то её объём резко уменьшится, а сама капуста станет влажной. Это тоже осмос, только в данном случае снаружи клетки находится соль.

Практическое применение осмос находит в процессе очистки воды.

II. Диффузия вокруг нас.

2.1. Роль диффузии в быту и технике.

Диффузия используется во многих технологических процессах: засолка, получение сахара (стружка сахарной свёклы промывается водой, молекулы сахара диффундируют из стружки в раствор), варка варенья, окрашивание тканей, стирка вещей, цементация, сварка и пайка металлов, в том числе диффузионная сварка в вакууме (свариваются металлы, которые другими методами соединить невозможно, - сталь с чугуном, серебро с нержавеющей сталью и т.д.) и диффузионная металлизация изделий(поверхностное насыщение стальных изделий алюминием, хромом, кремнием), азотирование - насыщение поверхности стали азотом (сталь становится твёрдой, износоустойчивой), цементация - насыщение стальных изделий углеродом, цианирование -насыщение поверхности стали углеродом и азотом.
Распространение запахов в воздухе - наиболее часто встречающийся пример диффузии в газах. Почему же запах распространяется не мгновенно, а спустя некоторое время? Дело в том, что во время движения в определенном направлении молекулы пахучего вещества сталкиваются с молекулами воздуха. Траектория движения каждой частицы газа представляет собой ломаную линию, т.к. при столкновениях частицы меняют направление и скорость своего движения.
По средствам диффузии происходит распространение различных газообразных веществ в воздухе: например, человек чувствует запах духов, дыма, который распространяется на большие расстояния. Природный горючий газ, которым мы пользуемся дома, не имеет ни цвета ни запаха. При утечке заметить его невозможно, поэтому на распределительных станциях газ смешивают с особым веществом, обладающим резким, неприятным запахом, который легко ощущается человеком.
В жидкостях диффузия протекает медленнее, чем в газах, но этот процесс можно ускорить, с помощью нагревания. Например, чтобы быстрее
засолить огурцы, их заливают горячим рассолом. Мы знаем, что в холодном чае сахар растворится медленнее, чем в горячем.
Еще один часто встречающийся пример проявления диффузии в быту – стирка цветных вещей. Не рекомендуется мокрую ткань, окрашенную в темный цвет, оставлять на длительное время в соприкосновении с белой тканью. Начинается диффузия, молекулы краски проникают в ткань белого цвета.

Следует отметить, что диффузия нашла широкое применение в электронной промышленности, с ее помощью изготавливают многие полупроводниковые приборы. Также она используется при выплавке многих металлов, например, стали. Для придания стальным деталям значительной прочности их помещают в специальные печи, где находясь в разогретом состоянии они насыщаются углеродом. Атомы углерода проникают в поверхностный слой металла и повышают его прочность.
Широкое применение диффузия находит в металлизации.
Металлизация – метод повышения механических свойств и увеличения коррозионной стойкости, путем насыщения приповерхностных слоев металлическими легирующими элементами. Она осуществляются за счет активизации диффузионных процессов при повышенных температурах и некоторых дополнительных видах воздействия. Поэтому поиск способов повышения эффективности металлизации напрямую связан с изучением процессов диффузии.

Как видно из приведенных примеров диффузия играет очень важную роль в быту и технике.

2.2. Диффузия в жизни человека

Изучая явление диффузии, я пришла к выводу, что именно благодаря этому явлению человек живет. Ведь, как известно, воздух, которым мы дышим, состоит из смеси газов: азота, кислорода, углекислого газа и паров воды. Находится он в тропосфере - в нижнем слое атмосферы. Если бы не было диффузионных процессов, то наша атмосфера просто расслоилась бы под действием силы тяжести, которая действует на все тела, находящиеся на поверхности Земли или вблизи нее, в том числе и на молекулы воздуха. Внизу расположился бы боле тяжелый слой углекислого газа, над ним – кислород, выше - азот и инертные газы. А ведь для нормальной жизнедеятельности нам необходим именно кислород, а не углекислый газ.

Диффузия происходит и в самом организме человека. Дыхание и пищеварение человека основано на диффузии. Если говорить о дыхании, то в каждый момент времени в кровеносных сосудах, оплетающих альвеолы, находится примерно 70 мл крови, из которой в альвеолы диффундирует углекислый газ, а в обратном направлении - кислород. Огромная поверхность альвеол даёт возможность уменьшить толщину слоя крови, обменивающейся газами с внутриальвеолярным воздухом, до 1 мкм, что позволяет менее чем за 1 с насытить это количество крови кислородом и освободить её от избытка углекислоты.

Как видно из приведенных примеров диффузионные процессы играют очень важную роль в жизни людей.

2.3. Диффузия в природе.

За последние десятилетия люди в корне изменили свой взгляд на леса Земли. И поняли, что лес - это не просто будущие дрова, доски, брёвна, а одно из главных звеньев громадной природной цепи. Леса - лёгкие планеты, помогающие дышать всему живому. Один гектар леса за год очищает 18 млн м 3 воздуха от углекислого газа, поглощает 64 т других газов и пыли, поставляя взамен миллионы кубометров кислорода. Процесс очищения воздуха происходит благодаря диффузии.

Наблюдая за муравьями, я всегда задумывалась над тем, как они в огромном для них мире, узнают дорогу домой. Оказывается, и эту загадку открывает явление диффузии. Муравьи помечают свой путь капельками пахучей жидкости.

Могут ли живые организмы использовать запах на дуэли? Задрав длинный пушистый хвост в чёрную и белую полоску, кошачий лемур посылает сородичам сообщения, испуская сильный запах. Диффузия в действии! Если сталкиваются два клана-конкурента, самцы, протянув хвосты между ног, натирают его запястьями, железы которых выделяют едкий секрет. Потом, встав на четвереньки, загибают «заряженный» хвост над головой и сближаются с противником, вея на него запахом угрозы. Кто не испугался, тот и победил!

