Фотографии диффузии твердых тел в газах. Диффузия. Полные уроки — Гипермаркет знаний. Диффузия в физике: определение

Чтобы понять, от чего зависит диффузия, рассмотрим факторы, которые на нее влияют.

Диффузия зависит от температуры . Скорость диффузии будет увеличиваться с увеличением температуры, потому что при повышении температуры будет увеличиваться скорость движения молекул, то есть молекулы будут быстрее перемешиваться. (Вы все знаете, что в холодной воде сахар расстворяется очень долго)

А при добавлении внешнего воздействия (человек размешивает сахар в воде) диффузия будет протекать быстрее. Агрегатное состояние вещества тоже будет влиять на то, от чего зависит диффузия, а именно на скорость диффузии. Тепловая диффузия зависит от вида молекул. Например, если предмет металлический, то тепловая диффузия протекает быстрее, в отличие от того, если бы этот предмет был сделан из синтетического материала. Очень медленно протекает диффузия между твердыми материалами.

Итак скорость диффузии зависит от: температуры, концентрации, внешних воздействий, агрегатного состояния вещества

Диффузия имеет огромное значение в природе и в жизни человека.

Примеры диффузии

Чтобы лучше разобраться, что такое диффузия, рассмотрим ее на примерах.Давайте вместе приведем примеры процесса диффузии в газах. Варианты проявления этого явления могут быть таковыми:

Распространение запаха цветов;

Распространение запаха курочки гриль, которая так нравится щенку Антошке;

Слезы из-за нарезания лука;

Шлейф духов, который можно почувствовать в воздухе.

Промежутки между частицами в воздухе довольно большие, частицы двигаются хаотично, поэтому диффузия газообразных веществ происходит достаточно быстро.

Простой и доступный каждому пример диффузия твердых тел – это взять два куска разноцветного пластилина и разминая их в руках, наблюдать, как смешиваются цвета. А, соответственно, без внешнего воздействия, если просто прижать два куска друг к другу, потребуются месяцы или даже годы, чтобы два цвета хоть немного перемешались, так сказать, проникли один в одного.

Варианты проявления диффузия в жидкостях могут быть таковыми:

Растворение капли чернил в воде;

- "Белье полиняло" окрас мокрых тканей;

Соление овощей и варка варенья

Итак, диффузией является перемешивание молекул вещества при их беспорядочном тепловом движении .

Диффузия в газах,жидкостях и твердых телах Подготовила: ученица 10 «а» Корякина Анастасия Учитель: Малышева В.И. МКОУ «СОШ №1 пос. Теплое»

Цель работы Узнать что такое диффузия Как она воздействует на окружающую среду Узнать про диффузию в газах и жидкостях Какую пользу и вред приносит диффузия

Движение частиц вещества Мельчайшие частицы любого вещества, будь то газ, жидкость или твердое тело, находятся в постоянном беспорядочном движении. Причем чем быстрее движутся частицы, тем выше температура вещества. Правильность этого предположения подтверждает ряд явлений. Одно из них - диффузия - явление, когда вещества смешиваются сами собой.

Диффузия в жидкостях В жидкостях диффузия протекает медленнее, чем в газах, но если мы нагреем воду, то процесс диффузии ускорится. На принципе диффузии основано перемешивание пресной воды с соленой при в падении рек в моря.

Диффузия применяется и в консервировании

Диффузия в газах Диффузия в газах происходит быстрее, чем в жидкостях, потому что расстояние между молекулами газа заметно больше, и молекулы его могут перемещаться более свободно.

Примером диффузии в газах является распространение запахов в воздухе, но запах распространяется не мгновенно, а спустя некоторое время. Так происходит, потому что движение молекул пахучего вещества в определенном направлении мешает движение молекул воздуха

Деревья выделяют кислород и поглощают углекислый газ с помощью диффузии. Плотоядные животные находят своих жертв тоже благодаря диффузии. Результатом диффузии может быть выравнивание температуры в помещении. Благодаря явлению диффузии нижний слой атмосферы – тропосфера – состоит из смеси газов: азота, кислорода, углекислого газа и паров воды. При отсутствии диффузии произошло бы расслоение под действием силы тяжести: внизу оказался бы слой тяжелого углекислого газа, над ним кислород, выше азот, инертные газы.

Диффузия в газах Газы. Вот на таком расстоянии молекулы газа находятся друг от друга.

Диффузия в жидкостях Жидкости. На таком расстоянии молекулы жидкости находятся друг от друга.

