Чи залежить дифузія від температури
ü Розглянути явище дифузії
ü довести, що дифузія залежить від температури;
ü розглянути приклади дифузії в домашніх дослідах;
ü переконатися, що дифузія в різних речовинах відбувається по-різному.
Актуальність:; дифузія має велике значення в житті людини, тварин і рослин, а також в техніці
Я дуже люблю купатися з гелем для душу. А ще я люблю задавати питання. І одного разу я задумалася:
ü Чому гель у воді розчиняється?
ü Чому запах гелю жевріє навіть після купання?
Я задала ці питання своєму тьютору Валерії, а вона вимовила таємниче слово: «ДИФУЗІЯ» Я тут же почала шукати відповідь на нове питання: що ж це таке? За відповіддю ми звернулися за допомогою до вчителя фізики (не дарма ж ми в цьому році на заняттях гуртка стали з фізикою знайомитися). Ось що ми з Валерією почули.
ЯВИЩЕ ДІФФУЗІІ- ТЕОРІЯ.
Дифузія - це мимовільне перемішування дотичних речовин, що відбувається внаслідок хаотичного (безладного) руху молекул.
Ще одне визначення: дифузія (лат. Diffusio - поширення, розтікання, розсіювання) - процес перенесення матерії або енергії з області з високою концентрацією в область з низькою концентрацією.
Найвідомішим прикладом дифузії є перемішування газів або рідин (якщо в воду капнути чорнила, то рідина через деякий час стане рівномірно пофарбованої).
Дифузія відбувається в рідинах, твердих тілах і газах. Найбільш швидко дифузія відбувається в газах, повільніше в рідинах, ще повільніше в твердих тілах, що обумовлено характером теплового руху частинок в цих середовищах. Траєкторія руху кожної частинки газу є ламаною лінією, тому що при зіткненнях частинки змінюють напрямок і швидкість свого руху. століттями робочі зварювали метали і отримували сталь нагріванням твердого заліза в атмосфері вуглецю, не маючи ні найменшого уявлення про що відбуваються при цьому дифузійних процесах. Лише в 1896р. почалося вивчення проблеми.
Англійська металург Вільям Робертс -Аустін в простому експерименті виміряв дифузію золота в свинці. Він наплаву тонкий диск золота на кінець циліндра з чистого свинцю довжиною в 1 дюйм (2,45 см), помістив цей циліндр в піч, де підтримувалася температура близько 200 0 С, і тримав його в печі 10 днів. Виявилося, що до «чистому кінця» через весь циліндр пройшло цілком вимірне кількість золота. Це ще раз доводить. що швидкість дифузії дуже швидко зростає з підвищенням температури. Наприклад, цинк дифундує в мідь при 300 0 С майже в 100 мільйонів разів швидше, ніж при кімнатній температурі.
Дифузія молекул протікає дуже повільно. Наприклад, якщо шматочок цукру опустити на дно склянки з водою і воду не перемішувати, то пройде кілька тижнів, перш ніж розчин стане однорідним.
ЯВИЩЕ ДІФФУЗІІ- ПРАКТИКА.
Фізичне пояснення ми знайшли. Я зрозуміла, що дифузія простежується у багатьох домашніх процесах:
г) фарбування тканин;
д) прання речей і т.д.
І тут же, як зазвичай, вирішила познайомитися з таємницею ближче. Адже кожна дитина знає: щоб зрозуміти, треба «помацати». Чи можу я «помацати» дифузію?
Щоб спробувати знайти відповіді на мої запитання, приступила до етапу другого. Від теорії я перейшла до практики, тобто до дослідів.
Купаюся я в теплій воді. Гель для душа розчиняється в ній досить швидко. цікаво:
Чи залежить дифузія від температури?
Досвід -діффузія в рідини
Була досліджена швидкість розчинення кави і цукру в воді різної температури
При проведенні експерименту були використані два стакана- з холодною і гарячою водою. При заварюванні було з'ясовано, що в склянці з гарячою водою процес розчинення відбувався швидше.
Досвід з розчиненням забарвлених цукерок
Разом ми провели такий дослід. У ємність з холодною водою були поміщені 4 цукерки різного забарвлення. Ми засікли час. Тільки через 7 хвилин рідина почала фарбуватися
Далі в такий же ємності ми знову розклали цукерки, і додали гарячу воду. Явище дифузії проявилося через 1,5 хвилини.
Висновок. явище дифузії залежить від температури, при високій температурі воно проявляється швидше.
Досвід - дифузія в газах.
З дифузійними процесами в рідинах я розібралася. А як щодо запахів, тобто газів?
Коли я на кухні ріжу цибулю. готую вечерю, варю обід або готую маринад для заливки овочів (я дуже люблю готувати!), аромати з кухні поширюються по всій квартирі. Це теж завдяки дифузії
Запахи? Я люблю запахи!
Досвід з газами, що знаходяться під тиском
Я досліджувала залежність швидкості поширення аромату в кімнаті від температури:
з однієї кімнати в іншу аромат освіжувача повітря поширився за 20,53 сек;
потім я розбризкала освіжувач близько настільної лампи, час - 14,03 сек.
Висновок. Швидкість дифузії підвищується з температурою, так як при нагріванні збільшується швидкість руху молекул.
А ще саме запах приваблює комах так вони допомагають запиленню рослин. (Я люблю запахи рослин. Може, я комаха? Треба подумати на дозвіллі)
Досліди з марганцем (проникнення в залежності від щільності)
Були використані яблука різних сортів: «Грей» (2), «Антонівка» (1), «Джонатан» (3).