Самый распространённый способ общения насекомых - с помощью обонятельных химических средств. Есть привлекающие ароматы (аттрактанты), а есть отталкивающие (репелленты), воспринимаемые обонятельными дырочками (порами) на усиках. К аттрактантам относятся феромоны и гормоны. «Матка здесь», - сообщает один из феромонов в пчелином гнезде. «Из этого запасного самца вырастить производителя, а из этого - солдата», - звучит приказ через феромон в гнезде термитов. А репелленты? «Нас много, корма на всех не хватит, подождите расти», - следует пахучий сигнал от первого комариного выплода. И личинки комаров следующего выплода смиренно ждут приказа на превращение в комаров.

Благодаря диффузии, насекомые находят себе пищу. Бабочки, порхая меж растений, всегда находят дорогу к красивому цветку. Пчелы, обнаружив сладкий объект, штурмуют его своим роем.

А растение растет, цветет для них тоже благодаря диффузии. Ведь мы говорим, что растение дышит и выдыхает воздух, пьет воду, получает из почвы различные микродобавки.

Плотоядные животные находят своих жертв тоже благодаря диффузии. Акулы и рыбы пираньи чувствуют запах крови на расстоянии нескольких километров. На принципе диффузии основано перемешивание пресной воды с соленой при впадении рек в моря.

Во всех приведенных примерах мы наблюдаем взаимное проникновение молекул веществ, т.е. диффузию, которая как мы видим имеет большое значение в природе, но это явление также вредно в отношении загрязнения окружающей среды.

III. Влияние деятельности человека на протекание диффузионных процессов в природе.

Человечество, безусловно, влияет на различные экологические системы. Примерами таких, чаще всего опасных, воздействий является осушение болот, вырубание лесов, уничтожение озонового слоя, поворот течения рек, сброс отходов в окружающую среду.

В загрязнении воздуха вредными продуктами промышленного производства и выхлопными газами автомобилей огромную роль играет диффузия. Также она вносит огромный вклад в загрязнение рек, морей, океанов продуктами жизнедеятельности людей. Годовой сброс производственных и бытовых стоков в мире составляет десятками триллионов тонн.
Одним из примеров отрицательного влияния человека на процессы диффузии в природе являются крупномасштабные аварии, происходящие в бассейнах разных водоемов. Так, по оценкам экспертов, в океан ежегодно попадает около 10 млн т нефти. Нефть на воде образует тонкую пленку, препятствующую газообмену между водой и воздухом. Оседая на дно, нефть попадает в донные отложения, где нарушает естественные процессы жизнедеятельности донных животных и микроорганизмов. Кроме нефти, значительно возрос выброс в океан бытовых и промышленных сточных вод, содержащих, в частности, такие опасные загрязнители, как свинец, ртуть, мышьяк, обладающие сильным токсическим действием. Фоновые концентрации таких веществ во многих местах уже превышены в десятки раз.

Вследствие явления диффузии воздух загрязняется отходами разных фабрик, из-за него вредные отходы жизнедеятельности человека проникают в почву, воду, а затем оказывают вредное влияние на жизнь и функционирование животных и растений. Увеличивается площадь земель, загрязненных выбросами промышленных предприятий и т.д. Свыше 2 тыс. 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.

Насущной проблемой является загрязнение воздуха выхлопными газами, продуктами переработки вредных веществ, выбрасываемыми в атмосферу различными заводами. 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 объемом выбросов вредных веществ в атмосферу. Перечисленные примеры диффузии оказывают вредное влияние на различные процессы, происходящие в природе.

Предупреждая о возможных последствиях расширяющегося вторжения человека в природу, еще полвека назад академик В. И. Вернадский писал: “Человек становится геологической силой, способной изменить лик Земли”. Это предупреждение пророчески оправдалось. Последствия человеческой деятельности проявляются в истощении природных ресурсов, загрязнении биосферы отходами производства, разрушении природных экосистем, изменении структуры поверхности Земли, изменении климата.

Хочется надеяться, что люди все- таки обратят внимание на это и сделают все возможное для того чтобы сохранить нашу планету, а не уничтожить ее…

IV. Практические эксперименты, подтверждающие теорию.

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.

4.1. Опыт № 1. Взять две пробирки: одна до половины наполнена водой, другая до половины наполнена песком. Воду вылить в пробирку с песком. Объём смеси воды и песка в пробирке меньше суммы объёмов воды и песка.

4.2. Опыт № 2. 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.

(Опыты 1 и 2. доказывают, что между частицами вещества существуют промежутки; во время диффузии они заполняются частицами вещества – пришельца.)

4.3. Опыт №3 Наблюдение явления диффузии в жидкостях.

Цель : изучить диффузию в жидкости. Пронаблюдать растворение кусочков перманганата калия в воде, при неизменной температуре (при t = 20°С)

Приборы и материалы : колба с водой, термометр, перманганат калия.

Я взяла кусочек марганцовки и сосуд с чистой водой при температуре 22 °С. Положила в сосуд кусочек перманганата калия и начала наблюдать за происходящим. Через 1 минуту вода в сосуде начинает окрашиваться. Вода является хорошим растворителем. Под действием молекул воды происходит разрушение связей между молекулами твердых веществ марганцовки.
С момента начала опыта прошло 18 минут. Цвет воды становится более интенсивным. Молекулы воды проникают между молекулами перманганата калия, нарушая силы притяжения. Одновременно с силами притяжения между молекулами начинают действовать силы отталкивания и, как следствие, происходит разрушение кристаллической решетки твердого вещества. Процесс растворения марганцовки закончился. Время прохождения эксперимента 1 час 27 минут. Вода полностью окрасилась в малиновый цвет.