Диффузия в твердых телах Твердые тела. Расстоянии молекул между твердыми телами.

Вред диффузии Вследствие явления диффузии воздух загрязняется отходами разных фабрик, из-за него вредные отходы жизнедеятельности человека проникают в почву, в воду, а затем оказывают вредное влияние на жизнь и функционирование животных и растений.

Вред диффузии К сожалению, в результате развития человеческой цивилизации оказывается негативное влияние на природу и процессы, протекающие в ней. Процесс диффузии играет большую роль в загрязнении рек, морей и океанов. В некоторых медицинских исследованиях была показана связь заболеваемости органов дыхания и верхних дыхательных путей с состоянием воздуха.

Вывод Диффузия имеет большое значение в природе, но это явление также вредно в отношении загрязнения окружающей среды.

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Применение педагогических технологий : развивающее обучение, дифференцированное обучение, использование ИКТ.

Задачи урока:

• Образовательные: закрепить знание понятий молекулы и атома, порядка размера молекулы; закрепить знания опытных фактов, подтверждающих, что вещества состоят из отдельных частиц, между которыми есть промежутки; ввести понятие диффузии; рассмотреть особенности процесса диффузии в различных средах; изучить специфику явления диффузии в природе и быту.
• Развивающие : развивать интерес к естественным наукам; умение исследовать, объяснять, анализировать, сравнивать результаты эксперимента и делать выводы; развивать умение выявлять причинно-следственные связи на примере протекания диффузии в зависимости от физических особенностей агрегатных состояний вещества и температуры; развивать монологическую речь и умение строить ученический диалог.
• Воспитательные: формирование мировоззрения об объективности проявления законов физики и познаваемости явлений природы; формирование культуры общения; развитие самостоятельности; умение работать в группах при выполнении домашнего эксперимента.

Оборудование: флакон с духами, сосуд с раствором медного купороса, гуашь, кристаллики калия перманганата, сосуду с холодной и горячей водой; набор кружков (двух цветов) для каждого учащегося, мультимедийный видеопроектор, интерактивная доска; презентации.

Структура урока:

• организационный момент (1 мин.)
• актуализация опорных знаний (5 мин.)
• решение основной задачи урока: новый материал излагает группа учащихся, представляя результаты домашних экспериментов (25 мин.)
• первичная проверка усвоения материала (4 мин.)
• выходной уровневый контроль: самостоятельная работа (8 мин.)
• домашнее задание (2 мин.)

Ход урока

I. Организационный момент.

II. Подготовка к усвоению нового материала.

Мотивация.

Учитель: На предыдущем уроке вы изучили строение вещества и знаете, что все тела состоят из мельчайших частиц. Сегодня наш разговор будет посвящен движению этих частиц. Тема урока: «Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах».

(Запись в тетрадях). Презентация 1 . Слайд 1.

Цели и задачи урока: Слайд 2.

Урок – какое слово интересное!
В нём каждой букве роль отведена,
И каждая, в порядке очерёдности,
Значеньем смысловым наделена:
У – установка к поиску, к познанью,
улыбки педагога и детей.
Р – разума работа, в результате –
создание гипотез и идей.
О – обобщенье сделанное вместе:
очарование понятной новизной.
К – конец урока – свой багаж проверьте:
всё, что узнали каждый взял с собой?

В конце урока каждый должен знать: основные положения МКТ; определение диффузии; особенности процесса диффузии в различных средах, и уметь: – объяснять явление диффузии на основании МКТ.

III. Актуализация опорных знаний.

Повторение пройденного материала учащимися на базе знаний полученных на предыдущих уроках: Слайд 3-4

– Из чего состоят вещества?

– Какие опыты подтверждают, что вещества состоят из мельчайших частиц?

– Как меняется объем тела при изменении расстояния между частицами?

– Кто из ученых разграничил понятия атом и молекула.

– Что такое молекула и атом?

– Что вы знаете о размерах молекул?

– Какие опыты показывают, что частицы вещества очень малы?

– Как определить размер одной молекулы способом рядов и истинный размер молекулы?

– Какие агрегатные состояния вещества вы знаете?

IV. Решение основной задачи урока.

Слайд 5. Источниками физических знаний являются наблюдения и опыты. Значит, для изучения особенностей явления диффузии необходимо выполнить эксперименты.

"Один опыт я ставлю выше 1000 мнений, рожденных воображением" писал М.В. Ломоносов.

1) Демонстрация эксперимента учителем: разбрызгивание духов из флакона в начале класса, а дети встают по мере того, как почувствуют запах.