У яблук сорту «Антонівка» (1) проникнення марганцю було повільніше. Цей сорт яблук - зимовий, можливо він менш соковитий, а їх структура більш щільна.
Для проведення наступного досвіду використані наступні овочі: ріпа, морква, кабачок, картопля.
Через три години було виявлено, що проникнення марганцю в шинку, картоплі було більше, ніж в ріпі і моркви. Ріпа і морква мають структуру більш щільну, і глибина проникнення частинок марганцю була менше.
Висновок: Швидкість дифузії залежить від щільності дотичних матеріалів.
# 151; Вчені помітили закон,
Що якщо поруч близько два металу,
То через певний час, з кожної зі сторін,
Молекули підуть один до одного. І чимало.
А якщо компоненти слабший,
Молекули йдуть ще сміливіше.
Саме тому нам так легко працювати з пластиліном.
ДИФУЗІЯ І БЕЗПЕКА
Горючий газ-пропан, яким ми користуємося будинку для приготування їжі, не має кольору. Тому важко було б відразу зауважити витік газу. А при витоку, зарахунок дифузії, газ поширюється по всьому приміщенню, і ми відчуваємо його поширення по запаху. Тим часом, при певному співвідношенні газу з повітрям в закритому приміщенні утворюється суміш, яка може вибухнути. Наприклад, від запаленою сірники. Газ може викликати і отруєння людей.
Увага, будьте обережні, і неодмінно запам'ятайте номер газової служби 04!
Коли промені сонця потрапляють в кімнату, можна спостерігати своєрідний «танець пилинок».
З цього приводу Лукрецій Кар писав:
Ось подивися: всякий раз, коли сонячне світло проникає
В наші оселі, і морок прорізає своїми променями,
Безліч тел в порожнечі, ти побачиш, мелькаючи,
Метушаться взад і вперед в променистому сяйві світла.
Нібито у вічній боротьбі вони б'ються в битвах і битвах,
У сутички кидаються раптом по загонах, не знаючи спокою ...
У кімнатних порошинки, завдяки дифузії, містяться частинки цвілі, молекули важких металів, які містяться в меблів, оздоблювальних матеріалах і інших квартирних «благах цивілізації».
З легкістю справляються з токсичними речовинами, розчиненими в повітрі кімнат, кімнатні квіти: нефролепис, диффенбахія, молочай, плющ, пеларгонія, сансевьера і т. Д. І все це відбувається завдяки дифузії.
Всім відомий столітник (алое) здатний знизити кількість шкідливих мікробів в 4 рази, а кактус опунція в 6-7 разів зменшує чисельність цвілевих грибів в повітрі.
Тютюновий дим. покриття з лінолеуму шкодять нашому здоров'ю. Кімнатні рослини (фікус Бенджаміна, традесканція, хлорофітум) можуть поглинати і розкладати токсичні речовини.
Явище дифузії можна простежити не тільки в підручниках. Так ка я вчуся поки в 2 класі, ця сторона питання мене теж зацікавила. Ми з Валерією знайшли кілька цікавих сайтів, на яких розкривалися питання фізики для малюків. Вони допомогли нам розповісти моїм однокласникам про дифузії.
Завдання Григорія Остера
Чотирирічна Маша підкралася у мами за спиною до дзеркала і, діючи абсолютно безшумно, вилила собі на голову три флакона французьких парфумів.
ЯК МАМА, сидячи до Маші СПИНОЮ, здогадайтеся з того, що сталося?
Зустрілися одного разу двоє друзів-учня 2 «А» - Коля і Вітя. Давно вони не бачилися.
-А я вже фізику знаю, - хвалиться Коля.
-І я теж знаю, - каже Вітя. І стали вони один перед одним своїми знаннями хвалитися. Коля:
-Я знаю, що дрібна частка речовини-це молекула ".
-Подумаєш! Зате я знаю, що всі молекули складаються з атомів.
-А ти знаєш, що молекули можна побачити в мікроскоп?
-А ось ти, Коля, знаєш, що чим менше швидкість руху молекул, тим вище температура даного тел а?
-Ще б не знати! Це кожному відомо! А ти чув, що речовини можуть перебувати в трьох станах: рідкому, твердому і газоподібному.
Вітя:
-Звичайно, чув! Я навіть знаю їх властивості. Рідини зберігають форму, але змінюють обсяг, а тверді тіла не зберігають ні форми, ні об'єму. Гази змінюють форму і обсяг ".
Коля:
-Ну, тоді відповідай на моє запитання: чи однаково швидко протікає дифузія в газах, рідинах і твердих тілах?
Вітя:
Однаково. На то вона, брат, і дифузія.
При дифузії частки одного речовини проникають в проміжки між частинками іншої речовини. і речовини перемішуються. Ось чому гель так легко розчиняється в моїй ванні, а волосся довго зберігають його запах!
Дослідним шляхом я зрозуміла, що швидкість протікання дифузії збільшується з ростом температури.
Дифузія має велике значення в процесах життєдіяльності людини, тварин і рослин.
І-так! -я комаха. Вони-то точно не зможуть розповісти своїм друзям про явище дифузії! А чому людям подобаються або неприємні запахі- це вже біологічне дослідження. Думаю, цим я теж займуся.
У вас букет! І в кімнаті приємно,
Свічка горить - і теж ароматно.
Дифузія працює і тут,
Молекули квітів по кімнаті пливуть!
І.Г. Кирилова. Книга для читання з фізики. М. «Просвещение» 1986 р
В.А. Чуянов. Енциклопедичний словник юного фізика. М. «Педагогіка-Прес»