Дифузия в природата и в човешкия живот. Дифузията играе огромна роля в природата, в човешкия живот и в технологиите.

Целта на урока:

• да формират у учениците представа за явлението дифузия;
• показват значението на явлението дифузия в природата, технологиите и ежедневието.
• помагат да се разбере степента на вредата от тютюнопушенето за човешкото здраве и околната среда с помощта на физически явления и модели;
• убедете учениците в необходимостта здрав образживот;

Задачи:

Образователни:форма:

• идеята за дифузията като явление на смесване на вещества поради движението на молекулите.
• идеята, че дифузията се наблюдава в твърди, течни и газообразни състояния на материята;
• представа за значението на дифузията в природата и в ежедневието.

Образователни:

• научете се логически правилно да изразявате мислите си, използвайки физически и математически език;
• развиват умения за наблюдение;
• развийте способността да анализирате хода на експеримента, да правите сравнения въз основа на него, да подчертавате основното и да формулирате логически заключения;
• развиват способността за работа с високо темпо.

Образователни:

• да развият способността да използват теоретичните знания, за да разберат същността на явленията, срещащи се в природата и в ежедневието.
• повишаване нивото на екологично и естетическо възпитание на учениците.

Оборудване за урока:Петри, калиев перманганат, пинсети, пластмасови чаши, кафе, студена и топла вода.

компютър.

По време на часовете

1. Организационен момент.

Готовност на класа за урока.

2. Формулиране на целта на урока.

Днес ще научим за много интересни и важен феноменв живота ни, свързани с молекулярна структуравещества. Феноменът, с който ще се запознаем играе много важна роля в живата и неживата природа, в ежедневието, ще разберем дали здравето ни е свързано с понятието дифузия и как? Сблъскваме се с това явление на всяка крачка, всеки ден, без да се замисляме. Това явление се нарича "дифузия".

Отворете тетрадките си и запишете темата и датата на урока.

3. Актуализиране на основни знания.

Нека си припомним какво вече научихте за структурата на веществата в предишните уроци.

Провежда се фронтално проучване:

Кога възникват първите предположения за структурата на материята?

Какви експерименти потвърждават, че веществата се състоят от отделни частици?

Как се променя обемът на тялото при промяна на разстоянието между частиците?

Какво е молекула?

Какво знаете за молекулните размери?

От какви частици са изградени молекулите?

Еднакви ли са молекулите на едно и също вещество? Различни вещества?

4. Нов материал

1) Концепцията за дифузия.

Учител: (чете откъс от произведението на Владимир Солухин) „Третият лов“.

Относно чесъна.

Много пъти съм виждал в книгите да се споменава чесновата гъба или по-просто казано чесновата гъба. Говореше се, че тази гъба има мирис на чесън и от нея могат да се приготвят различни подправки и сосове за месни ястия.

...Откъснах машинално една гъба, машинално я разтрих между пръстите си и изведнъж между мокрите смърчове, ухаещи на смола и борови иглички, се разнесе като облак отчетлива силна миризма на пресен чесън. Беше толкова неочаквано... Миризмата от кошницата беше все едно не бяха гъби, а счукан чесън...

...Онзи ден се прибрах с изключителна плячка. Беше страшно да се слагат гъби в тиган. Но противно на очакванията, се оказа много пикантно и ароматно ястие.

След като прочетете пасажа, се задава въпросът: Защо мислите, че всяка храна ще мирише на чесън?

Въз основа на предположенията и отговорите на учениците учителят прави пояснение: Молекулите на веществата се движат и проникват една в друга.

Определението за дифузия е дадено:

Явлението, при което възниква взаимно проникване на молекули на едно вещество между молекулите на друго, се нарича дифузия.

2) причини и модели на дифузия.

Нека разгледаме дифузията в газовете. Нека проведем експеримент. Пръскаме дезодорант в класната стая.

Момчета, подушихте ли дезодоранта?

Защо е възможно миризмите да се разпространяват в космоса?

Разпространението на миризми е възможно поради движението на молекулите на веществата. Това движение е непрекъснато и безредно. Сблъсквайки се с молекулите на газовете, които изграждат въздуха, молекулите на дезодоранта многократно променят посоката на движение и, движейки се произволно, се разпръскват из цялата стая.

Моля, направете заключение за причината за дифузията.

Причина за дифузия: молекулите на дадено вещество са в непрекъснато и произволно движение.

Нека напишем това твърдение в нашата тетрадка.

Наблюдавахме процеса на дифузия в газовете. Възможна ли е дифузия в течности?

На вашите маси има петриеви блюда с вода. Капнете няколко кристалчета калиев перманганат във водата. Не забравяйте за мерки за безопасност: Избягвайте контакт на кожата и лигавиците с кристали калиев перманганат.

какво наблюдаваш

Бързо ли се разтварят кристалите на калиев перманганат? Защо?