– Почему все ученики почувствовали запах?

– Почему запах почувствовали не сразу, а спустя некоторое время?

Сделайте вывод. (Дети самостоятельно делают вывод о движении молекул, о проникновении молекул одного вещества между молекулами другого).

Учитель: К числу доказательств того, что молекулы непрерывно и хаотично движутся, описывая сложные траектории, относится явление, которое наблюдал в 1827 году английский ботаник Роберт Броуном, рассматривая под микроскопом взвесь в виде растительной пыльцы. Это явление было названо диффузией. Наблюдается оно в газах, жидкостях и твердых телах. (Запись в тетрадях). Слайд 6-8.

2) Сообщения учащихся о примерах проявления диффузии газов в газах и представление результатов своих наблюдений.

Ученик 1. Слайд 9

Невозможно представить свою жизнь и быт без ароматических запахов. Получаемые ароматические масла и смолы широко используются в парфюмерной промышленности, лечебной ароматерапии, для церковных нужд.

Ученик 2 . Слайд 10 .

Масла получают из лепестков душистых растений. Так для приготовления 1 кг розового масла потребуется более 1.5 т лепестков розы.

Ученик 3. Ароматические смолы для церковных нужд получают из сока ладанного дерева, а для ароматических курений и массажей из смолы деревьев мирра.

Ученик 1. Слайд 11 .

Кому из нас не знакомы запахи сирени, черемухи, акации, сирени. Многие цветы на деревьях и кустарниках не пахнут. (Вопрос учащимся). Чем же можно объяснить перенос запахов? Молекулы пахнущего вещества проникают между молекулами воздуха. Это явление называется диффузией.

Ученик 2 .Слайд 12.

Кто из нас не пил чай, кофе или какао? Обычно они используются в качестве тонизирующих культур. Родина чая – Китай (в Европе он стал известен только в XVII веке), кофе – Африка, а какао – Америка. А знаете ли вы, чем можно объяснить аромат этих напитков? Это явление объясняется диффузией. Молекулы пахнущего вещества этих напитков проникают между молекулами воздуха.

Ученик 3 .Слайд 13-14 .

В живой природе насекомые общаются с помощью обонятельных химических средств, которые используют для привлечения внимания при помощи феромонов и гормонов или для своей защиты отвратительные запахи, используя репелленты. Например: майский жук может определить место нахождения самки на расстоянии 3 км, а бабочки – до 1 км, такие животные как хорьки, скунсы, клопы, муравьи специальными железами выделяют специфические запахи, передача которых осуществляется посредством диффузии.

Ученик 1. Слайд 15.

Средой обитания для многих животных является лес. Леса – легкие планеты, помогающие дышать всему живому. Один гектар леса за год очищает 18 миллионов кубических метров воздуха от углекислого газа, он поглощает 64т других газов и пыли, поставляя взамен миллионы кубических метров кислорода.

Ученик 2 . Как происходит процесс очищения воздуха лесом? Процесс очищения воздуха лесом можно объяснить диффузией. Через устьица кожицы листа углекислый газ из воздуха поступает через межклетники в хлоропласты, где происходит фотосинтез, а образованный кислород выходит таким же путем наружу.

Ученик 3. Слайд 16.

Городской воздух содержит много газообразных веществ (угарный газ, углекислый газ, оксиды азота, сера), полученных в результате работы промышленного комплекса, транспорта и коммунального хозяйства. Кто из нас не наблюдал за дымом от костра, закопченных труб сельских домов, ТЭС валит дым и, поднявших высоко, по мере его подъема перестает быть видимым? Это следствие диффузии молекул дыма между молекулами воздуха.

Ученик 1. Слайд 17.

Природный горючий газ не имеет ни цвета, ни запаха. Можно ли сразу определить утечку газа? За счет диффузии газ распространяется по всему помещению, образуя взрывоопасную смесь. На распределительных станциях газ смешивают с веществом резкого неприятного запаха, который даже при малой концентрации ощутим для безопасности человека.

Ученик 2. Слайд 18.

Существуют пути решения экологической проблемы, связанной с очищением воздуха:

1. Фильтры на выхлопных трубах.
2. Выращивание растений вдоль дорог и вокруг предприятий, поглощающих вредные вещества, таких как клен, тополь, липа.

Ученик 3. Слайд 19 . Представляем результаты нашего домашнего эксперимента.

Опыт 1 . Цель: «Наблюдение процесса диффузии молекул воздуха и молекул нашатырного спирта».