Можно сделать вывод , что явление диффузии в жидкости - это длительный процесс, в результате которого происходит растворение твердых тел.
Проведя тот же самый опыт, но перемешивая воду (взбалтывая), я убедилась, что процесс диффузии происходит гораздо быстрее (2 минуты).

4.4. Опыт №4 Изучение зависимости скорости протекания диффузии от температуры.

Цель : изучить, как температура воды влияет на скорость протекания диффузии.

Приборы и материалы : термометры – 2 шт, секундомер – 1 шт, колбочки – 4шт, чай, перманганат калия.

: (опыт приготовления чая при начальной температуре 20°С и при температуре 91° С в двух стаканах
Взяли два сосуда с водой при t=20 °С и t=91 °С. Из этого опыта можно сделать вывод о том, что на скорость протекания диффузии влияет температура: чем больше температура, тем выше скорость протекания диффузии.

Те же результаты я получила, когда вместо чая взяла 2 стакана с водой. В одном из них была вода комнатной температуры, во втором кипяток.

Я опустила в каждый стакан одинаковое количество перманганата калия. В том стакане, где температура воды была выше, процесс диффузии протекал значительно быстрее.

Следовательно скорость диффузии зависит от температуры – чем выше температура, тем интенсивнее происходит диффузия.

4.5. Опыт №5 Наблюдение явления диффузии в газах.

Цель: изучение изменения диффузии газа в воздухе в зависимости от изменения температуры в помещении.

Приборы и материалы : секундомер, духи, термометр.

Описание опыта и полученные результаты : я исследовала время распространения запаха духов в помещении V=60м 3 при температуре t = +15 0 (помещение проветриванием доводилось до необходимой температуры). Засекалось время от начала распространения запаха в комнате, до получения явной чувствительности у людей, стоящих на расстоянии 5 м. от исследуемого объекта (духи). Затем тщательно проветривали помещение и через 3 часа после данного эксперимента, повышение температуры до 20 0 С. Затем опыт повторяли доводя температуру до 25 0 С. Для всех полученных данных определила среднее арифметическое значение. Данные эксперимента я привела в таблице.

t 0 помещения	+15 0	+20 0	+25 0
Время распространения запаха духов, с
Количество экспериментов

Если предположить, что процессы диффузии прямо пропорциональны времени распространения запаха духов в помещении, тогда 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 с +15 0 на 5 0 данный параметр уменьшился на 8,9 сек. Это свидетельствует о том, что запах распространился быстрее. При дальнейшем повышении температуры помещения на 5 0 (до 25 0) уменьшился на 15,3 сек, что свидетельствует об ускорении распространения запаха. Таким образом, анализ показателей времени распространения запаха духов в помещении показал, что диффузия ускоряется при повышении температуры.

Вывод : чем выше температура газов, тем быстрее происходят процессы диффузии. 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.

^ 4.6. Опыт №6 Влияние различных веществ на поверхности воды на процесс диффузии

Цель : изучить, как различные вещества на поверхности воды влияют на скорость испарения воды и сделать вывод о скорости протекания диффузии.

Приборы и материалы : термометры – 3 шт, секундомер – 1 шт, блюдца с водой – 3 шт, керосин, растительное масло.

Описание опыта и полученные результаты : в блюдца я налила воду одинаковой массы и одинаковой температуры (36 градусов), затем в первом блюдце оставила воду (5 мл), во второе налила керосин (5мл), в третье – растительное масло (5 мл). Растительное масло в нашем опыте имитировало нефть. Засекалось время, через каждые 10 минут снимались показания термометров, помещенных во все жидкости. Результаты измерений зафиксированы в таблице.

Время, с	Температура чистой воды	Температура воды с керосином	Температура воды с растительным маслом

При испарении из воды вылетают отдельные молекулы. Так как вода, покрытая пленкой бензина, керосина и растительного масла, остывает медленнее, то можно говорить о том, что и молекулам кислорода труднее покинуть в воду.

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.

V. Социологический опрос.

Цель опроса : привлечь внимание людей к экологической проблеме, а также узнать, как они информированы об этой проблеме и что делают на бытовом уровне для ее решения.

Да. Нет. Затрудняюсь ответить

5.1. Методика проведения социологического опроса по проблеме экологии

Я опрашивала людей по заранее разработанной анкете, на позиции были даны готовые предполагаемые ответы.

Опрос проводился анонимно. В опросе участвовало 20 человек взрослых и 20 школьников с 7 по 10 класс. Опрашивались как знакомые (большинство) так и случайные прохожие на улице.

5.2. Анализ результатов

Результаты социологического опроса показали, что взрослых гораздо чаще волнуют проблемы экологии. Так, из опрощенных нами взрослых на вопрос: “ Влияет ли диффузия на экологию?” утвердительно ответили 45% взрослых и в 3 раза меньше - 15% школьников и отрицательно – 35% взрослых и 70% школьников. Следовательно, в школьной программе недостаточно внимания уделяется этой проблеме. В целом задумываются над этим вопросом 30% опрошенного населения и 45% – не задумываются.

Возможно, что взрослые, несмотря на анонимность анкетирования, хотели показаться перед нами 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 нашего посёлка уделяют недостаточно внимание 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.

VI. Заключение

Из-за увеличения масштабов антропогенного воздействия (хозяйственной деятельности человека) нарушается равновесие в биосфере, что может привести к необратимым процессам и поставить вопрос о возможности жизни на планете. Это связано с развитием промышленности, энергетики, транспорта, сельского хозяйства и других видов деятельности человека. Уже сейчас перед человечеством встали серьезные экологические проблемы, требующие незамедлительного решения.

Как было показано в работе, ключевую роль в поддержании баланса экосистем играют диффузионные процессы. Проявление диффузии было показано в различных областях науки и техники, в процессах, происходящих в живой и неживой природе. Диффузия имеет важнейшее значение в жизни человека и животных, без этого явления жизнь на Земле была бы невозможна. 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 исследование диффузионных процессов, эксперимент показал хорошее совпадение теории с практикой. Так же удалось показать, какое широкое применение находит диффузия в окружающем мире.

Напоследок хочется отметить, что в нашей стране все-таки недостаточное внимание уделяется проблеме безопасности окружающей среды, что и показал проведенный опрос.

Надеюсь, моя работа поможет другим учащимся лучше разобраться в таком интересном и важном явлении как диффузия, будет способствовать развитию интереса к физике.

VII. Список использованной литературы

Астафуров В.И., Бусев А.И. Строение вещества: Кн. Для учащихся. М.: Просвещение, 1983
Алексеев С.В., Груздева М.В., Муравьёв А.Г., Гущина Э.В. Практикум по экологии. М. АО МДС, 1996 г.
Биофизика на уроках физики. Из опыта работы. М., «Просвещение», 1984
А.И. Китайгородский. Введение в физику. Издательство «Наука», 1979
Рыженков А.П. Физика. Человек. Окружающая среда. М. Просвещение,1996
https://ru.wikipedia.org/wiki/
https://globallab.org/de/project/cover/diffuzija_vokrug_nas.de.html#
http://wiki.iteach.ru/index.php

Социологический опрос.

1. Влияет ли диффузия на экологию?
2. Важно ли для вас лично информация об экологии?
3. Как вы думаете, можно ли защитить природу?
4. Задумываетесь вы о нашей проблеме?
5. Готовы ли вы участвовать в улучшении экологии за предварительную плату?
6. Хотите ли вы изменить экологию в лучшую сторону?
7. Хотите ли вы получить дополнительные знания об экологии?

РЕЦЕНЗИЯ

Представленная работа посвящена теме "Экологические аспекты диффузии".
Проблема данного исследования носит актуальный характер в современных условиях.
Следует отметить высокую значимость и недостаточную практическую разработанность проблемы в курсе физики средней школы, что и определяет несомненную новизну данного исследования.
В рамках достижения поставленной цели автором были поставлены и решены следующие задачи:
1. Обосновать теоретические аспекты и выявить природу "диффузии";
2. Показать актуальность проблемы в современных условиях;

3.Проверить теорию на практике, проведя ряд экспериментов;
4. Обозначить тенденции развития данной темы.

Работа имеет традиционную структуру и включает в себя введение, основную часть, заключение и библиографический список.
Во введении обоснована актуальность выбора темы, поставлены цель и задачи исследования, охарактеризованы методы исследования. Глава первая раскрывает общие вопросы темы, определяет основные понятия. В главе второй более подробно рассмотрен вопрос о том, где конкретно мы можем наблюдать явление диффузии, и какое применение она находит. Третья глава посвящена влиянию деятельности человека на протекание диффузионных процессов в природе. Глава четвертая имеет практический характер и на основе отдельных экспериментов делается анализ теоретических выводов, а также перспектив и тенденций развития. В пятой главе приведено социологическое исследование, на основе которого автор делает выводы об актуальности проблемы.
По результатам исследования был вскрыт ряд проблем, имеющих отношение к рассматриваемой теме, и сделаны выводы о необходимости дальнейшего изучения данного вопроса. Тема раскрыта полностью в соответствии с планом.

Источниками информации для написания работы по теме " Экологические аспекты диффузии " послужили базовая учебная литература, фундаментальные теоретические труды крупнейших мыслителей в рассматриваемой области, результаты практических исследований видных отечественных и зарубежных авторов, статьи и обзоры в специализированных и периодических изданиях, справочная литература, прочие актуальные источники информации.

Само слово «диффузия» латинского происхождения – «diffusio» в переводе с латыни означает «распространение, рассеивание». В физике под диффузией подразумевается процесс взаимопроникновения микрочастиц при соприкосновении разных материалов. Академическое определение того, что такое диффузия, звучит следующим образом: «Диффузия – это взаимное проникновение молекул одного вещества в межмолекулярные промежутки другого вещества вследствие их хаотичного движения и столкновения друг с другом». Какие свойства диффузии, причины ее возникновения, как проявляется этот процесс в разных веществах, об этом читайте далее.

Причины диффузии

Причиной возникновения диффузии является тепловое движение частиц (атомов, молекул, ионов и т. д.).

Чтобы более детально понять, как работают механизмы диффузии, рассмотрим это явление на конкретном примере. Если взять перманганат калия (в народе более известен как марганцовка) (KMnO 4) и растворить в воде (H 2 O), то марганцовка в результате диссоциации распадется на K+ и MnO 4 -. Также важно заметить что молекула воды поляризирована и существует в виде сцепленных ионов H+ – OH-.

Из-за растворения марганцовки в воде произойдет хаотическое перемещение ионов обоих веществ, вследствие чего сцепленные ионы воды поменяют свой цвет и освободят место для других, еще не реагировавших ионов. Вода поменяет свой окрас и получит специфические свойства. Между водой и марганцовкой совершится диффузия.

Вот так этот процесс выглядит схематически.

Причем движимые частицы во время диффузии, всегда распространяются равномерно по всему предоставленному объему. Сам процесс диффузии занимает определенное время.

Также важно знать, что явление диффузии происходит далеко не со всеми веществами. Например, если воду перемешать не с марганцовкой, а с маслом, то диффузии между ними не будет, так как молекулы масла электрически нейтральны. Образованию какого-то соединения с молекулами воды помешают сильные связи внутри молекулы масла.

Еще стоит заметить, что скорость диффузии значительно увеличится при увеличении температуры, что вполне логично, ведь с увеличением температуры возрастет скорость движения частиц внутри вещества и как следствие, повышается шанс их проникновения в молекулы другого вещества.

Формула диффузии

Процесс диффузии в двухкомпонентной системе записывается при помощи закона Фика, и соответствующего уравнения:

В этом уравнении J – плотность материала, D – коэффициент диффузии, а ac/dx – градиент концентрации двух веществ.

Коэффициентом диффузии называют физическую величину, которая численно равна количеству диффундирующего вещества, которое проникает за единицу времени через единицу поверхности, если разность плотностей на двух поверхностях, находящихся на расстоянии равном единице длины, равна единице. Важно заметить, что коэффициент диффузии зависит от температуры.

Диффузия в твердых телах

В твердых телах диффузия происходит очень медленно, если вообще происходит. Ведь для твердых тел характерно наличие , а все частицы расположены упорядочено.

Примером диффузии твердых тел может быть золото и свинец. Расположенные на расстояние 1 метра друг от друга, при комнатной температуре в 20 С, эти вещества будут понемногу проникать друг в друга, но будет это все идти очень медленно, подобная диффузия станет заметной не ранее чем через 4-5 лет.

Диффузия в жидкостях

Скорость протекания диффузии в жидкостях в разы выше, нежели в твердых телах. Связи между частицами в жидкости гораздо слабее (обычно их энергии хватает максимум на образование капель), и взаимному проникновению частиц в молекулы двух веществ ничто не мешает.

Правда то, как быстро будет проходить диффузия, зависит от характера и консистенции жидкостей, в более густых растворах она происходит медленнее, ведь чем гуще жидкость, тем более сильные в ней связи между молекулами и тем труднее молекулам и частицам проникать друг в друга. Например, смешивание двух жидких металлов может занять несколько часов, в то время как смешивание воды и марганцовки (из примера выше) осуществляется за минуту.

Диффузия в газах

В газах диффузия происходит еще быстрее, чем в жидкости, связи между частицами газообразных веществ практически отсутствуют, и никак не сцепленные частицы легко перемешиваются друг с другом, проникая в молекулы других газов. Небольшие коррективы при диффузии газов может вносить разве только .

Примеры диффузии в окружающем мире

Благодаря диффузии:

поддерживается однородный состав атмосферного воздуха вблизи поверхности нашей планеты,
происходит питание растений,
осуществляется дыхание человека и животных.

Значимый биологический процесс – осуществляется, в том числе и при помощи диффузии: как мы знаем, благодаря энергии солнечного света вода разлагается хлорофиллами на составляющие, который выделяется при этом, попадает в атмосферу и поглощается всеми живыми организмами. Так вот, и сам процесс поглощения кислорода человеком и животными, и обмен веществ у растений, все это поддерживается диффузией, без которой не могла бы существовать сама Жизнь.

Но это в глобальном плане, в более простых вещах, мы можем наблюдать диффузию:

В саду, где цветы источают свой аромат благодаря диффузии (их частицы перемешиваются с частицами окружающего воздуха).
Растворяя сахар в чае или кофе, чай или кофе становится сладким благодаря диффузии.
При резке лука у вас начнут слезиться глаза, происходит это тоже по причине диффузии, молекулы лука смешиваются с молекулами воздуха и ваши глаза на это реагируют.

Таких примером можно приводить еще много.

Диффузия, видео

И в завершение образовательное видео по теме нашей статьи.

Эта статья доступна на английском языке – .

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайд

Описание слайда:

МБОУ «Средняя общеобразовательная школа №11» «Диффузия в природе и в жизни человека» г.Балахна 2017г. Работу выполнила: Лянгузова Вера, ученица 7а кл. Руководитель: Семёнова В.З., учитель физики

2 слайд

Описание слайда:

Объект исследования: явление диффузии. Предмет исследования: влияние явления диффузия на процессы, протекающие в природе, и процессы, связанные с жизнедеятельностью человека. Цель: Исследовать особенности диффузии в различных агрегатных состояниях, рассмотреть применение диффузии человеком и проявление ее в природе, а также выяснить экологические аспекты диффузии. Задачи: 1. Изучить материал о роли диффузии в природе и жизнедеятельности человека. 2. Провести некоторые опыты, характеризующие закономерности протекания диффузии. 3. Проанализировать полученную информацию о явлении диффузии, а также определить степень значимости этого явления для растений, животных, человека. Методы: - Сбор, обработка, анализ информации о значимости явления диффузии в растительной среде и мире животных. - Проведение экспериментов по диффузии.

3 слайд

Описание слайда:

Актуальность выбранной темы Диффузия широко распространена в мире флоры и фауны и очень важна для растений и животных. Но не у всех людей есть достаточные представления о протекании этого явления. Актуальность данной работы для меня состоит в том, что изучение влияния диффузии на жизнедеятельность растений, животных и человека расширило спектр моих знаний о живой природе, продемонстрировало тесную связь физики, биологии, экологии.

4 слайд

Описание слайда:

Диффузия и ее закономерности Диффузия (лат. diffusio - распространение, растекание, рассеивание, взаимодействие) - процесс взаимного проникновения молекул одного вещества между молекулами другого, приводящий к самопроизвольному равномерному перемешиванию веществ по всему объему. Явление диффузии мы наблюдаем каждый день: наливаем ли заварку чая в кипяток, приготавливаем ли красящий раствор. И даже когда сгорает что-то на плите, а запах чувствуется по всему дому, мы вновь сталкиваемся с явлением диффузии.

5 слайд

Описание слайда:

Так как частицы движутся и в газах, и в жидкостях, и в твердых телах, то во всех этих веществах возможна диффузия. Однако скорость протекания данного явления для них различна. В результате наблюдений было установлено, что диффузия в газах происходит очень быстро. В жидкостях диффузия медленнее, чем в газах, т.к. молекулы жидкости расположены значительно гуще, поэтому «пробираться» сквозь них значительно труднее. Диффузия может происходить даже в твердых телах, хотя промежутки между частицами маленькие и поэтому другим веществам очень трудно проникнуть между ними. Процесс диффузии в твердых телах проходит медленно и незаметно для невооруженного глаза.

6 слайд

Описание слайда:

Скорость диффузии зависит не только от агрегатного состояния вещества, но и от температуры. Чем больше температура тела, тем больше скорость молекул, и диффузия протекает быстрее.

7 слайд

Описание слайда:

Значение диффузии Дыхание растений, питание растений, поглощение углекислого газа и выделение растениями нужного для дыхания человека кислорода, снабжение природных водоемов кислородом происходит благодаря диффузии. Известно, что цветки многих растений обладают ароматом. Связано это с тем, что насекомые-опылители (а в тропических лесах и мелкие птицы) отыскивают на большом расстоянии цветки с лакомым нектаром не только по яркой окраске лепестков, но и по запаху выделяемых ими эфирных масел. Если для привлечения насекомых-опылителей цветки издают в большинстве случаев приятный аромат, то для отпугивания врагов, питающихся этими растениями, их стебли и листья приобрели неприятный запах.

8 слайд

Описание слайда:

Плотоядные животные находят своих жертв тоже благодаря диффузии. Акулы и рыбы пираньи чувствуют запах крови на расстоянии нескольких километров.

9 слайд

Описание слайда:

Горючий природный газ, используемый в быту для приготовления пищи, не имеет ни цвета, ни запаха. Чтобы сделать поступление газа в помещение заметным, горючий газ предварительно смешивают с резко пахнущими веществами. Это позволяет быстро заметить наличие утечки газа в помещении. В повседневной жизни мы встречаемся с процессом диффузии при засолке и засахаривании, смешивании различных ингредиентов при приготовлении пищи, склеивании поверхностей, окрашивании тканей, стирке вещей и т.д.

10 слайд

Описание слайда:

Вредные проявления диффузии Необходимо отметить и вредные проявления диффузии. Дымовые трубы предприятий выбрасывают в атмосферу углекислый газ, оксиды азота и серы. В настоящее время общее количество эмиссии газов в атмосферу превышает 40 миллиардов тонн в год. Процесс диффузии играет большую роль в загрязнении рек, морей и океанов. Годовой сброс производственных и бытовых стоков в мире равен примерно 10 триллионов тонн. Возникает угроза «экологической» катастрофы…

11 слайд

Описание слайда:

Экспериментальная часть Опыт 1. Я распылила духи около входной двери в кабинет. Длина кабинета 10 метров. Моя одноклассница, находившаяся у противоположной стены, почувствовала запах духов через 2,6 минуты. Опыт 2. В два одинаковых стакана положили пакетики с чаем. В правый стакан налили холодную воду, имеющую температуру 25 градусов, а в левый – горячую, температура которой 95 градусов. Наблюдения фиксировала с помощью фотоаппарата с интервалом сначала 10 минут, потом 15 минут, последнее фото выполнено через сутки.

12 слайд

Описание слайда:

Опыт 3. Я изготовила из желатина и воды два диска, в один из которых добавила краситель. При комнатной температуре они сохраняют форму и объем, как твердые тела. Окрашенный диск положила сверху на неокрашенный, и каждые сутки делала фотографии.

13 слайд

Описание слайда:

Выводы из опытов: 1. Диффузия наблюдается в газах, жидкостях и твердых телах. 2. Диффузия в газах протекает быстро (минуты). 3. Для диффузии в жидкости требуется больше времени, чем в газах (несколько часов). Чем выше температура жидкости, тем быстрее протекает диффузия. 4. В твердых телах диффузия протекает намного медленнее, чем в жидкостях (несколько суток).

14 слайд

Описание слайда:

Заключение Явление диффузии является одним из главных общих условий жизнедеятельности растений, животных и человека. Без этого явления жизнь на Земле была бы невозможна. К сожалению, все чаще и чаще мы наблюдаем негативное воздействие человека на окружающую среду. И становится страшно от того, что наступит момент сожаления о точке не возврата к той красоте, которая пока ещё нас окружает. Человеку нет необходимости что–то специально делать для улучшения протекания явления диффузии в живой природе. Просто надо исключить свое отрицательное воздействие на живую природу своей деятельностью, чаще привлекать внимание общественности к проблемам окружающей среды и тогда каждый сможет жить в полной гармонии с природой, с самим собой.

15 слайд

Описание слайда:

Литература 1. 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. 2. 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 3. 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. 4. Семке А.И. «Нестандартные задачи по физике», Ярославль: Академия развития,2007. 5. Шустова Л.В., Шустов С.Б. «Химические основы экологии».М.:Просвещение,1995. 6. Лукашик В.И. Задачник по физике 7-8кл. М.: Просвещение,2002. 7. Кац Ц.Б. Биофизика на уроках физики. М.: Просвещение,1998. 8. Энциклопедия Физика. М.: Аванта +,1999. 9. Богданов К.Ю. Физик в гостях у биолога. М.: Наука,1986. 10. Енохович А.С. Справочник по физике. М.: Просвещение, 1990. 11. Ольгин О. И. Опыты без взрывов. М.: Химия,1986. 12. Ковтунович М.Г. «Домашний эксперимент по физике 7-11 классы». М.: Гуманитарный издательский центр, 2007. 13. Internet- ресурсы.