Какво кара кристалите на калиев перманганат да се разтварят във вода?

Възможен ли е процесът на дифузия в твърди тела?

Ще ви дам пример. Ако полирани плочи от олово и злато се поставят една върху друга и се компресират с тежест, тогава при обикновена стайна температура (около 20 ° C) след 5 години златото и оловото ще проникнат взаимно на разстояние само около 1 мм.

Какъв извод може да се направи от дадения пример?

Дифузия в твърди веществастава изключително бавно.

Защо мислиш?

Нека да видим как протича дифузия в твърди тела в природата.

Какъв извод може да се направи от резултатите от разглеждането на дифузията в газове, течности и твърди вещества?

Молекули на вещества, открити във всяка агрегатно състояние, се движат непрекъснато, т.е. Дифузията възниква в газове, течности и твърди вещества.

Какво може да се каже за скоростта на дифузия в различни състояния на материята?

Молекулите на газа са свободни, тъй като разстоянието между молекулите е много по-голямо от размера на молекулите и те се движат с високи скорости. Молекулите на течностите са подредени също толкова произволно, колкото и в газовете, но те са много по-близо една до друга и следователно взаимодействат една с друга по-силно, отколкото в газовете. Всяка молекула, заобиколена от съседни молекули, сякаш отбелязва времето на едно място и бавно се движи в течността. Молекули твърди веществаподредени в строг ред, образувайки пространствена решетка, която осигурява запазването на формата и обема на твърдото тяло. Частици от твърдо тяло се колебаят около равновесно положение, което остава непроменено за много дълго време. Дифузията протича най-бързо в газове, най-бавно в течности и най-бавно в твърди вещества.

Така се запознахме с един от законите на дифузията:

1. Дифузията се извършва във вещества в различни агрегатни състояния, но с различна скорост. Дифузията протича най-бързо в газове, най-бавно в течности и най-бавно в твърди вещества.

Запишете това твърдение в тетрадката си.

Нека направим още един експеримент:

Налейте еднакво количество вода в две еднакви чаши, но с различна температура. . Помня относно предпазните мерки.

Пуснете няколко зърна разтворимо кафе в чаши. Гледайте какво става.

Има ли тук феномен на дифузия? Защо?

Какво можете да кажете за скоростта на дифузия в чаша студена вода и чаша топла вода?

Скоростта на дифузия се увеличава с повишаване на температурата, тъй като молекулите на взаимодействащите тела започват да се движат по-бързо.

Процесът на дифузия протича по-бързо с повишаване на телесната температура.

Запишете това твърдение в тетрадката си.

3. Приложение на дифузия.

Студентски съобщения:

1. Ролята на дифузията в храносмилането и дишането при човека .(Кривоносова А)

Презентации:

1." Ролята на дифузията в човешкото храносмилане и дишане"

Процес на засмукване хранителни веществав червата е възможно поради дифузия.

Как диша човек? При човека в дишането участва цялата повърхност на тялото - от най-дебелия епидермис на петите до окосмения скалп. Кожата на гърдите, гърба и корема диша особено интензивно. Интересното е, че тези участъци от кожата са значително по-интензивни от белите дробове по отношение на интензивността на дишането. При същия размер на дихателната повърхност кислородът може да се абсорбира тук с 28% и да се освободи въглероден двуокисдори 54% повече отколкото в белите дробове. В целия дихателен процес обаче участието на кожата е незначително в сравнение с белите дробове, тъй като общата повърхност на белите дробове, ако разширите всичките 700 милиона алвеоли, микроскопични мехурчета, през стените на които се извършва обмен на газ между въздух и кръв, е около 90-100 квадратни метра и общата повърхност на човешката кожа е около 2 квадратни метра, тоест 45-50 пъти по-малко.

Благодарение на дифузията кислородът от белите дробове прониква в кръвта на човека, а от кръвта в тъканите.

2. Приложение на дифузията в медицината. Устройство за изкуствен бъбрек

Преди повече от 30 години немският лекар Уилям Колф използва устройство за "изкуствен бъбрек". Оттогава се използва: за спешна хронична помощ при остра интоксикация; за подготовка на пациенти с хронична бъбречна недостатъчност за бъбречна трансплантация; за дългосрочно (10-15 години) поддържане на живота на пациенти с хронично бъбречно заболяване.

Използването на апарат за изкуствен бъбрек става все по-скоро терапевтична процедура, апаратът се използва както в клиниката, така и у дома. С помощта на апарата реципиентът е подготвен за първата в света успешна бъбречна трансплантация, извършена през 1965 г. от академик Б.В. Петровски.