Ход эксперимента. Ватку, смоченную нашатырным спиртом, помещали на дно стеклянного сосуда, а смоченную фенолфталеином прикрепили к крышке и накрыли этой крышкой стеклянный сосуд. Уже через несколько секунд ватка, смоченная фенолфталеином, начинала окрашиваться. В результате своего непрерывного и беспорядочного движения молекулы нашатырного спирта и молекулы воздуха в стеклянном сосуде перемешиваются, и смоченная фенолфталеином ватка окрашивается.

Ученик 1. Слайд 20. Представьте, что мы у костра.

Опыт 2 . Цель: «Наблюдение за растворением дыма от костра в воздухе в лабораторных условиях».

Ход эксперимента. Мы подожгли лист бумаги. После его сгорания от обугленной части листа поднимался столб дыма, который становился невидимым по мере его поднятия.

Вывод: процесс диффузии происходит в газах и достаточно быстро.

Ученик 2. Слайд 21.

Опыт 3 . Цель: «Определить время распространения запаха освежителя воздуха и духов в помещении».

Ход эксперимента. 1. Нажать на клапан флакона освежителя воздуха, находясь в дальнем углу комнаты. Его запах по всему помещению распространился уже через 15 секунд. 2. Смочить тампон ваты духами и положить его на подоконник. Запах духов распространился по всей комнате через 40 секунд.

Вывод: процесс диффузии происходит в газах и достаточно быстро.

Ученик 3 . Можно сделать вывод, что диффузия в газах происходит за счет взаимного проникновения молекул одного вещества между молекулами другого за период от нескольких секунд до нескольких минут.

3) Демонстрация эксперимента учителем: а) в сосуде раствор медного купороса, капля гуаши; сверху в сосуды наливаем чистую воду; б) стакан с горячей водой и холодной, бросаем крупинки марганцовки. Спустя некоторый промежуток времени наблюдаем результат.

– Почему вся вода окрасилась не сразу?

– Сравните процесс протекания диффузии в газах и жидкостях.

– Где быстрее растворяется марганцовка? Почему?

Дети делают вывод о протекания диффузии в зависимости от физических особенностей агрегатных состояний вещества и температуры.

4) Сообщения учащимися о примерах проявления диффузии жидкости в жидкости и представление результатов своих наблюдений.

Ученик 4. Слайд 22.

Примером наблюдения диффузии жидкостей в жидкостях служит пчелиный яд – это бесцветная прозрачная жидкость с ароматным запахом, обладающая высокой биологической активностью и оказывающая хорошее действие при лечении ревматизма, язв, бронхиальной астмы, заболеваниях глаз.

Вопрос классу: « Чем можно объяснить высокую биологическую активность пчелиного яда?» Конечно же, протеканием биологических процессов, связанных с движением молекул яда и их взаимодействием с межклеточной жидкостью соединительной ткани.

Ученик 5. Слайд 23-24.

Вспомним исторический факт. В 1638 году посол Василий Старков привёз в подарок царю Михаилу Фёдоровичу от монгольского Алтын-хана 4 пуда сушёных листьев. Это растение называется чаем. Для приготовления чая используют цветы и листочки некоторых растений: жасмина, розы, липы, душицы, мяты, чабреца и других. В твёрдом состоянии цвет чая зависит от способа обработки листьев: зеленый – высушивание в тени, а черный – при термической обработке листьев. Вопрос классу: «На каком явлении основана заварка чая?». Да, на диффузии молекул воды и красящего вещества растений.

Ученик 4. Слайд 25-27 . Наш эксперимент.

Кто из нас не заваривал чай? Мы решили сравнить скорость протекания диффузии при заваривании чая холодной и горячей водой. Процесс диффузии ускоряется с повышением температуры. Чай заваривается почти сразу в горячей воде. А вот в холодной – лишь не менее чем через сутки. При добавлении дольки лимона чай осветляется. Цвет чая коричневый только в нейтральной среде (в воде). Итак, процесс диффузии в жидкостях происходит медленнее, чем в газах.

Ученик 5. Слайд 28.

Для насыщения цвета свеклы в воде добавляется уксусная кислота (например, в борщ). Присутствие в квашеной капусте нарезанных долек свеклы, приводит к окрашиванию ее. Молекулы красящего вещества занимают промежутки между молекулами воды и листьями капусты.

Итак: диффузия в жидкостях происходит за счет взаимного проникновения молекул одного вещества между молекулами другого за период от нескольких минут до нескольких часов, ее скорость протекания зависит от температуры.

