Диффузия вокруг нас. Автор: Соломонов Виктор. Работа №348382

Муниципальное общеобразовательное учреждение – Лицей №2

Исследовательская работа на тему

«Диффузия вокруг нас»

Выполнил: Соломонов Виктор, учащийся 6 класса

Руководитель:

Ружьева Татьяна Валерьевна учитель физики

г. Саратов

2022 год

Содержание

I. Введение……………………………………………………………… 3

1.1.Определение диффузии…………………………………..………… 3

1.2.История открытия диффузии………………………………………. 4
II. Явление диффузии, его сущность ………………………………. 5

2.1.Описание процесса диффузии…………………………………….. 6

2.2.Объяснение явления диффузии…………………………………… 6
III. Значение диффузии ……………………………………………… 7

3.1.Роль диффузия в природе…………………………………………. 6

3.2. Влияние  диффузии  на жизнедеятельность человека………….. 8

IV. Практическая часть …………………………………………….. 10

V. Заключение ……………………………………………………... 11

VI.Список использованной литературы ……………………..…… 12

Введение.

Определение диффузии.

В нашей повседневной жизни мы иногда не замечаем некоторых физических явлений. Например, кто-то открыл флакон с духами, и мы, даже находясь на большом расстоянии, почувствуем этот запах. Поднимаясь по лестнице к своей квартире, мы можем ощутить запах пищи, приготовленной дома. Мы опускаем в стакан с горячей водой пакетик с заваркой для приготовления чая, и даже не замечаем, как заварка окрашивает всю воду в чашке.

В моей работе  речь пойдет о диффузии.

Диффузия (лат. diffusio — распространение, растекание, рассеивание, взаимодействие) — явление, при котором происходит взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого.

Задачи:

Методы:

3.Проведение экспериментов.

1.2. История открытия диффузии.

В 1827 Броун проводил исследования пыльцы растений. Он, в частности, интересовался, как пыльца участвует в процессе оплодотворения. Как-то он разглядывал под микроскопом выделенные из клеток пыльцы североамериканского растения Clarkia pulchella (кларкии хорошенькой) взвешенные в воде удлиненные цитоплазматические зерна. Неожиданно Броун увидел, что мельчайшие твердые крупинки, которые едва можно было разглядеть в капле воды, непрерывно дрожат и передвигаются с места на место. Он установил, что эти движения, по его словам, «не связаны ни с потоками в жидкости, ни с ее постепенным испарением, а присущи самим частичкам».

Наблюдение Броуна подтвердили другие ученые. Мельчайшие частички вели себя, как живые, причем «танец» частиц ускорялся с повышением температуры и с уменьшением размера частиц и явно замедлялся при замене воды более вязкой средой. Это удивительное явление никогда не прекращалось: его можно было наблюдать сколь угодно долго. Поначалу Броун подумал даже, что в поле микроскопа действительно попали живые существа, тем более что пыльца – это мужские половые клетки растений, однако так же вели частички из мертвых растений, даже из засушенных за сто лет до этого в гербариях. Тогда Броун подумал, не есть ли это «элементарные молекулы живых существ», о которых говорил знаменитый французский естествоиспытатель Жорж Бюффон (1707–1788), автор 36-томной Естественной истории. Это предположение отпало, когда Броун начал исследовать явно неживые объекты; сначала это были очень мелкие частички угля, а также сажи и пыли лондонского воздуха, затем тонко растертые неорганические вещества: стекло, множество различных минералов. «Активные молекулы» оказались повсюду: «В каждом минерале, – писал Броун, – который мне удавалось измельчить в пыль до такой степени, чтобы она могла в течение какого-то времени быть взвешенной в воде, я находил, в больших или меньших количествах, эти молекулы».

Надо сказать, что у Броуна не было каких-то новейших микроскопов. В своей статье он специально подчеркивает, что у него были обычные двояковыпуклые линзы, которыми он пользовался в течение нескольких лет. И далее пишет: «В ходе всего исследования я продолжал использовать те же линзы, с которыми начал работу, чтобы придать больше убедительности моим утверждениям и чтобы сделать их как можно более доступными для обычных наблюдений».

Явление диффузии, его сущность

.

Описание процесса диффузии.

Как мы знаем, молекулы любого вещества находятся на некотором расстоянии друг от друга и беспрерывно хаотично движутся. Именно поэтому отдельные молекулы, например аммиака, хаотично перемещаясь, проникают в промежутки между молекулами воздуха, сталкиваются с ними и, таким образом, перемещаются все дальше и дальше от источника, т.е. от открытой пробирки с аммиаком. Это движение носит непрерывный и беспорядочный характер. Сталкиваясь с молекулами газов, входящих в состав воздуха, молекулы аммиака много раз меняют направление своего движения и, беспорядочно перемещаясь, разлетаются по всей комнате. Это и есть явление диффузии. 

Диффузия в газах и жидкостях происходит легче и быстрее, чем диффузия в твердых телах, так как молекулы в газах и жидкостях, соответственно, движутся свободнее, и расстояние между ними больше, чем в твердом теле. 