Устройството представлява хемодиализатор, при който кръвта влиза в контакт с физиологичен разтвор през полупропусклива мембрана. Поради разликата в осмотичното налягане, йони и молекули на метаболитни продукти (урея, пикочна киселина), както и различни токсични вещества, които трябва да бъдат отстранени от тялото, преминават през мембраната от кръвта в солевия разтвор. Устройството представлява система от плоски канали, разделени от тънки целофанови мембрани, през които кръвта и диализатът - физиологичен разтвор, обогатен с газова смес от CO2 + O2 - бавно се движат в насрещни потоци.Апаратът е свързан към кръвоносната система на пациента. Така се постига пречистване на кръвта от азотни отпадъци при недостатъчна бъбречна функция, т.е. се извършва регулиране химичен съставкръв.

3. Вредна проява на дифузия (Редкозубов А)

Презентация „Вредни прояви на дифузия“

Комините на предприятията отделят в атмосферата въглероден диоксид, азотни оксиди и сяра. Излишният въглероден диоксид в атмосферата е опасен за живия свят на Земята, нарушава въглеродния цикъл в природата и води до образуването на киселинни дъждове. Процесът на дифузия играе голяма роля в замърсяването на реките, моретата и океаните. Годишното изхвърляне на промишлени и битови отпадъчни води в света е приблизително 10 трилиона тона.

Замърсяването на водоемите води до изчезването на живота в тях, а водата, използвана за пиене, трябва да се пречиства, което е много скъпо. Освен това в замърсената вода има химична реакцияс отделяне на топлина. Температурата на водата се повишава и съдържанието на кислород във водата намалява, което е лошо за водните организми. Поради повишаването на температурата на водата много реки вече не замръзват през зимата.

За намаляване на емисиите на вредни газове от промишлени тръби и тръби на топлоелектрически централи се монтират специални филтри. За да се предотврати замърсяването на водните обекти, е необходимо да се гарантира, че боклук, хранителни отпадъци, оборски тор и различни видове химикали не се изхвърлят в близост до бреговете.

Пушачите годишно "изпушват", т.е. отделят в атмосферата 720 тона циановодородна киселина, 384 000 тона амоняк, 108 000 тона никотин, 600 000 тона катран и повече от 550 000 тона въглероден оксид. Общата маса на цигарените угарки на Земята на година е 2 520 000 тона. Тютюневият дим, обгръщайки Земята, улавя ултравиолетовите лъчи. Средно 25% от всички видове вещества, съдържащи се в тютюна, изгарят и се унищожават по време на пушене; 50% отиват в околната среда; 20% влизат в тялото на пушача и само 5% остават във филтъра на цигарата.

Температурата на тютюневия дим е с 35-40 градуса по-висока от температурата на въздуха, влизащ в устата при пушене, което причинява доста рязка температурна разлика в устата. При пушене на една цигара настъпват 15-20 такива промени, което се отразява зле на състоянието на зъбния емайл: той се напуква. Ето защо зъбите на пушачите се развалят по-рано от зъбите на непушачите. Газообразната фракция на тютюневия дим съдържа газообразен катран, който при охлаждане преминава в течно състояние, т.е. кондензира. В същото време се установява върху пръстите, зъбите, стените на дихателните пътища, белите дробове и навлиза в стомаха. Когато пуши една кутия цигари, пушачът произвежда около 1 грам течен катран

Учител: (заключение)

Виждаме колко голямо е значението на дифузията в неживата природа и съществуването на живи организми би било невъзможно, ако не беше това явление. За съжаление трябва да се справим с негативното проявление на това явление, но има много повече положителни фактори и затова говорим за огромното значение на дифузията в природата.

5. Консолидация

ТестОтпечатано на листове за всеки (5 минути)

1. Кое от следните твърдения е вярно?

А) само газовете се състоят от молекули

Б) само течностите се състоят от молекули

Б) всички тела са изградени от молекули

2. В кои тела дифузията протича по-бързо при еднакви температури?

А) в газове

Б) в течности

Б) в твърди вещества

3. Какво доказва процесът на дифузия?

А) че молекулите взаимодействат една с друга

Б) че молекулите са изградени от атоми

Б) че молекулите непрекъснато се движат произволно

4. Как скоростта на дифузия зависи от температурата?

А) не зависи

Б) колкото по-ниска е температурата на веществото, толкова по-ниска е скоростта

В) колкото по-висока е температурата на веществото, толкова по-ниска е скоростта

5. Какво явление доказва движението на молекулите на веществата

А) Брауново движение

Б) механично движение

В) нито един от отговорите не е верен

6. Домашна работа: параграф 9, задача № 2.

За любопитните – параграф 1 на стр. 172.