5) Сообщения учащихся о примерах проявления диффузии твердого тела в газах, жидкостях и твердых телах и представление результатов своих наблюдений .

Ученик 6. Слайд 29 .

Примером диффузии твердого тела в газах может служить процесс образования запаха йода и соли на берегу моря. Морская вода испаряется, и вместе с капельками воды в атмосферу попадают и частички соли. Капельки воды превращаются в водяной пар, а частички соли остаются в воздухе. Таким образом, ежегодно в атмосферу попадает до 2 млрд. тонн солей.

Ученик 7. Слайд 30-31 .

Другим примером может служить образование смога – желтого тумана, отравляющего воздух, которым мы дышим. В настоящее время проблема смога загрязнений воздуха связана с твёрдыми взвешенными частицами, которые распространяются на большие расстояния. Размеры таких частиц, находящихся в воздухе имеют размеры от 0,1 -2000 мкм. Взвешенные частицы, начиная с кадмия по оксид меди, дает нам автотранспорт, остальные – хозяйственный и промышленный комплексы. Смог является основной причиной дыхательных и сердечных болезней, ослабления иммунитета человека.

Ученик 8. Слайд 33-35.

Примером диффузии твердого тела в жидкостях могут служить процессы соления овощей, грибов, фруктов, капусты. При засолке кристаллики соли распадаются на ионы Na и Cl в водном растворе, беспорядочно движутся и занимают промежутки между порами продуктов питания.

Как не вспомнить приготовление компотов и варенья? В них используется сахар – кристаллическое вещество, которое в воде распадается на молекулы глюкозы и фруктозы и диффундирует между молекулами воды.

Ученик 6. Слайд 36.

В 1747 году европейские учёные установили, что кормовая свёкла содержат сахар. Его было около 1%. Селекционерам потребовалось немало усилий, чтобы получить сорта, пригодные для промышленного производства. Какую роль играет явление диффузии в сахароварении?

Этот процесс достаточно сложен: вымытую свеклу нарезают и кладут в котлы, пропускают через горячую воду. Она диффундирует с молекулами сахара, растворенного в свекле, и из котлов выходит сладким темно-коричневым сиропом, затем его очищают и процеживают. Полученный светлый и прозрачный сок варят, вода испаряется и получается густая сахарная каша. Её отправляют в центрифугу. Белые кристаллики собираются в кучу – это сахарный песок, а жидкость – патока.

Ученик 7. Слайд 37-40 . Наш эксперимент.

Цель: « Наблюдение за растворением кристаллов перманганата калия, сахара, таблетки «Мукалтина» в воде; приготовление солёных огурцов, квашеной капусты, солёной рыбы и сала в домашних условиях».

Ход эксперимента.

Такие твердые тела как кристаллики калия перманганата, кусочки сахара, таблетки «Мукалтина» помещались в холодную и горячую воду. Свежие огурцы заливались горячим соленым рассолом, нашинкованная капуста пересыпалась солью, а свежемороженая семга и кусок жирной части свинины обсыпались солью. Процесс диффузии твердых тел в жидкостях в этих экспериментах проявлялся в интервале от нескольких часов до нескольких дней.

Вывод: процесс диффузии твердых тел в жидкостях происходит медленнее, чем в газах, и зависит от температуры.

Ученик 8. Слайд41-42 . Рассмотрим явление диффузии твердого тела в твердом.

Для придания железным и стальным деталям твердости, износостойкости и предела прочности их поверхности подвергают диффузному насыщению углеродом при температуре 100ºС в течение 5-10 часов (этот процесс называется цементацией). Получается высокоуглеродистая сталь.

Английский металлург Вильям Робертс – Аустин измерил диффузию золота в свинце. Он наплавил тонкий диск золота на свинцовый цилиндр. Поместил этот цилиндр в печь, в которой температура равна 200ºС и держал в печи 10 дней. Затем разрезал цилиндр на тонкие диски и измерил массу золота, которое проникло в каждый срез свинца. Робертс-Аустин также заметил, что свинец и золото проникли друг в друга, когда они плотно прилегали друг к другу. Через весь свинцовый цилиндр прошло вполне измеримое количество золота. При продолжении эксперимента атомы золота равномерно распределялись по всему свинцовому цилиндру.

Экспериментально было установлено, что цинк диффундирует в медь при 300°С почти в 100 миллионов раз быстрее, чем при комнатной температуре, а золото проникает на1мм за 5 лет.

Ученик 6. Слайд 43-44 . Наш эксперимент.