Движения частиц при диффузии совершенно случайны, все направления смещения равновероятны.

Объяснение процесса диффузии.

Так как частицы движутся и в газах, и в жидкостях, и в твердых телах, то в этих веществах возможна диффузия. Диффузия – перенос вещества, обусловленный самопроизвольным выравниванием неоднородной концентрации атомов или молекул разного вида. Если в сосуд впустить порции различных газов, то через некоторое время все газы равномерно перемешиваются: число молекул каждого вида в единице объёма сосуда станет постоянным, концентрация выравнивается.

Диффузия объясняется так. Сначала между двумя телами чётко видна граница раздела двух сред (рис.1а). Затем, вследствие своего движения отдельные частицы веществ, находящихся около границы, обмениваются местами.

Граница между веществами расплывается (рис.1б). Проникнув между частицами другого вещества, частицы первого начинают обмениваться местами с частицами второго, находящимися во всё более глубоких слоях. Граница раздела веществ становится ещё более расплывчатой. Благодаря непрерывному и беспорядочному движению частиц этот процесс приводит в конце концов к тому, что раствор в сосуде становится однородным (рис.1в).

а) б) в)

Рис.1. Объяснение явления диффузии.

Скорость диффузии растет с увеличением температуры.

Значение диффузии.

Летом, 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.

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 чувствуют запах крови на расстоянии нескольких километров, также как и рыбы пираньи.

Экология окружающей среды ухудшается за счёт выбросов в атмосферу, в воду химических и прочих вредных веществ, и это всё распространяется и загрязняет огромные территории. А вот деревья выделяют кислород и поглощают углекислый газ с помощью диффузии.

На принципе диффузии основано перемешивание пресной воды с соленой при впадении рек в моря. Диффузия растворов различных солей в почве способствует нормальному питанию растений.

Во всех приведенных примерах мы наблюдаем взаимное проникновение молекул веществ, т.е. диффузию. На этом процессе основаны многие физиологические процессы в организме человека и животных: такие как дыхание, всасывание и др. В общем, диффузия имеет большое значение в природе, но это явление также вредно в отношении загрязнения окружающей среды.

Практическая часть.

Исследование диффузии в жидкости.

Опыт 1. Возьмем стакан с чистой водой, аккуратно с помощью трубки на дно стакана нальем медный купорос, вначале видна четкая граница раздела между водой и раствором. Через некоторое время граница раздела расплывается, а затем совсем исчезает. В сосуде образуется однородная голубая жидкость. Жидкости перемешались.

Опыт 2. Два стакана, один с холодной водой, другой с горячей. Бросим в них пакетики с чаем. В стакане с горячей водой чай заварился быстрее.

Вывод: скорость протекания диффузии зависит от температуры, чем выше температура, тем быстрее протекает процесс.

Исследование диффузии в газах.

Опыт 3. Картофель разрежем на две части. На одну часть капнем йод, так как картофель содержит крахмал, то йод окрасит его в темно-синей цвет. На дно стакана положим вату, смоченную йодом, и накроем стакан второй половинкой картофеля. Через 30 мин на картофеле появился темно-синий круг.

Вывод: произошла возгонка йода, пары йода про диффундировали в картофель.

Из проведенных опытов можно сделать вывод: Диффузия происходит в жидкостях, твердых телах и газах. Наиболее быстро диффузия происходит в газах, медленнее в жидкостях, ещё медленнее в твёрдых телах, что обусловлено характером теплового движения частиц в этих средах.

V. Заключение.

В нашей жизни велика роль  диффузии . Благодаря  диффузии  растение получает минеральные вещества  и  воду из почвы.

Без этого явления не было бы  и  животного мира.  Диффузия  влияет не только на физиологические процессы, происходящие в организме животных: таких как, например, регуляция солевого баланса.

Большую роль играют диффузные процессы в снабжении природных водоёмов  и  аквариумов кислородом. Кислород попадает в более глубокие слои воды в стоячих водах за счёт  диффузии  через их свободную поверхность.

На явлении  диффузии  основаны многие физиологические процессы, происходящие в организме человека: такие как дыхание, всасывание питательных веществ в кишечнике  и  др. Мы можем защитить себя от многих болезней путем приема лекарств, которые усваиваются организмом тоже благодаря  диффузии .

VI. Список литературы.

1. А. Е. Гуревич, Д. А. Исаев, Л. С. Понтак. Естествознание 5-6 класс– М.: Дрофа, 2020.

2. Перышкин А.В.Физика 7 класс. – М.: Дрофа, 2020.

3. Прохоров А.М. Физический энциклопедический словарь. 1995 г.

4. Рыженков А. П.Физика Человек Окружающая среда. М.:Просвещение, 1996. – 48 с.

5. Шахмаев Н.М.и др.Физика 7.М.:Мнемозина,2007.

6. Энциклопедия для детей.Т.19. Экология: В 33 т./ Гл. ред. Володин В. А. – М.: Аванта +, 2004.

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