Дифузія у твердих рідких та газоподібних речовинах. Дифузія

Про таке поняття, як дифузія, чули всі люди. Це було однією з тем на уроках фізики у 7 класі. Незважаючи на те, що це явище оточує нас абсолютно скрізь, мало хто знає про нього. Що ж воно все-таки означає? В чому полягає його фізичний сенс , і як можна полегшити життя з його допомогою? Сьогодні ми з вами про це поговоримо.

Дифузія у фізиці: визначення

Це процес проникнення молекул однієї речовини між молекулами іншої речовини. Говорячи простою мовою, цей процес можна назвати змішуванням Під час цього змішування відбувається взаємне проникнення молекул речовини між собою. Наприклад, при приготуванні кави молекули розчинної кавипроникають у молекули води та навпаки.

Швидкість цього фізичного процесузалежить від наступних факторів:

Температура.
Агрегатний стан речовини.
Зовнішній вплив.

Що температура речовини, то швидше рухаються молекули. Отже, процес змішуваннявідбувається швидше за високих температур.

Агрегатний стан речовини найважливіший фактор . У кожному агрегатному стані молекули рухаються із певною швидкістю.

Дифузія може протікати у таких агрегатних станах:

Рідина.
Тверде тіло.

Швидше за все, у читача зараз виникнуть такі питання:

Які причини виникнення дифузії?
Де вона протікає швидше?
Як вона застосовується в реального життя?

Відповіді на них можна дізнатись нижче.

Причини виникнення

Абсолютно у всьому світі є своя причина. І дифузія не є винятком. Фізики чудово розуміють причини її виникнення. А як донести їх до звичайної людини?

Напевно, кожен чув про те, що молекули знаходяться в постійному русі. Причому цей рух є безладним і хаотичним, яке швидкість дуже велика. Завдяки цьому руху та постійному зіткненню молекул відбувається їхнє взаємне проникнення.

Чи є якісь докази цього руху? Звичайно! Згадайте, як швидко ви починали відчувати запах парфумів чи дезодоранту? А запах їжі, яку готує ваша мати на кухні? Згадайте, як швидко готується чай чи кава. Усього цього не могло бути, якби не рух молекул. Робимо висновок – основна причина дифузії полягає у постійному русі молекул.

Тепер залишається лише одне питання – чим же зумовлено цей рух? Воно зумовлене прагненням рівноваги. Тобто в речовині є області з високою та низькою концентрацією цих частинок. І завдяки цьому прагненню вони постійно рухаються з області з високою концентрацією низькоконцентровану. Вони постійно стикаються один з однимі відбувається взаємне проникнення.

Дифузія у газах

Процес змішування частинок у газах найшвидший. Він може відбуватися як між однорідними газами, і між газами з різною концентрацією.

Яскраві приклади з життя:

Ви відчуваєте запах освіжувача повітря завдяки дифузії.
Ви відчуваєте запах приготовленої їжі. Зауважте, його ви починаєте відчувати відразу, а запах освіжувача за кілька секунд. Це тим, що з високої температурі швидкість руху молекул більше.
Сльози, що у вас виникають при нарізанні цибулі. Молекули цибулі поєднуються з молекулами повітря, і ваші очі на це реагують.

Як протікає дифузія у рідинах

Дифузія у рідинах протікає повільніше. Вона може тривати від кількох хвилин до кількох годин.

Найяскравіші приклади з життя:

Приготування чаю чи кави.
Змішування води та марганцівки.
Приготування розчину солі чи соди.

У таких випадках дифузія протікає дуже швидко (до 10 хвилин). Однак якщо до процесу буде доданий зовнішній вплив, наприклад, розмішування цих розчинів ложкою, процес піде набагато швидше і займе не більше однієї хвилини.

Дифузія при змішуванні густіших рідин відбуватиметься набагато довше. Наприклад, змішування двох рідких металів може тривати кілька годин. Звичайно, це можна зробити за кілька хвилин, але в такому випадку вийде неякісний сплав.

Наприклад, дифузія при змішуванні майонезу та сметани буде протікати дуже довго. Однак, якщо вдатися до допомоги зовнішнього впливу, цей процес і хвилини не займе.

Дифузія у твердих тілах: приклади

У твердих тілах взаємне проникнення часток протікає дуже повільно. Цей процес може тривати кілька років. Його тривалість залежить від складу речовини та структури його кристалічних ґрат.

Досліди, що доводять, що дифузія у твердих тілах існує.

Злипання двох пластин різних металів. Якщо тримати ці дві пластини щільно одна до одної та під пресом, протягом п'яти років між ними буде шар, що має ширину 1 міліметр. У цьому невеликому шарі будуть молекули обох металів. Ці дві пластини будуть злиті докупи.
На тонкий свинцевий циліндр наноситься дуже тонкий шарзолото. Після чого ця конструкція міститься в піч на 10 днів. Температура повітря в печі – 200 градусів Цельсія. Після того як цей циліндр розрізали на тонкі диски, було добре видно, що свинець проникнув у золото і навпаки.

Приклади дифузії у навколишньому світі

Як ви вже зрозуміли, чим твердіше середовище, тим менша швидкість змішування молекул. Тепер поговоримо про те, де в реальному житті можна отримати практичну користь від цього фізичного явища.

Процес дифузії відбувається у житті постійно. Навіть коли ми лежимо на ліжку, дуже тонкий шар шкіри залишається на поверхні простирадла. А також у неї вбирається піт. Саме через це ліжко стає брудним, і його необхідно міняти.

Так, прояв цього процесу у побуті може бути таким:

При намазуванні олії на хліб вона вбирається в нього.
При засолюванні огірків сіль спочатку дифундує з водою, після чого солона водапочинає дифундувати з огірками. В результаті чого ми отримуємо найсмачнішу закуску. Банки необхідно закочувати. Це потрібно для того, щоб вода не випаровувалась. А точніше, молекули води не повинні дифундувати з молекулами повітря.
При миття посуду молекули води і засобу для чищення проникають в молекули шматочків їжі, що залишилися. Це допомагає їм відлипати від тарілки, і зробити її чистішою.

Прояв дифузії у природі:

Процес запліднення відбувається саме завдяки цьому фізичному явищу. Молекули яйцеклітини та сперматозоїду дифундують, після чого з'являється зародок.
Добриво ґрунтів. Завдяки використанню певних хімічних засобівабо компост грунт стає більш родючим. Чому так відбувається? Суть у тому, що молекули добрива дифундують із молекулами ґрунту. Після чого процес дифузії відбувається між молекулами ґрунту та кореня рослини. Завдяки цьому сезон буде врожайнішим.
Змішування виробничих відходів із повітрям сильно забруднює його. Через це в радіусі кілометра повітря стає дуже брудним. Його молекули дифундують із молекулами чистого повітряіз сусідніх районів. Саме так погіршується екологічна обстановка у місті.

Прояв цього процесу у промисловості:

Силікування – процес дифузійного насичення кремнієм. Він проводиться у газовій атмосфері. Насичений кремнієм шар деталі має не дуже високу твердість, але високу корозійну стійкість і підвищену зносостійкістьу морській воді, азотній, соляній у сірчаній кислотах.
Дифузія у металах під час виготовлення сплавів грає велику роль. Для отримання якісного сплаву необхідно виробляти сплави за високих температур і із зовнішнім впливом. Це значно прискорить процес дифузії.

Ці процеси відбуваються у різних галузях промисловості:

Електронна.
Напівпровідникова.
Машинобудування.

Як ви зрозуміли, процес дифузії може чинити на наше життя як позитивний, так і негативний ефект. Потрібно вміти керувати своїм життям та максимально використати користь від цього фізичного явища, а також мінімізувати шкоду.

Тепер ви знаєте, у чому суть такого фізичного явища, як дифузія. Вона полягає у взаємному проникненні частинок завдяки їхньому руху. А у житті рухається абсолютно все. Якщо ви школяр, то після прочитання нашої статті ви отримаєте оцінку 5. Успіхів вам!

Чи бачили ви колись полчища дрібних настирливих мошок, що безладно рояться над головою? Іноді здається, що вони ніби нерухомо висять у повітрі. З одного боку цей рій нерухомий, з іншого — комахи всередині нього безупинно рухаються то вправо, то вліво, то вгору, то вниз, постійно зіштовхуючись один з одним і розлітаючись знову в межах цієї хмари, ніби невидима сила утримує їх разом.

Рухи молекул мають схожий хаотичний характер, при цьому тіло зберігає стабільну форму. Такий рух називається тепловим рухом молекул.

Броунівський рух

У далекому 1827 відомий британський ботанік Роберт Броун за допомогою мікроскопа вивчав поведінку мікроскопічних частинок квіткового пилку у воді. Він звернув увагу на те, що частинки постійно рухалися в хаотичному порядку, що не піддається логічному поясненню, і цей безладний рух не залежав ні від руху рідини, в якій вони знаходилися, ні від її випаровування. Найдрібніші частинки пилку описували складні, загадкові траєкторії. Цікаво те, що інтенсивність такого руху не знижується з часом і не пов'язана з хімічними властивостямисередовища, а тільки збільшується, якщо зменшується в'язкість цього середовища або розміри частинок, що рухаються. Крім цього, великий вплив на швидкість руху молекул надає температура: що вона вище, тим частинки рухаються швидше.

Дифузія

Давним-давно люди зрозуміли, що це речовини у світі складаються з найдрібніших частинок: іонів, атомів, молекул, і з-поміж них є проміжки, і ці частки постійно і хаотично рухаються.

Наслідком теплового рухумолекул є дифузія. Приклади ми можемо спостерігати практично скрізь у повсякденному житті: і в побуті, і в живій природі Це поширення запахів, склеювання різноманітних твердих предметів, перемішування рідин.

Говорячи науковою мовоюдифузія - це явище проникнення молекул однієї речовини в проміжки між молекулами іншої речовини.

Гази та дифузія

Найпростіший приклад дифузії в газах - це досить швидке поширення повітря запахів (як приємних, і не дуже).

Дифузія в газах може бути вкрай небезпечною, через це явище блискавично протікає отруєння чадним та іншими отруйними газами.

Якщо дифузія в газах відбувається швидко, найчастіше за лічені секунди, дифузія в рідинах займає цілі хвилини і іноді навіть годинник. Це залежить від щільності та температури.

Одним з прикладів є дуже швидке розчинення солей, спиртів і кислот, короткий часутворюють однорідні розчини.

Дифузія у твердих тілах

В твердих тілахдифузія протікає найважче, при звичайній кімнатній чи вуличній температурі вона непомітна. У всіх сучасних і старих шкільних підручниках як приклад описаний досвід зі свинцевою та золотою платівками. Цей експеримент показав, що тільки через чотири роки в свинець проникло мізерно мало золота, а свинець проник у золото на глибину трохи більше п'яти міліметрів. Така відмінність обумовлена тим, що щільність свинцю набагато вища за щільність золота.

Отже, швидкість і інтенсивність дифузії над останню залежить від щільності речовини і швидкості хаотичного руху молекул, а швидкість, своєю чергою — від температури. Дифузія інтенсивніше і швидше протікає за більш високих температур.

Приклади дифузії у побуті

Ми навіть не замислюємося про те, що щодня практично щокроку зустрічаємо явище дифузії. Саме тому це явище вважається одним із найзначніших та найцікавіших у фізиці.

Один із найпростіших прикладів дифузії у побуті — розчинення цукру в чаї чи каві. Якщо в склянку з окропом помістити шматочок цукру, він через деякий час зникне безвісти, при цьому навіть об'єм рідини практично не зміниться.

Якщо уважно озирнутися довкола, можна знайти чимало прикладів дифузії, які полегшують наш побут:

розчинення прального порошку, марганцівки, солі;
розпилення освіжувачів повітря;
аерозолі для горла;
вимивання бруду із поверхні білизни;
змішування фарб художником;
замішування тіста;
приготування наваристих бульйонів, супів і підлив, солодких компотів і морсів.

У 1638 р., повернувшись з Монголії, посол Василь Старков підніс російському цареві Михайлу Федоровичу в подарунок майже 66 кг сушеного листя, що має дивний терпкуватий аромат. Ця засушена рослина дуже сподобалася москвичам, які жодного разу не пробували, і вони його із задоволенням досі вживають. Впізнали його? Звичайно, це чай, який заварюється завдяки явищу дифузії.

Приклади дифузії у навколишньому світі

Роль дифузії в навколишньому світі дуже велика. Одним із найважливіших прикладів дифузії є кровообіг у живих організмах. Кисень з повітря проникає в капіляри крові, розташовані в легенях, після чого розчиняється в них і розноситься по всьому організму. У свою чергу вуглекислий газ дифундує з капілярів до альвеол легень. Поживні речовини, що виділяються з їжі шляхом дифузії проникають у клітини

У трав'янистих видів рослин дифузія йде через усю їх зелену поверхню, у більших квітучих рослин- через листя та стебла, у чагарників та дерев – через тріщини в корі стовбурів та гілок та чечевички.

Крім того, прикладом дифузії в навколишньому світі є всмоктування води та розчинених у ній мінералів кореневою системою рослин із ґрунту.

Саме дифузія є причиною того, що склад нижнього шару атмосфери є неоднорідним і складається з кількох газів.

На жаль, у нашому недосконалому світі знайдеться зовсім небагато людей, які не знають, що таке ін'єкція, також відома як укол. Цей вид болючого, але ефективного лікуваннятакож заснований на явище дифузії.

Забруднення довкілля: ґрунту, повітря, водойм - це теж приклади дифузії в природі.

Ті, що тануть у синьому небі білі хмари, такі улюблені поетами всіх часів — теж вона — відома кожному учню середніх і старших класів дифузія!

Отже, дифузія — це те, без чого життя наше було б не просто важчим, а практично неможливим.

Вчитель фізики Ноздріна Л.Д.

Дифузія в газах, рідинах та твердих тілах.

Слайд 2

Цілі та завдання уроку

Основні положення МКТ;

Визначення дифузії;

Особливості процесу дифузії у різних середовищах.

Пояснювати явище дифузії виходячи з МКТ.

Слайд 3

Молекула – найменша частка речовини.
Михайло Васильович Ломоносов в 1745 розмежував поняття атом і молекула.
Молекули складаються з атомів.
Атом – найменша частка хімічного елемента.

Слайд 4

Три стани речовини

Розміри молекули порядку 10‾¹ºм

Повторимо

Слайд 5

"Один досвід я ставлю понад 1000 думок, народжених уявою"

М. В. Ломоносов

Джерела фізичних знань

Слайд 6

Броунівський рух

Роберт Броун в 1827 році, спостерігаючи під мікроскопом завись у вигляді рослинного пилку, виявив, що частинки знаходяться в безперервному русі, описуючи складні траєкторії.

Слайд 8

Дифузія спостерігається

У газах
У рідинах
У твердих тілах

Слайд 9

Ароматичні олії, смоли широко використовуються у парфумерній промисловості, лікувальній ароматерапії, для церковних потреб.

Дифузія газів у газах

Слайд 10

Дифузія газів у газах

Ароматичні речовини
Олії
Смоли
Пелюстки жасмину
Пелюстки троянд
Мірра
Ладане дерево

Слайд 11

Кого з нас не вражав запах весняної ночі? Ми могли відчувати запахи черемхи, акацій, бузку. Молекули пахучої речовини квітів дифундують у повітря.

Дифузія газів у газах

Слайд 12

Як тонізуючі культури зазвичай вживають чай, кава і какао.

Батьківщина чаю - Китай, кава - Африка, какао - Америка. Швидке поширення аромату цих напоїв пояснюється тим, що молекули пахучої речовини проникають між молекулами повітря.

Дифузія газів у газах

Слайд 13

Найчисленнішим способом спілкування комах здійснюється за допомогою нюхових хімічних засобів, які тварини використовують для захисту або привернення уваги.

Передача запахів здійснюється у вигляді дифузії.

Дифузія газів у газах

Слайд 14

Привабливі
Феромони, гормони.
Дифузія газів у газах
Аромати
Метелики
Травневі жуки
Хорьки
Клопи
Скунси
Відштовхувальні
Репеленти

Слайд 15

Ліси – легкі планети, які допомагають дихати усьому живому.

Міське повітря містить багато газоподібних речовин ( чадний газ, вуглекислий газ, оксиди азоту, сірка), отримані в результаті роботи промислового комплексу, транспорту та комунального господарства.

Процес очищення повітря лісом можна пояснити дифузією.

Дифузія газів у газах

Слайд 16

Природний горючий газ немає ні кольору, ні запаху.

Дифузія газів у газах

За рахунок дифузії газ поширюється по всьому приміщенню, утворюючи вибухонебезпечну суміш.

Слайд 18

Шляхи вирішення екологічної проблеми, пов'язаної з очищенням повітря:

1) фільтри на вихлопних трубах;

2) вирощування рослин уздовж доріг та навколо підприємств, що поглинають шкідливі речовини.

Дифузія газів у газах

Тополя

Слайд 19

Спостереження процесу дифузії молекул повітря та молекул нашатирного спирту(індикатором служить лакмусовий папірець, що фіксує наявність лужного середовища)

НАШ ЕКСПЕРИМЕНТ

Слайд 20

Спостереження розчинення диму від багаття у повітрі.

НАШ ЕКСПЕРИМЕНТ

Слайд 21

НАШ ЕКСПЕРИМЕНТ

Поширення запаху освіжувача повітря у приміщенні.

Слайд 22

Бджолина отрута - це безбарвна прозора рідина з ароматним запахом, що має високу біологічну активність.

Швидке проникнення бджолиної отрути пов'язане з біологічними процесами в організмі

(З рухом молекул отрути та їх взаємодією з міжклітинною рідиною сполучної тканини).

ДИФУЗІЯ РІДИНИ У РІДИНІ

Слайд 23

Для приготування чаю використовують квіти та листочки деяких рослин: жасмину, троянди, липи, материнки, м'яти, чебрецю та інших.

ДИФУЗІЯ РІДИНИ У РІДИНІ

Слайд 24

ДИФУЗІЯ РІДИНИ У РІДИНІ

Зелений
Чорний

У твердому стані колір чаю залежить від способу обробки листя.

Заварка чаю заснована на дифузії молекул води та барвника рослин.

Слайд 25

НАШ ЕКСПЕРИМЕНТ

Запрошуємо на чай.

Слайд 26

НАШ ЕКСПЕРИМЕНТ

Порівняння швидкості протікання дифузії при заварюванні чаю холодною та гарячою водою.

Процес дифузії пришвидшується із підвищенням температури; відбувається повільніше, ніж у газах.

Слайд 27

При додаванні часточки лимона чай стає світлішим.

НАШ ЕКСПЕРИМЕНТ

Колір чаю коричневий лише у нейтральному середовищі (у воді).

Слайд 28

НАШ ЕКСПЕРИМЕНТ

Для насичення кольору буряків у воді додається оцтова кислота.

Слайд 29

Запах солі, запах йоду.

Незлочинні і горді,

Рифи кам'яні морди

Виставляють із води…

Ю. Друніна

Щороку до атмосфери потрапляє 2 млрд. тонн солей.

Слайд 30

Зміг - жовтий туман, що отруює повітря, яким ми дихаємо.

Смог – основна причина дихальних та серцевих хвороб, ослаблення імунітету людини.

ДИФУЗІЯ ТВЕРДОГО ТІЛА В ГАЗАХ

Слайд 31

ДИФУЗІЯ ТВЕРДОГО ТІЛА В ГАЗАХ

Частинки, що зустрічаються у міському повітрі.

Пилок рослин
Мікроорганізми, їх суперечки
Сухий пісок
Вугільний пил
Цементний пил
Добриво
Азбест
Кадмій
Ртуть
Свинець
Оксид заліза
Оксид міді
Радіус частинок, мкм
20 – 60
1 - 15
200 - 2000
10 – 400
10 – 150
30 – 800
10 – 200
0,5-1
0,1-1
0,1-1

Слайд 32

Як пояснити процес соління овочів?

Слайд 33

ДИФУЗІЯ ТВЕРДОГО ТІЛА В РІДИНИ

Соління грибів

Слайд 34

Соління фруктів

ДИФУЗІЯ ТВЕРДОГО ТІЛА В РІДИНИ

При засолюванні кристали солі розпадаються на іони Na і Cl у водному розчині, безладно рухаються і займають проміжки між порами продуктів харчування.

Слайд 35

Приготування варення та компотів.

ДИФУЗІЯ ТВЕРДОГО ТІЛА В РІДИНИ

Слайд 36

Одержання цукру з буряків у промисловому виробництві

ДИФУЗІЯ ТВЕРДОГО ТІЛА В РІДИНИ

Слайд 37

Розчин кристалів перманганату калію у воді.

НАШ ЕКСПЕРИМЕНТ

Слайд 38

НАШ ЕКСПЕРИМЕНТ

Розчинення кристалів цукру у гарячій воді.

Слайд 39

Розчинення таблетки "Мукалтіна" у воді.

НАШ ЕКСПЕРИМЕНТ

Слайд 40

Приготування солоних огірків, квашеної капусти, солоної риби та сала в домашніх умовах.

НАШ ЕКСПЕРИМЕНТ

Слайд 41

Для надання залізним та сталевим деталям твердості, зносостійкості та межі міцності їх поверхні піддають дифузному насичення вуглецем (цементація)

Слайд 42

Англійський металург Вільям Робертс-Аустін вимірював дифузію золота у свинці, поміщаючи цей циліндр у піч при температурі близько 200 ° С на 10 днів.

Атоми золота рівномірно розподілялися по всьому свинцевому циліндрі.

Слайд 43

НАШ ЕКСПЕРИМЕНТ

Спостереження явища дифузії молекул перманганату калію та воску.

Слайд 44

НАШ ЕКСПЕРИМЕНТ

Результат за три тижні.
Минуло два місяці.
Молекули твердих тіл дифундують найповільніше.

Слайд 45

Причина дифузії – безладний рух молекул.
Швидкість дифузії залежить від того, в якому агрегатному стані знаходяться ті, що стикаються.
Дифузія швидко протікає у газах, повільніше у рідинах і дуже повільно у твердих тілах.
Процес дифузії прискорюється з підвищенням температури, зі зменшенням в'язкості середовища проживання і розмірів частинок.

Слайд 46

1. Який малюнок найбільш правильно показує краплю води у мікроскопі за сильного збільшення?

2. Маючи моделі частинок двох речовин, покажіть, що відбувається в речовині при їх мимовільному змішуванні.

3. Виберіть малюнок, на якому напрямок стрілок правильно вказує напрямок руху двох частинок у речовині.

Опишіть, як частинки рухаються в речовині.

З якими танцями чи мелодіями можна порівняти рух частинок пальми, що росте в Африці, та частинок кедра, що росте в Сибіру?

Слайд 47

Всі знають, як корисний ріпчаста цибуля. Але при його розрізанні ми проливаємо сльози. Поясніть чому?

Це пояснюється явищем дифузії. Воно розчиняється в рідині слизової оболонки ока, виділяючи сірчану кислоту, яка і дратує слизову оболонку ока.

Слайд 48

Середній рівень: 1. У якому розсолі – гарячому чи холодному – швидше засоляться огірки?

2. Чому тканину, пофарбовану недоброякісною фарбою, не можна у мокрому стані тримати в дотику до світлих білизни?

Достатній рівень: 1. Чому дим від багаття, піднімаючись нагору, швидко перестає бути видимим навіть у безвітряну погоду?

2. Чи поширюватимуться запахи в герметично закритому підвальному приміщенніде зовсім немає протягів?

Високий рівень: 1. Відкриту посудину з ефіром врівноважили на терезах і дали спокій. Через деякий час рівновага ваг порушилася. Чому?

2. Яке значення має дифузія для процесів дихання людини та тварин?

Слайд 49

1. Параграф №9, питання до параграфу;

2. Експериментальне завдання (описати явища дифузії, що спостерігаються вдома).

3. Відповісти письмово на запитання:

Чому солодкий сироп набуває згодом смаку фруктів? (середній рівень)

Чому солона оселедець, після того як її залишили на деякий час у воді, стає менш солоною? (достатній рівень)

Чому при склеюванні та паянні застосовують рідкий клей та розплавлений припій? ( високий рівень)

Слайд 50

Слайд 51

1. СемкеА.І. "Нестандартні завдання з фізики", Ярославль: Академія розвитку,2007.

2. Шустова Л.В., Шустов С.Б. « Хімічні засадиекології ». М.: Просвітництво,1995.

3. Лукашик В.І. Задачник із фізики 7-8кл. М: Просвітництво,2002.

4. Кац Ц.Б. Біофізика під час уроків фізики. М: Просвітництво,1998.

5. Енциклопедія Фізика. М: Аванта +,1999.

6. Богданов К.Ю. Фізик у гостях у біолога. М: Наука,1986.

7. Єнохович А.С. Довідник із фізики. М: Просвітництво, 1990.

8. Ольгін О. І. Досліди без вибухів. М: Хімія,1986.

9. Ковтунович М.Г. «Домашній експеримент із фізики 7-11 класи». М: Гуманітарний видавничий центр, 2007.

10. Internet-ресурси.

Література

Переглянути всі слайди

Численні досліди показують, що молекули всіх тіл безперервно рухаються. Розглянемо один із них.

У скляну посудину наливають водний розчин мідного купоросу. Цей розчин має темно-блакитний колір, він важчий за воду. Поверх розчину в посудину дуже обережно, щоб не змішати рідини, наливають чисту воду. На початку досвіду видно різку межу розділу між водою та розчином мідного купоросу.

Посудину залишають у спокої та продовжують спостерігати за кордоном поділу рідин. За кілька днів виявляють, що межа розділу розпливлася. Тижня через дві межі, що відокремлювала одну рідину від іншої, зникає, в посудині утворюється однорідна рідина блідо- блакитного кольору (див. кольорове вклеювання I, внизу). Отже рідини перемішалися.

Явище, у якому речовини самі собою змішуються друг з одним, називають дифузією.

Це пояснюють так (рис. 16). Спочатку обмінюються місцями внаслідок свого руху окремі молекули води та мідного купоросу, що знаходяться біля межі поділу цих рідин. Кордон стає розпливчастим, оскільки молекули мідного купоросу потрапляють у нижній шар води та, навпаки, молекули води потрапляють у верхній шаррозчину мідного купоросу Потім частина цих молекул обмінюється місцями з молекулами, що у наступних шарах. Кордон розділу рідин стає ще більш розпливчастим.Оскільки молекули рухаються безперервно і безладно, цей процес призводить до того, що вся рідина в посудині стає однорідною.

У газах дифузія відбувається швидше, ніж у рідинах.Якщо в кімнату внести якусь пахучу речовину, наприклад нафталін, то дуже скоро його запах відчуватиметься у всій кімнаті. Отже, всюди проникають молекули нафталіну – відбувається дифузія. Молекули нафталіну, стикаючись з молекулами повітря і рухаючись на всі боки безладно, розлітаються по кімнаті в усіх напрямках.

Явище дифузії відбувається у твердих тілах, але дуже повільно.В одному з дослідів гладко відшліфовані пластини свинцю та золота поклали одна на одну та стиснули вантажем. При звичайній кімнатній температурі(близько 20 ° С) за 5 років золото і свинець зрослися, взаємно проникнувши один в одного на відстані 1 мм. Вийшов тонкий шар із сплаву золота зі свинцем.

Дифузія має велике значенняу житті людини та тварин. Так, наприклад, кисень із навколишнього середовища завдяки дифузії проникає всередину організму через шкіру людини. Поживні речовини завдяки дифузії проникають із кишечника в кров тварин.

Дифузія відбувається і при спаюванні металевих деталей.

Запитання. 1.Що таке дифузія? Опишіть досвід, у якому спостерігають дифузію рідин. 2. Як пояснюється дифузія з погляду молекулярної будови речовини? 3. При яких процесах та як відбувається дифузія в організмі людини та тварин?

Вправа. 1.На якому явищі ґрунтується засолювання огірків, капусти, риби та інших продуктів? 2. У воді річок, озер та інших водойм завжди містяться молекули газів, що входять до складу повітря. Завдяки якому явищу потрапляють ці молекули у воду? Чому вони проникають до дна водойми? Опишіть, як відбувається перемішування повітря з водою. 1 2 3

Завдання. 1.Налийте у склянку холодної водиі опустіть на дно його шматочок марганцівки. Не перемішуючи воду, визначте, через який час молекули марганцівки потраплять у верхній шар води. Поясніть явище, що спостерігається. 2. Налийте у дві склянки за однаковою кількістю води. Один з них поставте в тепле місце, інший - у холодне (у холодильник, за вікно, у сіни). Через деякий час опустіть на дно кожної склянки по шматочку грифеля від «хімічного» олівця (або крупинку марганцівки). Поставте склянки на колишні місця. Вранці та ввечері відмічайте положення кордону забарвленої та чистої води у цих двох склянках. На підставі зробленого досвіду зробіть відповідний висновок. 3. Прочитайте наприкінці підручника параграф «Броунівський рух».

Для того, щоб цукор у чаї розчинився швидше, його потрібно розмішати. Але, виявляється, якщо цього не робити, то все одно за деякий час весь цукор розчиниться, і чай стане солодким. У ході цього уроку ви дізнаєтеся, що таке мимовільне перемішування речовин пояснюється безперервним хаотичним рухом молекул, а називається дифузією.

Тема: Початкова інформація про будову речовини

Урок: Дифузія

У нашому повсякденному житті іноді не помічаємо деяких фізичних явищ. Наприклад, хтось відкрив флакон із духами, і ми, навіть перебуваючи на великій відстані, відчуємо цей запах. Піднімаючись сходами до своєї квартири, ми можемо відчути запах їжі, приготовленої вдома. Ми опускаємо в склянку з гарячою водою пакетик із заваркою для приготування чаю, і навіть не помічаємо, як заварювання фарбує всю воду у чашці.

Рис. 1. Хоча чайна заварка знаходиться всередині пакетика, вона забарвлює всю воду в чашці.

Всі перелічені явища пов'язані з одним і тим самим фізичним явищем, яке називається дифузією. Відбувається вона тому, що молекули однієї та іншої речовини взаємно проникають одна між одною.

Дифузія - це мимовільне взаємне проникнення молекул однієї речовини у проміжки між молекулами іншої.

У цьому визначенні важливим є кожне слово: і мимовільне, і взаємне, проникнення, і молекул.

Якщо налити в посудину розчин мідного купоросу (блакитного кольору), а зверху акуратно, не допускаючи перемішування, налити чисту воду, можна помітити, що спочатку досить чітка межа між водою і мідним купоросом згодом стає дедалі розмитою. Якщо продовжувати досвід протягом тижня, ця межа зникне, і рідина в посудині стане рівномірно забарвленою.

Рис. 2. Дифузія розчину мідного купоросу у воді

Значно швидше відбувається процес дифузії у газах. Візьмемо циліндричну скляну посудину без дна і прикріпимо до неї внутрішньої поверхнівертикальні смужки універсального індикаторного паперу. Ці смужки мають здатність змінювати свій колір під дією пари деяких речовин. Наллємо невелику кількість такої речовини на дно чашки і помістимо в цю чашку циліндричну посудину. Ми побачимо, що спочатку індикаторні смужки змінять свій колір у нижній частині, але вже через 10-20 секунд смужки набудуть яскраво-синього забарвлення по всій довжині. Це означає, що повітря та газоподібна речовина мимоволі перемішалися між собою, тобто сталося взаємне проникнення молекул однієї речовини у проміжки між молекулами іншої, отже, відбулася дифузія.

Рис. 3. В результаті дифузії парів летючої речовини забарвлення смужок індикаторного паперу змінюється спочатку внизу, а потім по всій довжині

Виявляється, швидкість дифузії певних речовин можна проводити. Щоб переконатися в цьому, візьмемо дві склянки, одну з гарячою, а іншу з холодною водою. Насипаємо в обидві склянки однакову кількість розчинної кави. В одній зі склянок дифузія піде набагато швидше. Як підказує вам життєвий досвід, дифузія відбувається тим швидше, що вища температура диффундирующих речовин.

Рис. 4. Вода у правій склянці має вищу температуру, і тому дифузія розчинної кави в ній відбувається швидше

Що температура речовин, то швидше відбувається дифузія.

Чи може відбуватися дифузія у твердих тілах? На перший погляд – ні. Але досвід дає інший у відповідь це питання. Якщо поверхні двох різних металів (наприклад, свинцю та золота) добре відполірувати та щільно притиснути один до одного, то взаємне проникнення молекул металів можна зареєструвати на глибину близько одного міліметра. Щоправда, для цього буде потрібно кілька років.