Цель: «Наблюдение явления диффузии между молекулами перманганата калия и воска».

Ход эксперимента. Кристаллы перманганата калия покрыть расплавленным воском. Процесс диффузии в твердых телах происходит медленнее всего. Поэтому результат эксперимента можно было наблюдать лишь через 2 месяца.

Вывод: процесс диффузии в твердых телах происходит очень медленно, от нескольких месяцев до нескольких лет.

Ученик 7. Итак : Скорость протекания диффузии зависит от того, в каком агрегатном состоянии находятся вещества. Наиболее быстро диффузия протекает в газах, медленнее – в жидкостях и очень медленно – в твердых телах.

6) Учитель: Вывод урока (запись в тетрадях). Слайд 45.

• Причина диффузии – беспорядочное движение молекул.
• Скорость диффузии зависит от того, в каком агрегатном состоянии находятся соприкасающиеся тела.
• Диффузия быстро протекает в газах, медленнее в жидкостях и очень медленно в твердых телах.
• Процесс диффузии ускоряется с повышением температуры, с уменьшением вязкости среды и размеров частиц.

V. Первичная проверка усвоения материала.

Средний уровень:

1. В каком рассоле – горячем или холодном – быстрее засолятся огурцы?
2. Почему ткань, окрашенную недоброкачественной краской, нельзя в мокром состоянии держать в соприкосновении со светлым бельем?

Достаточный уровень:

1. Почему дым от костра, поднимаясь вверх, быстро перестает быть видимым даже в безветренную погоду?
2. Будут ли распространяться запахи в герметично закрытом подвальном помещении, где совершенно нет сквозняков?

Высокий уровень:

1. Открытый сосуд с эфиром уравновесили на весах и оставили в покое. Через некоторое время равновесие весов нарушилось. Почему?
2. Какое значение имеет диффузия для процессов дыхания человека и животных?

VII. Домашнее задание.

1. Параграф 9, вопросы к параграфу;
2. Экспериментальное задание (описать явления диффузии, наблюдаемые дома).
3. Ответить письменно на вопрос:
   • Почему сладкий сироп приобретает со временем вкус фруктов? (средний уровень)
   • Почему соленая сельдь, после того как ее оставили на некоторое время в воде, делается менее соленой? (достаточный уровень)
   • Почему при склеивании и паянии применяют жидкий клей и расплавленный припой? (высокий уровень)

Учитель: Спасибо за внимание и работу. До свидания.

Список литературы.

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

Для того чтобы сахар в чае растворился быстрее, его нужно размешать. Но, оказывается, если этого не делать, то все равно через некоторое время весь сахар растворится, и чай станет сладким. В ходе этого урока вы узнаете, что такое самопроизвольное перемешивание веществ объясняется непрерывным хаотическим движением молекул, а называется такое явление диффузией.

Тема: Первоначальные сведения о строении вещества

Урок: Диффузия

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.

Рис. 1. Хотя чайная заварка находится внутри пакетика, она окрашивает всю воду в чашке

Все перечисленные явления связаны с одним и тем же физическим явлением, которое называется диффузией. Происходит она потому, что молекулы одного и другого вещества взаимно проникают друг между другом.

Диффузия – это самопроизвольное взаимное проникновение молекул одного вещества в промежутки между молекулами другого.

В этом определении важным является каждое слово: и самопроизвольное, и взаимное, и проникновение, и молекул.

Если налить в сосуд раствор медного купороса (голубого цвета), а сверху аккуратно, не допуская перемешивания, налить чистую воду, то можно заметить, что поначалу довольно четкая граница между водой и медным купоросом со временем становится все более размытой. Если продолжать опыт в течение недели, эта граница совершенно исчезнет, и жидкость в сосуде станет равномерно окрашенной.

Рис. 2. Диффузия раствора медного купороса в воде

Значительно быстрее происходит процесс диффузии в газах. Возьмем цилиндрический стеклянный сосуд без дна и прикрепим к его внутренней поверхности вертикальные полоски универсальной индикаторной бумаги. Эти полоски обладают способностью изменять свой цвет под действием паров некоторых веществ. Нальем небольшое количество такого вещества на дно чашки и поместим в эту чашку цилиндрический сосуд. Мы увидим, что сначала индикаторные полоски изменят свой цвет в их нижней части, но уже через 10-20 секунд полоски приобретут ярко-синюю окраску по всей длине. Это значит, что воздух и газообразное вещество самопроизвольно перемешались между собой, то есть произошло взаимное проникновение молекул одного вещества в промежутки между молекулами другого, значит произошла диффузия.