Дифузията е явление, при което се получава взаимно проникване на молекули на едно вещество между молекулите на друго.Пример за дифузия в газовете е разпространението на миризми във въздуха, но миризмата не се разпространява моментално, а след известно време. Защо се случва това? Просто движението на молекулите на миризливо вещество в определена посока е възпрепятствано от движението на въздушните молекули. Траекторията на всяка газова частица е прекъсната линия, т.к по време на сблъсъци той променя посоката и скоростта. Следователно дифузионното проникване на молекулите е много по-бавно от тяхното свободно движение. Феноменът на дифузията показва, че молекулите се движат произволно през цялото време и освен това в различни посоки. Това движение се нарича молекулярно топлинно движение. Дифузията също доказва, че има празнини между молекулите. Известно е, че частиците се движат в газове, течности и твърди вещества, тогава дифузията е възможна в тези вещества. Дифузията се извършва най-бързо в газове, по-бавно в течности и най-бавно в твърди вещества. Факт е, че в газовете и течностите основният тип топлинно движение на частиците води до тяхното смесване, но в твърдите тела, в кристалите, където атомите правят малки вибрации около позицията на мястото на решетката, това не се случва. Скоростта на дифузия зависи от: агрегатното състояние на веществото; молекулни маси; температура.

Феноменът на дифузията играе голяма роля в природата. Например, благодарение на дифузията се поддържа хомогенен състав атмосферен въздухблизо до повърхността на Земята. Дърветата отделят кислород и абсорбират въглероден диоксид чрез дифузия. Корените на растенията улавят необходимите за растенията вещества от почвените води благодарение на дифузионния поток в корените.Много физиологични процеси, протичащи в човешкото тяло, се основават на феномена на дифузия: като дишане, усвояване на хранителни вещества в червата и др. намира широко приложение в различни области на човешката дейност. Например, дифузионното заваряване на метали и никелирането се основават на това явление. Резултатът от дифузията може да бъде изравняване на температурата в помещението по време на вентилация. Феноменът на дифузията се основава на осоляването на зеленчуци, варенето на конфитюри, правенето на компоти и много други.Като цяло дифузията има голямо значениев природата и човешката дейност, но това явление е вредно и по отношение на замърсяването заобикаляща среда. Протичането на дифузните процеси в природата се влияе негативно от човешката дейност. Процесите на дифузия играят основна роля в снабдяването на естествените водни тела с кислород. Кислородът навлиза в по-дълбоките слоеве на водата в резервоарите поради дифузия през тяхната свободна повърхност. Следователно всяко замърсяване на водната повърхност е пагубно за целия живот в резервоара. Замърсители, изпускани в атмосферата от промишлени и индустриални димни комини енергийни предприятия, автомобилните изгорели газове, поради дифузия, се разпространяват на големи разстояния. Въздухът и земята все още са замърсени битови отпадъци. Замърсителите попадат в храната, въздуха, водата и причиняват големи вреди на човешкото здраве. Ярка проява на дифузия, пряко свързана с екологични проблеми– това е мръсен, всъщност отровен от автомобилни изгорели газове, въздух в големите градове, замърсяване на множество водоеми, почва и др. с токсични отпадъци.

Нека проведем проучване заедно и да разберем, използвайки примера за разпространение на миризливо вещество във въздуха, как явлението дифузия допринася за замърсяването на въздуха (нека направим аналогия между молекулите на замърсител и молекулите на миризливо вещество ). Нека дадем примери за типични замърсители в атмосферата, реки и резервоари, полета и гори. Нека разберем какви са начините за опазване на околната среда от замърсяване.

Няколко думи за човешкото храносмилане Най-голямото усвояване на хранителните вещества се случва в тънките черва, стените на които са специално пригодени за това. Вътрешната повърхност на човешкото черво е 0,65 квадратни метра. Покрито е с власинки - микроскопични образувания на лигавицата с височина 0,2-1 mm, поради което действителната повърхност на червата достига 4-5 квадратни метра, т.е. достига 2-3 пъти повърхността на цялото тяло. Процесът на абсорбция на хранителни вещества в червата е възможен поради дифузия.

Дишането - преносът на кислород от околната среда в тялото през неговите обвивки - става толкова по-бързо по-голяма площповърхността на тялото и околната среда и колкото по-бавно, толкова по-дебели и плътни са телесните обвивки. От това става ясно, че малките организми, чиято повърхност е голяма в сравнение с обема на тялото, могат изобщо да се справят без специални дихателни органи, като се задоволяват с притока на кислород изключително през външната обвивка (ако е достатъчно тънък и овлажнен). При по-големите организми дишането през кожата може да бъде повече или по-малко достатъчно само ако обвивката е изключително тънка (амфибии); с груби покрития са необходими специални дихателни органи. Основните физически изисквания към тези органи са максимална повърхност и минимална дебелина, високо съдържание на влага в обвивката. Първият се постига чрез множество разклонения или гънки (белодробни алвеоли, ресни форма на хрилете).

Как диша човек? При човека в дишането участва цялата повърхност на тялото - от най-дебелия епидермис на петите до покрития с косми скалп. Кожата на гърдите, гърба и корема диша особено интензивно. Интересно е, че тези участъци от кожата значително надвишават белите дробове по интензивност на дишането. При същия размер на дихателната повърхност кислородът може да се абсорбира тук с 28%, а въглеродният диоксид може да бъде освободен дори с 54% повече, отколкото в белите дробове. В целия дихателен процес обаче участието на кожата е незначително в сравнение с белите дробове, тъй като общата повърхност на белите дробове, ако разширите всичките 700 милиона алвеоли, микроскопични мехурчета, през стените на които се извършва обмен на газ между въздух и кръв, е около 90-100 квадратни метра и общата повърхност на човешката кожа е около 2 квадратни метра, тоест 45-50 пъти по-малко.

Ролята на дифузията в храненето на растенията.

Основна роля в процесите на дифузия в живите организми играят клетъчните мембрани, които имат избирателна пропускливост. Преминаването на веществата през мембраната зависи от:

• * размери на молекулите;
• * електрически заряд;
• * върху наличието и броя на водните молекули;
• * върху разтворимостта на тези частици в мазнини;
• * върху структурата на мембраната.

Има две форми на дифузия: а) диализата е дифузия на молекули на разтворено вещество; б) осмозата е дифузия на разтворител през полупропусклива мембрана. Почвените разтвори съдържат минерални соли и органични съединения. Водата от почвата навлиза в растението чрез осмоза през полупропускливите мембрани на кореновите власинки. Концентрацията на вода в почвата е по-висока, отколкото вътре в кореновите косми, така че дифузията се извършва от зона с по-висока концентрация към област с по-ниска концентрация. Тогава концентрацията на вода в тези клетки става по-висока, отколкото в горните - възниква коренов натиск, предизвикващ възходящ поток от сок през корените и стъблото, а загубата на вода от листата осигурява по-нататъшно абсорбиране на вода.

Минералите постъпват в растението: а) чрез дифузия; б) понякога чрез активен транспорт срещу концентрационен градиент, придружен от консумация на енергия. Има и тургорно налягане – това е налягането, което оказва съдържанието на клетката върху клетъчната стена. Почти винаги е по-ниско от осмотичното налягане на клетката sap, т.к навън няма чиста вода, а солен разтвор. Стойност на тургорното налягане:

• - запазване на формата на растителния организъм;
• - осигуряване на растеж в младите растителни клетки;
• - поддържане на еластичността на растенията (демонстрация на растения от кактус и алое);
• - оформяне при липса на армираща тъкан (демонстрация на домат);

Говорейки за значението на осмозата за живите организми, няма как да не се спрем на плазмолизата.

Плазмолиза.

Ако концентрацията на соли в течността, измиваща клетката, е по-висока, отколкото в клетъчния сок, както например, когато листо от маруля се потопи в концентриран солен разтвор, тогава водата в клетъчния сок дифундира извън клетката, движейки се от зона с по-висока концентрация на вода към област с по-ниска концентрация.Накрая клетъчното съдържание губи способността си да упражнява натиск върху клетъчната стена, с други думи тургорното налягане пада до нула и марулята увяхва (демонстрация). Когато обемът на клетъчния сок намалее в резултат на загуба на вода, клетъчната цитоплазма вече не се притиска към целулозната клетъчна стена. Вместо това цитоплазмата изостава клетъчна стена, подложени на процес на плазмолиза. Растителните клетки, които са изложени на висока концентрация на солен разтвор за твърде дълго, умират. Ако след краткотраен престой в такъв разтвор клетките се прехвърлят в чиста вода, тогава те могат да възстановят тургенността си.

Тургорното налягане прави растителната клетка твърда и способна да се възстанови от деформация под въздействието на всяка външна сила.

Плазмолизата е обратим процес. Обратният процес се нарича деплазмолиза, това е свойство на плазмената мембрана.

По този начин дифузията е от голямо значение в жизнените процеси на хората, животните и растенията. Благодарение на дифузията кислородът от белите дробове прониква в кръвта на човека, а от кръвта в тъканите.

В допълнение към широкото проявление на дифузията в живота на живите организми, тя се използва в Ежедневиетои индустрията.

Ако две вещества са разделени от полупропусклива преграда (мембрана), дифузията протича в една посока. Това явление се нарича осмоза.

Осмоза от гръцки означава тласък, натиск. По време на осмозата концентрациите на разтвора се изравняват от двете страни на мембраната, позволявайки на малките молекули на разтворителя да преминат, но не и на по-големите молекули на разтвореното вещество. Осмозата протича от чист разтворител към разтвор или от разреден разтвор към концентриран. За първи път се наблюдава осмоза френски химикНолет през 1748 г

Преносът на молекулите на разтворителя се дължи на осмотично налягане или дифузия. Това е термодинамичен параметър, който характеризира тенденцията на разтвора да намалява концентрацията си при контакт с чист разтворител.

Осмотичното налягане се причинява от намаляване на химичния потенциал на разтворител в присъствието на разтворено вещество. Осмотичното налягане в изключително разредени разтвори не зависи от природата на разтворителя и разтворените вещества; при постоянна температура се определя само от броя на частиците. Първите измервания на осмотичното налягане са направени от немския ботаник Пфефер през 1877 г., докато изучава водни разтвори на захар.

Разтвори с еднакво осмотично налягане се наричат ​​изомотични. По този начин различни кръвни заместители и физиологични разтвори са изосмотични по отношение на вътрешните течности на тялото. Ако едно решение има по-висока осмотичното налягане, то се нарича хипертонично, а по-ниското осмотично налягане се нарича хипотонично,

Самата дума "дифузия" латински произход– “diffusio” в превод от латински означава “разпределение, дисперсия”. Във физиката дифузията се отнася до процеса на взаимно проникване на микрочастици, когато различни материали влязат в контакт. Академичната дефиниция на това какво е дифузия е следната: „Дифузията е взаимното проникване на молекули на едно вещество в междумолекулните пространства на друго вещество поради хаотичното им движение и сблъсък една с друга.“ Какви са свойствата на дифузията, причините за нейното възникване, как този процес се проявява в различни вещества, прочетете за това по-нататък.

Причини за дифузия

Причината за дифузията е топлинно движениечастици (атоми, молекули, йони и др.).

За да разберем по-подробно как работят дифузионните механизми, нека разгледаме това явление, използвайки конкретен пример. Ако вземете калиев перманганат (популярно известен като калиев перманганат) (KMnO 4) и го разтворите във вода (H 2 O), тогава калиевият перманганат ще се дисоциира в резултат на дисоциация на K+ и MnO 4 -. Също така е важно да се отбележи, че водната молекула е поляризирана и съществува под формата на свързани йони H+ – OH-.

Поради разтварянето на калиев перманганат във вода ще възникне хаотично движение на йони на двете вещества, в резултат на което свързаните йони на водата ще променят цвета си и ще направят място за други йони, които все още не са реагирали. Водата ще промени цвета си и ще придобие специфични свойства. Ще настъпи дифузия между вода и калиев перманганат.

Ето как изглежда процесът схематично.

Освен това подвижните частици по време на дифузия винаги се разпространяват равномерно в целия предоставен обем. Самият процес на дифузия отнема определено време.

Също така е важно да знаете, че явлението дифузия не се среща при всички вещества. Например, ако водата се смеси не с калиев перманганат, а с масло, тогава няма да има дифузия между тях, тъй като молекулите на маслото са електрически неутрални. Образуването на някакъв вид съединение с водни молекули ще бъде предотвратено от силни връзки вътре в маслената молекула.

Също така си струва да се отбележи, че скоростта на дифузия ще се увеличи значително с повишаване на температурата, което е съвсем логично, тъй като с повишаване на температурата скоростта на движение на частиците вътре в веществото ще се увеличи и в резултат на това шансът за проникването им в молекулите на друго вещество се увеличава.

Формула за дифузия

Процесът на дифузия в двукомпонентна система се записва с помощта на закона на Фик и съответното уравнение:

В това уравнение J е плътността на материала, D е коефициентът на дифузия и ac/dx е концентрационният градиент на двете вещества.

Коефициентът на дифузия се нарича физическо количество, което числено е равно на количеството дифузиращо вещество, което прониква през единица повърхност за единица време, ако разликата в плътностите на две повърхности, разположени на разстояние, равно на единица дължина, е равна на единица. Важно е да се отбележи, че коефициентът на дифузия зависи от температурата.

Дифузия в твърди тела

В твърдите вещества дифузията се извършва много бавно, ако изобщо се случва. В крайна сметка твърдите вещества се характеризират с наличието на и всички частици са подредени по подреден начин.

Пример за дифузия на твърди вещества биха били златото и оловото. Разположени на разстояние 1 метър един от друг, при стайна температура от 20 ° С, тези вещества постепенно ще проникнат едно в друго, но всичко ще се случи много бавно, такава дифузия ще стане забележима не по-рано от 4-5 години.

Дифузия в течности

Скоростта на дифузия в течности е многократно по-висока, отколкото в твърди тела. Връзките между частиците в течността са много по-слаби (обикновено тяхната енергия е достатъчна най-много да образуват капчици) и нищо не пречи на взаимното проникване на частиците в молекулите на две вещества.

Вярно е, че колко бързо ще настъпи дифузия зависи от природата и консистенцията на течностите; в по-гъстите разтвори това се случва по-бавно, защото колкото по-гъста е течността, толкова по-силни са връзките между молекулите в нея и толкова по-трудно е за молекулите и частиците да проникнат взаимно. Например смесването на два течни метала може да отнеме няколко часа, докато смесването на вода и калиев перманганат (от горния пример) отнема минута.

Дифузия в газове

В газовете дифузията се осъществява дори по-бързо, отколкото в течностите; връзките между частиците газообразни веществапрактически липсват и частиците, които не са свързани по никакъв начин, лесно се смесват помежду си, прониквайки в молекулите на други газове. Могат да се правят само малки корекции по време на дифузията на газовете.

Примери за дифузия в околната среда

Благодарение на дифузията:

• в близост до повърхността на нашата планета се поддържа хомогенен състав на атмосферния въздух,
• настъпва подхранване на растенията
• дишането се среща при хора и животни.

Значително биологичен процес– осъществява се, включително чрез дифузия: както знаем, благодарение на енергията слънчева светлинаводата се разлага от хлорофилите на нейните компоненти, които се отделят, навлизат в атмосферата и се усвояват от всички живи организми. И така, самият процес на усвояване на кислород от хората и животните и метаболизмът на растенията, всичко това се поддържа от дифузия, без която самият Живот не би могъл да съществува.

Но това е в глобален мащаб, в по-прости неща можем да наблюдаваме дифузия:

• В градината, където цветята излъчват своя аромат поради дифузия (частиците им се смесват с частиците на околния въздух).
• Чрез разтваряне на захар в чай ​​или кафе, чаят или кафето стават сладки поради дифузия.
• Когато режете лук, очите ви ще започнат да сълзят, това също се случва поради дифузия, молекулите на лука се смесват с молекулите на въздуха и очите ви реагират на това.

Могат да се дадат още много такива примери.

Дифузия, видео

И накрая, образователно видео по темата на нашата статия.

Тази статия е достъпна на английски език – .

Абсолютно всички хора са чували за такова понятие като дифузия. Това беше една от темите в уроците по физика в 7 клас. Въпреки факта, че това явление ни заобикаля абсолютно навсякъде, малко хора знаят за него. Какво все пак означава? Какво е физически смисъл , и как можете да улесните живота си с негова помощ? Днес ще говорим за това.

Във връзка с

Дифузия във физиката: Определение

Това е процесът на проникване на молекули на едно вещество между молекули на друго вещество. Говорейки на прост език, този процес може да се нарече смесване. По време на това смесване настъпва взаимното проникване на молекулите на дадено вещество помежду си. Например, когато се прави кафе, молекулите на разтворимото кафе проникват в молекулите на водата и обратно.

Скоростта на това физически процесзависи от следните фактори:

1. температура.
2. Агрегатно състояние на веществото.
3. Външно влияние.

Колкото по-висока е температурата на дадено вещество, толкова по-бързо се движат молекулите. следователно процес на смесванестава по-бързо, когато високи температури.

Агрегатно състояние на материята - най-важният фактор. Във всяко състояние на агрегация молекулите се движат с определена скорост.

Дифузия може да възникне в следните състояния на агрегиране:

1. Течност.
2. Твърди.

Най-вероятно читателят сега ще има следните въпроси:

1. Какви са причините за дифузията?
2. Къде става по-бързо?
3. Как се използва в Истински живот?

Отговорите на тях можете да намерите по-долу.

причини

Абсолютно всичко на този свят има своята причина. И дифузията не е изключение. Физиците отлично разбират причините за възникването му. Как да ги доведем до обикновен човек?

Със сигурност всеки е чувал, че молекулите са вътре постоянно движение. Освен това това движение е неподредено и хаотично, а скоростта му е много висока. Благодарение на това движение и постоянен сблъсък на молекулите се осъществява тяхното взаимно проникване.

Има ли доказателства за това движение? Със сигурност! Спомняте ли си колко бързо усетихте парфюм или дезодорант? А миризмата на храната, която майка ви приготвя в кухнята? Спомнете си колко бързо приготвяне на чай или кафе. Всичко това не би могло да се случи, ако не беше движението на молекулите. Заключаваме, че основната причина за дифузията е постоянното движение на молекулите.

Сега остава само един въпрос - какво е причинило това движение? Движи се от желанието за баланс. Тоест в дадено вещество има области с високи и ниски концентрации на тези частици. И благодарение на това желание те постоянно се движат от зона с висока концентрация към ниска концентрация. Постоянно са сблъскват се един с друг, и се получава взаимно проникване.

Дифузия в газове

Процесът на смесване на частиците в газовете е най-бързият. Може да възникне както между еднородни газове, така и между газове с различна концентрация.

Ярки примери от живота:

1. Усещате мириса на освежителя за въздух чрез дифузия.
2. Усещате миризмата на приготвената храна. Имайте предвид, че започвате да го усещате веднага, но миризмата на освежителя след няколко секунди. Това се обяснява с факта, че при високи температури скоростта на движение на молекулите е по-голяма.
3. Сълзите, които получавате, когато режете лук. Молекулите на лука се смесват с молекулите на въздуха и очите ви реагират на това.

Как протича дифузията в течности?

Дифузията в течности е по-бавна. Може да продължи от няколко минути до няколко часа.

Най-ярките примери от живота:

1. Приготвяне на чай или кафе.
2. Смесване на вода и калиев перманганат.
3. Приготвяне на разтвор на сол или сода.

В тези случаи дифузията настъпва много бързо (до 10 минути). Въпреки това, ако се приложи външно въздействие върху процеса, например разбъркване на тези разтвори с лъжица, тогава процесът ще протече много по-бързо и ще отнеме не повече от една минута.

Дифузията при смесване на по-гъсти течности ще отнеме много повече време. Например смесването на два течни метала може да отнеме няколко часа. Разбира се, можете да направите това за няколко минути, но в този случай ще работи нискокачествена сплав.

Например, дифузията при смесване на майонеза и заквасена сметана ще отнеме много дълго време. Ако обаче прибягвате до помощта на външно влияние, тогава този процес няма да отнеме дори минута.

Дифузия в твърди тела: примери

В твърдите тела взаимното проникване на частиците става много бавно. Този процес може да отнеме няколко години. Продължителността му зависи от състава на веществото и структурата на неговата кристална решетка.

Експерименти, доказващи съществуването на дифузия в твърди тела.

1. Залепване на две плочи от различни метали. Ако държите тези две плочи близо една до друга и под натиск, до пет години между тях ще има слой с ширина 1 милиметър. Този малък слой ще съдържа молекули и на двата метала. Тези две плочи ще бъдат слети заедно.
2. Много тънък слой злато се нанася върху тънък оловен цилиндър. След което тази структура се поставя във фурна за 10 дни. Температурата на въздуха във фурната е 200 градуса по Целзий. След като този цилиндър беше нарязан на тънки дискове, беше много ясно видимо, че оловото е проникнало в златото и обратно.

Примери за дифузия в околната среда

Както вече разбрахте, колкото по-твърда е средата, толкова по-ниска е скоростта на смесване на молекулите. Сега нека поговорим за това къде в реалния живот можете да получите практически ползи от това физическо явление.

Процесът на дифузия се случва в живота ни постоянно. Дори когато лежим на леглото, върху повърхността на чаршафа остава много тънък слой от кожата ни. Освен това абсорбира потта. Именно поради това леглото се замърсява и трябва да се смени.

И така, проявлението на този процес в ежедневието може да бъде както следва:

1. Когато намажете хляба с масло, то се абсорбира в него.
2. При мариноване на краставици солта първо се разпръсква с водата, след което солената вода започва да се разпръсква с краставиците. В резултат на това получаваме вкусна закуска. Банките трябва да се навият. Това е необходимо, за да се гарантира, че водата не се изпарява. По-точно, водните молекули не трябва да дифундират с въздушните молекули.
3. При миене на съдове молекулите на водата и препарата проникват в молекулите на останалите парчета храна. Това им помага да излязат от чинията и да я направят по-чиста.

Проява на дифузия в природата:

1. Процесът на оплождане се случва именно благодарение на това физическо явление. Молекулите на яйцеклетката и спермата дифундират, след което се появява ембрионът.
2. Торене на почвата. Използвайки определени химикали или компост, почвата става по-плодородна. Защо се случва това? Идеята е, че молекулите на тора дифундират с молекулите на почвата. След което протича процесът на дифузия между молекулите на почвата и корена на растението. Благодарение на това сезонът ще бъде по-продуктивен.
3. Смесването на промишлени отпадъци с въздуха силно го замърсява. Поради това въздухът в радиус от един километър става много мръсен. Неговите молекули дифундират с молекули чист въздух от съседни райони. Ето как екологичната обстановка в града се влошава.

Проявление на този процес в индустрията:

1. Силиконизацията е процес на дифузионно насищане със силиций. Провежда се в газова атмосфера. Наситеният със силиций слой на частта има не много висока твърдост, но висока устойчивост на корозия и повишена устойчивост на износване в морска вода, азотна, солна и сярна киселини.
2. Дифузията в металите играе важна роля при производството на сплави. За да се получи висококачествена сплав, е необходимо да се произвеждат сплави при високи температури и с външни влияния. Това значително ще ускори процеса на дифузия.

Тези процеси протичат в различни отрасли:

1. Електронен.
2. полупроводник.
3. Машинно инженерство.

Както разбирате, процесът на дифузия може да има както положителни, така и отрицателни ефекти върху живота ни. Трябва да можете да управлявате живота си и да увеличите максимално ползите от този физически феномен, както и да минимизирате вредата.

Сега знаете същността на такова физическо явление като дифузия. Състои се във взаимно проникване на частици поради тяхното движение. А в живота абсолютно всичко се движи. Ако сте студент, след като прочетете нашата статия, определено ще получите оценка 5. Успех за вас!