16 слайд

Описание слайда:

Цель урока:

сформировать у обучающихся представление о явлении диффузии;
показать значение явления диффузии в природе, технике и быту.
помочь осознать масштабы вреда курения для здоровья человека и окружающей его среды с помощью физических явлений и закономерностей;
убедить учащихся в необходимости здорового образа жизни;

Задачи:

Образовательные: Сформировать:

представление о диффузии, как о явлении смешивания веществ, вследствие движения молекул.
представление о том, что диффузия наблюдается в твердом, жидком и газообразном состояниях вещества;
представление о значении диффузии в природе, в быту.

Развивающие:

учить логически правильно выражать свои мысли средством физико-математического языка;
формировать умения наблюдать;
развивать умения анализировать ход эксперимента, на его основе проводить сравнение, выделять главное, формулировать логические выводы;
развивать способности работать в высоком темпе.

Воспитательные:

формировать умения использовать теоретические знания для понимания сущности явлений происходящих в природе, в быту.
повышать уровень экологического и эстетического воспитания учащихся.

Оборудование к уроку: чашки Петри, перманганат калия, пинцеты, пластиковые стаканы, кофе, холодная и тёплая вода.

Компьютер.

Ход урока

1. Организационный момент.

Готовность класса к уроку.

2. Формулирование цели урока.

Сегодня мы узнаем об очень интересном и важном явлении в нашей жизни, связанным с молекулярным строением вещества. Явление, с которым мы познакомимся, играет очень большую роль в живой и неживой природе, в быту, узнаем, связано ли наше здоровье с понятием диффузия и как?. Это явление мы с вами встречаем на каждом шагу, каждый день, не задумываясь об этом. А называется это явление «Диффузия».

Откройте тетради, запишем тему и дату урока.

3. Актуализация опорных знаний.

Давайте вспомним, что вы уже узнали о строении веществ на прошлых уроках.

Проводится фронтальный опрос:

Когда зародились первые предположения о строении вещества?

Какие опыты подтверждают, что вещества состоят из отдельных частичек?

Как меняется объём тела при изменении расстояния между частицами?

Что такое молекула?

Что вы знаете о размерах молекул?

Из каких частиц состоят молекулы?

Одинаковы ли молекулы одного и того же вещества? Разных веществ?

4. Новый материал

1) Понятие диффузии.

Учитель: (зачитывает отрывок из произведения Владимира Солоухина)"Третья охота".

О чесночнике.

Много раз я встречал в книгах упоминание о чесночном грибе, или, проще, о чесночнике. Говорилось, что этот гриб обладает запахом чеснока и что из него можно готовить разные приправы и соусы к мясным блюдам.

…Механически сощипнул я один грибочек, механически растер между пальцами, и вдруг явственный крепкий запах свежего чеснока облаком расплылся меж мокрых елей, благоухающих смолой и хвоей. Это было так неожиданно… Из корзины пахло так, будто там не грибы, а растолченный чеснок…

…В этот день я пришел домой с необычайной добычей. Страшно было класть грибы на сковородку. Но вопреки ожиданиям получилось очень острое и душистое кушанье.

По прочтении отрывка задаётся вопрос: Как вы считаете, почему вся еда будет пахнуть чесноком?

Из предположений и ответов учащихся учитель делает уточнение: Молекулы веществ движутся и проникают между друг другом.

Даётся определение диффузии:

Явление, при котором происходит взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого, называется диффузией.

2) причины и закономерности диффузии.

Давайте рассмотрим диффузию в газах. Проведем эксперимент. Распыляем в классе дезодорант.

Ребята, вы почувствовали запах дезодоранта?

Почему возможно распространение запахов в пространстве?

Распространение запахов возможно благодаря движению молекул веществ. Это движение носит непрерывный и беспорядочный характер. Сталкиваясь с молекулами газов, входящих в состав воздуха, молекулы дезодоранта много раз меняют направление своего движения и, беспорядочно перемещаясь, разлетаются по всей комнате.

Сделайте, пожалуйста, вывод о причине диффузии.

Причина диффузии: молекулы вещества находятся в непрерывном и беспорядочном движении.

Давайте запишем это утверждение в тетрадь.

Мы наблюдали процесс диффузии в газах. А возможна ли диффузия в жидкостях?

На ваших столах стоят чашки Петри с водой. Бросьте несколько кристалликов перманганата калия в воду. Не забываем про технику безопасности : избегайте контакта кожи и слизистых оболочек с кристаллами перманганата калия.

Что вы наблюдаете?

Быстро ли растворяются кристаллики марганцовки? Почему?

Благодаря чему происходит растворение кристалликов марганцовки в воде?

Возможен ли процесс диффузии в твердых телах?

Приведу вам пример. Если отшлифованные пластины свинца и золота положить одна на другую и сжать грузом, то при обычной комнатной температуре (около 20°С) за 5 лет золото и свинец взаимно проникнут друг в друга на расстояние всего около 1 мм.

Какой вывод можно сделать по приведенному примеру?

Диффузия в твёрдых телах происходит чрезвычайно медленно.

Как вы думаете, почему?

Давайте посмотрим как протекает диффузия в твёрдых телах в природе.

Какой вывод можно сделать по результатам рассмотрения диффузии в газах, жидкостях и твердых телах?

Молекулы веществ находящихся в любом агрегатном состоянии, непрерывно двигаются, т.е. диффузия происходит и в газах, и в жидкостях, и в твёрдых телах.

А что можно сказать о скорости протекания диффузии в различных агрегатных состояниях вещества?

Молекулы газов свободны, так как расстояние между молекулами много больше размеров молекул, двигаются с большими скоростями. Молекулы жидкостей расположены так же беспорядочно, как и в газах, но значительно плотнее друг к другу и поэтому взаимодействуют друг с другом сильнее, чем в газах. Каждая молекула, находясь в окружении соседних молекул, как бы топчется на одном месте и медленно перемещается внутри жидкости. Молекулы твердых веществ расположены в строгом порядке, образовывая пространственную решетку, чем обеспечивается сохранение формы и объема твердого тела. Частицы твердого тела совершают колебания около положения равновесия, которое остается неизменным очень продолжительное время. Наиболее быстро диффузия происходит в газах, медленнее в жидкостях и медленнее всего в твёрдых телах.

Таким образом, мы познакомились с одной из закономерностей диффузии:

1. Диффузия протекает в веществах, находящихся в различных агрегатных состояниях, но с разной скоростью. Наиболее быстро диффузия происходит в газах, медленнее в жидкостях и медленнее всего в твёрдых телах.

Запишите данное утверждение в тетрадь.

Проведём ещё один опыт:

В два одинаковых стакана налейте одинаковое количество воды, но различной температуры. Помните о технике безопасности .

Бросьте в стаканы несколько крупинок растворимого кофе. Пронаблюдаете, что происходит.

Имеет ли здесь место явление диффузии? Почему?

Что вы можете сказать о скорости протекания диффузии в стакане с холодной водой и с теплой водой?

Скорость диффузии увеличивается с ростом температуры, так как молекулы взаимодействующих тел начинают двигаться быстрее.

Процесс диффузии проходит быстрее с увеличение температуры тел.

Запишите это утверждение в тетрадь.

3. Применение диффузии.

Сообщения учащихся:

1. Роль диффузии в пищеварении и дыхании человека .(Кривоносова А)

Презентации:

1. « Роль диффузии в пищеварении и дыхании человека»

Процесс всасывания питательных веществ в кишечнике возможен благодаря диффузии.

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 квадратных метров а общая площадь поверхности кожи человека около 2 квадратных метров, т.е, в 45-50 раз меньше.

Благодаря диффузии кислород из легких пpoникaeт в кровь человека, а из крови – в ткани.

2. Применение диффузии в медицине. Аппарат «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.

Применение аппарата «искусственная почка» становится в большей мере терапевтической процедурой, аппарат применяется как в клинике, так и в домашних условиях. С помощью аппарата проводилась подготовка реципиента к первой в мире успешной трансплантации почки, проведенной в 1965 г. академиком Б.В. Петровским.

Аппарат представляет собой гемодиализатор, в котором кровь соприкасается через полупроницаемую мембрану с солевым раствором. Вследствие разности осмотических давлений из крови в солевой раствор сквозь мембрану проходят ионы и молекулы продуктов обмена (мочевина, мочевая кислота), а также различные токсические вещества, подлежащие удалению из организма. Аппарат представляет собой систему из плоских каналов, разделенных тонкими целлофановыми мембранами, по которым встречными потоками медленно движутся кровь и диализат – солевой раствор, обогащенный газовой смесью CO2 + О2 Аппарат подключается к кровеносной системе больного. Этим достигается очистка крови от азотистых шлаков при недостаточной функции почек, т.е. осуществляется регулирование химического состава крови.

3. Вредное проявление диффузии (Редкозубов А)

Презентация «Вредное проявление диффузии»

Дымовые трубы предприятий выбрасывают в атмосферу углекислый газ, оксиды азота и серы. Избыток углекислого газа в атмосфере опасен для живого мира Земли, нарушает круговорот углерода в природе, приводит к образованию кислотных дождей. Процесс диффузии играет большую роль в загрязнении рек, морей и океанов. Годовой сброс производственных и бытовых стоков в мире равен примерно 10 триллионов тонн.

Загрязнение водоёмов 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 в воде, 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.

Курильщики ежегодно "выкуривают”, т.е. выбрасывают в атмосферу 720 тонн синильной кислоты, 384000 тонн аммиака, 108000 тонн никотина, 600000 тонн дегтя и более 550000 тонн угарного газа. Общая масса окурков на Земле за год составляет 2520000 тонн. Табачный дым, окутывая Землю, задерживает ультрафиолетовые лучи. В среднем 25% всех видов веществ, содержащихся в табаке, сгорает и разрушается в процессе курения; 50% уходит в окружающую среду; 20% попадает в организм курильщика и только 5% остается в фильтре сигареты.

Температура табачного дыма на 35-40 градусов выше температуры воздуха, поступающего в рот при курении, что вызывает во рту довольно резкий перепад температур. Во время курения одной сигареты происходит 15-20 таких перепадов, что плохо отражается на состоянии зубной эмали: она трескается. Вот поэтому зубы курильщиков разрушаются раньше, чем зубы некурящих. В газовой фракции табачного дыма находится газообразный дёготь, который при охлаждении переходит в жидкое состояние, т.е. конденсируется. При этом он оседает на пальцах рук, зубах, стенках воздухоносных путей, лёгких, попадает в желудок. При выкуривании одной пачки сигарет курильщик производит около 1 грамма жидкого дёгтя

Учитель: (вывод)

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. Закрепление

Тест Распечатан на листах для каждого (5 мин)

1. Какое из приведенных ниже утверждений верно?

А) только газы состоят из молекул

Б) только жидкости состоят из молекул

В) все тела состоят из молекул

2. В каких телах диффузия, при одинаковых температурах, происходит быстрее?

А) в газах

Б) в жидкостях

В) в твердых телах

3. Что доказывает процесс диффузии?

А) что молекулы взаимодействуют между собой

Б) что молекулы состоят из атомов

В) что молекулы непрерывно хаотично движутся

4. Как зависит скорость протекания диффузии от температуры?

А) не зависит

Б) чем ниже температура вещества, тем меньше скорость

В) чем выше температура вещества, тем меньше скорость

5. Какое явление доказывает движение молекул веществ

А) броуновское движение

Б) механическое движение

В) среди ответов нет верного

6. Домашнее задание: параграф 9, задание №2.

Для любознательных – параграф 1 на стр. 172.