Рис. 3. В результате диффузии паров летучего вещества окраска полосок индикаторной бумаги изменяется вначале внизу, а затем по всей длине

Оказывается, на скорость диффузии определенных веществ можно влиять. Чтобы убедиться в этом, возьмем два стакана, один с горячей, а другой с холодной водой. Насыплем в оба стакана одинаковое количество растворимого кофе. В одном из стаканов диффузия пойдет гораздо быстрее. Как подсказывает вам жизненный опыт, диффузия происходит тем быстрее, чем выше температура диффундирующих веществ.

Рис. 4. Вода в правом стакане имеет более высокую температуру, и поэтому диффузия растворимого кофе в нем происходит быстрее

Чем выше температура веществ, тем быстрее происходит диффузия.

Может ли происходить диффузия в твердых телах? На первый взгляд – нет. Но опыт дает другой ответ на этот вопрос. Если поверхности двух различных металлов (например, свинца и золота) хорошо отполировать и плотно прижать друг к другу, то взаимное проникновение молекул металлов можно зарегистрировать на глубину около одного миллиметра. Правда, для этого потребуется время в несколько лет.

Рис. 5. Диффузия в твердых телах происходит крайне медленно

Диффузия может происходить в газах, жидкостях и твердых телах, но время, необходимое для протекания диффузии, значительно различается.

Скорость диффузии можно увеличить, увеличивая температуру диффундирующих веществ.

Список литературы

1. Перышкин А.В. Физика. 7 кл. – 14-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2010.

2. Перышкин А.В. Сборник задач по физике, 7 – 9 кл.: 5-е изд., стереотип. – М: Издательство «Экзамен», 2010.

3. Лукашик В.И., Иванова Е.В. Сборник задач по физике для 7 – 9 классов общеобразовательных учреждений. – 17-е изд. – М.: Просвещение, 2004.

1. Единая коллекция Цифровых Образовательных Ресурсов ().

2. Единая коллекция Цифровых Образовательных Ресурсов ().

Домашнее задание

Лукашик В.И., Иванова Е.В. Сборник задач по физике для 7 – 9 классов

Цели урока:

Обучающие: закрепить знания учеников по заданной теме, научить их понимать и описывать поведение молекул вещества в различных агрегатных состояниях, объяснить значение процесса диффузии в природе и жизни человека.

Воспитательные: продолжить формирование у учащихся способности к научному мышлению.

Образовательные: привить ученикам умение сопоставлять увиденные в природе явления с полученными знаниями о различных физических законах.

Основные термины:

Агрегатное состояние вещества – это состояние вещества, которое можно охарактеризовать набором определенных свойств (например, сохранение или неспособность к сохранению объема, формы и т.д.).

Диффузия

Понятие агрегатного состояния вещества.

Мир, окружающий нас, сложен и изменчив. В то же время, мы способны заметить, что безграничное разнообразие мира – не такое уж и безграничное. Мы часто видим одни и те же вещества в различных состояниях.

Самый простой пример, на котором я смогу доказать правдивость своих слов – это вода. Ее проще всего увидеть в разных состояниях – это пар, или туман, это лед или снег, это жидкость, бегущая из-под крана в кухне. Какими бы ни были особенности воды в той или иной форме, она всегда остается водой – ее состав не меняется. Это все те же 2 молекулы водорода и 1 молекула кислорода .

Если и дальше использовать взятый нами пример, то мы можем проследить, что эти 3 состояния воды зависят от определенных внешних условий. Так, вода замерзает при 0 градусов, превращаясь в лед, и вода закипает при 100 градусах, превращаясь в пар. Вот эта фотография наглядно демонстрирует все 3 состояния воды:

Рис. 1: 3 агрегатные состояния воды

Итак, какие же выводы мы можем сделать, хорошенько подумав о приведенном нами примере? Они будут такими:

Агрегатное состояние вещества – это состояние вещества, которое можно охарактеризовать набором определенных свойств (например, сохранение или неспособность к сохранению объема, формы и т.д.) при определенных условиях.

Не только вода может находиться в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном. Это присуще всем веществам.

Иногда к трем вышеперечисленным агрегатным состояниям, добавляют еще и четвертое – плазму. О том, как выглядит плазма, вы пожжете получить представление из следующего рисунка:

Рис. 2: плазменная лампа

но о плазме более подробно вы узнаете на уроках физики и химии в старших классах.

Процесс диффузии

Как все мы уже успели узнать, все вещества состоят из мельчайших частичек – ионов, атомов, молекул, которые пребывают в постоянном движении. Именно это движение и становится причиной, по которой возникает процесс диффузии.

Диффузия - это процесс, заключающийся во взаимном проникновении молекул веществ в промежутки между молекулами в других веществах.

Давайте более подробно рассмотрим диффузию в различных агрегатных состояниях.

Диффузия в газах

Давайте вместе приведем примеры процесса диффузии в газах. Варианты проявления этого явления могут быть таковыми:

Распространение запаха цветов;

Слезы из-за нарезания лука;

Шлейф духов, который можно почувствовать в воздухе.

Промежутки между частицами в воздухе довольно большие, частицы двигаются хаотично, поэтому диффузия газообразных веществ происходит достаточно быстро.

Давайте посмотрим видео, демонстрирующее этот процесс:

Диффузия в жидкостях.

Частички веществ в жидкостях, а это чаще всего ионы веществ, взаимодействуют между собой достаточно сильно. В то же время, расстояние между ионами достаточно большое, что позволяет частичкам легко смешиваться.

На следующей видео картинке видно, как проходит процесс диффузии в жидкостях. Частички краски, попадая на поверхность воды, легко диффундируют, то есть – проникают в воду.

Рис. 3: частички краски распространяются в воде.

Этот же процесс, но уже в динамике, вы можете наблюдать на видео на примере растворения кристаллов перманганата калия:

Диффузия в твердых телах.

Твердые тела могут иметь различное строение и состоять из молекул, атомов или ионов . В любом случае, вне зависимости от того, из каких микрочастиц состоит тело, взаимодействие этих частиц друг с другом очень сильно. Не смотря на то, что они, эти частицы, все же движутся, но эти движения очень незначительны. Промежутки между частицами маленькие, поэтому другим веществам трудно проникнуть между ними. Процесс диффузии в твердых телах проходит очень медленно и незаметно для невооруженного глаза.

Давайте посмотрим видео об этом:

Узнав об особенностях протекания процесса диффузии в различных агрегатных состояниях, мы увидели, что процесс не одинаково быстр. От чего же зависит скорость диффузии? Один из ответов на этот вопрос у нас уже есть – скорость протекания процесса диффузии зависит от агрегатного состояния вещества.

Мы с вами также знаем, что частички веществ начинают двигаться быстрее с увеличением температуры. Значит ли это, что и процесс диффузии будет ускоряться при повышении температуры? Ответ очевиден. Для подтверждения давайте просмотрим видео:

Интенсивность диффундирования одного вещества в другое также зависит и от концентрации этих веществ, и от внешних воздействий (например, если просто капнуть раствор йода в воду и если его еще и перемешать, то скорость приобретения раствором однородного цвета будет разной).

Выводы

1.Агрегатное состояние вещества – это состояние вещества, которое можно охарактеризовать набором определенных свойств (например, сохранение или неспособность к сохранению объема, формы и т.д.) при определенных условиях. Не только вода может находиться в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном. Это присуще всем веществам.

2.Диффузия - это процесс, заключающийся во взаимном проникновении молекул веществ в промежутки между молекулами в других веществах.

3.Скорость диффузии зависит от: температуры, концентрации, внешних воздействий, агрегатного состояния вещества.

Трудно переоценить процесс диффузии в жизни человека. Например, проникновение кислорода через тончайшую стенку альвеол в капилляры легких осуществляется именно благодаря диффузии. Стенки альвеол очень тонкие, с физической точки зрения, альвеолярная стенка – это полупроницаемая мембрана. Концентрация кислорода в атмосферном воздухе гораздо выше его концентрации и капиллярной крови, вот потому кислород и поникает сквозь полупроницаемую мембрану – туда, где его меньше. Благодаря диффузии мы дышим.

Также этот процесс частично обеспечивает проникновение питательных веществ из пищеварительной системы в кровь и действие многих лекарств.

На рисунке схематически показано, как всасываются питательные вещества в кишечнике человека.

Рис. 4: тонкий кишечник млекопитающего

Список литературы

Урок на тему: «Диффузия в газах, жидкостях, твердых телах», автор Селезнева А. М., МОУ СОШ №7 г. Боярка, Киевской обл.

Перышкин А. В. «Физика 7-й класс», Москва, Дрофа, 2006 г.

Родина Н. А., Громов С. В., «Физика», М., Мир, 2002 г.

Отредактировано и выслано Борисенко И.Н .

Над уроком работали: