Урок «Диффузия в газах, жидкостях, твердых телах. Броуновское движение

Видели ли вы когда-нибудь полчища мелких назойливых мошек, беспорядочно роящихся над головой? Иной раз кажется, что они как будто неподвижно висят в воздухе. С одной стороны этот рой неподвижен, с другой — насекомые внутри него безостановочно движутся то вправо, то влево, то вверх, то вниз, постоянно сталкиваясь друг с другом и разлетаясь вновь в пределах этого облака, как будто невидимая сила удерживает их вместе.

Движения молекул носят похожий хаотичный характер, при этом тело сохраняет стабильную форму. Такое движение называется тепловым движением молекул.

Броуновское движение

В далеком 1827 году известный британский ботаник Роберт Броун при помощи микроскопа изучал поведение микроскопических частиц цветочной пыльцы в воде. Он обратил внимание на то, что частички постоянно двигались в хаотичном, не поддающемся логическому объяснению порядке, и это беспорядочное движение не зависело ни от движения жидкости, в которой они находились, ни от ее испарения. Мельчайшие частички пыльцы описывали сложные, загадочные траектории. Интересно то, что интенсивность такого движения не снижается со временем и не связано с химическими свойствами среды, а только увеличивается, если уменьшается вязкость этой среды или размеры движущихся частиц. Кроме этого, большое влияние на скорость движения молекул оказывает температура: чем она выше, тем частицы движутся быстрее.

Диффузия

Давным-давно люди поняли, что все вещества на свете состоят из мельчайших частиц: ионов, атомов, молекул, и между ними имеются промежутки, и эти частицы постоянно и хаотично движутся.

Следствием теплового движения молекул является диффузия. Примеры мы можем наблюдать практически везде в повседневной жизни: и в быту, и в живой природе. Это распространение запахов, склеивание различных твердых предметов, перемешивание жидкостей.

Говоря научным языком, диффузия — это явление проникновения молекул одного вещества в промежутки между молекулами другого вещества.

Газы и диффузия

Самый простой пример диффузии в газах — это довольно быстрое распространение в воздухе запахов (как приятных, так и не очень).

Диффузия в газах может быть крайне опасной, из-за этого явления молниеносно протекает отравление угарным и другими ядовитыми газами.

Если диффузия в газах происходит быстро, чаще всего за считанные секунды, то диффузия в жидкостях занимает целые минуты и иногда даже часы. Это зависит от плотности и температуры.

Одним из примеров является очень быстрое растворение солей, спиртов и кислот, за короткое время образующих однородные растворы.

Диффузия в твердых телах

В твердых телах диффузия протекает труднее всего, при обычной комнатной или уличной температуре она незаметна. Во всех современных и старых школьных учебниках в качестве примера описан опыт со свинцовой и золотой пластинками. Этот эксперимент показал, что только по прошествии более четырех лет в свинец проникло ничтожно малое количество золота, а свинец проник в золото на глубину не более пяти миллиметров. Такое различие обусловлено тем, что плотность свинца намного выше плотности золота.

Следовательно, скорость и интенсивность диффузии не в последнюю очередь зависит от плотности вещества и скорости хаотичного движения молекул, а скорость, в свою очередь — от температуры. Диффузия интенсивнее и быстрее протекает при более высоких температурах.

Примеры диффузии в быту

Мы даже не задумываемся о том, что ежедневно практически на каждом шагу встречаем явление диффузии. Именно поэтому это явление считается одним из самых значительных и интересных в физике.

Один из простейших примеров диффузии в быту — растворение сахара в чае или кофе. Если в стакан с кипятком поместить кусочек сахара, он через некоторое время исчезнет бесследно, при этом даже объем жидкости практически не изменится.

Если внимательно осмотреться вокруг, можно найти немало примеров диффузии, облегчающих наш быт:

• растворение стирального порошка, марганцовки, соли;
• распыление освежителей воздуха;
• аэрозоли для горла;
• вымывание грязи с поверхности белья;
• смешивание красок художником;
• замешивание теста;
• приготовление наваристых бульонов, супов, и подлив, сладких компотов и морсов.

В 1638 г., вернувшись из Монголии, посол Василий Старков преподнес русскому царю Михаилу Федоровичу в подарок почти 66 кг сушеных листьев, обладающих странным терпковатым ароматом. Это засушенное растение очень понравилось ни разу не пробовавшим его москвичам, и они его с удовольствием до сих пор употребляют. Узнали его? Конечно же, это чай, который заваривается благодаря явлению диффузии.

Примеры диффузии в окружающем мире

Роль диффузии в окружающем нас мире очень велика. Одним из важнейших примеров диффузии является кровообращение в живых организмах. Кислород из воздуха проникает в капилляры крови, расположенные в легких, после этого растворяется в них и разносится по всему организму. В свою очередь углекислый газ диффундирует из капилляров в альвеолы легких. Питательные вещества, выделяемые из пищи путем диффузии проникают в клетки.

У травянистых видов растений диффузия идет через всю их зеленую поверхность, у более крупных цветущих растений - через листья и стебли, у кустарников и деревьев — через трещины в коре стволов и веток и чечевички.

Кроме того, примером диффузии в окружающем мире является всасывание воды и растворенных в ней минералов корневой системой растений из почвы.

Именно диффузия является причиной того, что состав нижнего слоя атмосферы является неоднородным и состоит из нескольких газов.

К сожалению, в нашем несовершенном мире найдется совсем немного людей, которые не знают, что такое инъекция, также известная как "укол". Этот вид болезненного, но эффективного лечения также основан на явлении диффузии.

Загрязнение окружающей среды: почвы, воздуха, водоемов — это тоже примеры диффузии в природе.

Тающие в синем небе белые облака, так любимые поэтами всех времен — тоже она— известная каждому ученику средних и старших классов диффузия!

Итак, диффузия — это то, без чего жизнь наша была бы не просто труднее, а практически невозможной.

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Диффузия играет огромную роль в природе, в быту человека и в технике . Диффузионные процессы могут оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на жизнедеятельность человека и животных. Примером положительного воздействия является поддержание однородного состава атмосферного воздуха вблизи поверхности Земли. Диффузия играет важную роль в различных областях науки и техники, в процессах, происходящих в живой и неживой природе. Она оказывает влияние на течение химических реакций.

С участием диффузии или при нарушении и изменении этого процесса могут протекать отрицательные явления в природе и жизни человека, такие как обширное загрязнение окружающей среды продуктами технического прогресса человека.

Актуальность: Диффузия доказывает, что тела состоят из молекул, которые находятся в беспорядочном движении; диффузия имеет большое значение в жизни человека, животных и растений, а также в технике.

Цель:

доказать, что диффузия зависит от температуры;

рассмотреть примеры диффузии в домашних опытах;

убедиться, что диффузия в разных веществах происходит по-разному.

Рассмотреть тепловую диффузию веществ.

Задачи исследования:

Изучить научную литературу по теме «Диффузия».

Доказать зависимость скорости диффузии от рода вещества, температуры.

Изучить влияние явления диффузии на окружающую среду и человека.

Описать и спроектировать наиболее интересные опыты по диффузии.

Методы исследования:

Анализ литературы и материалов интернета.

Проведение опытов по изучению зависимости диффузии от рода вещества и температуры.

Анализ результатов.

Предмет исследования: явление диффузии, зависимость протекания диффузии от различных факторов, проявление диффузии в природе, технике, быту.

Гипотеза: диффузия имеет большое значение для человека и природы.

1.Теоретическая часть

1.1.Что такое диффузия

Диффузия - это самопроизвольное перемешивание соприкасающихся веществ, происходящее вследствие хаотического (беспорядочного) движения молекул.

Еще одно определение: диффузия (лат. diffusio — распространение, растекание, рассеивание) — процесс переноса материи или энергии из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией .

Самым известным примером диффузии является перемешивание газов или жидкостей (если в воду капнуть чернил, то жидкость через некоторое время станет равномерно окрашенной).

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. Траектория движения каждой частицы газа представляет собой ломаную линию, т.к. при столкновениях частицы меняют направление и скорость своего движения. Столетиями рабочие сваривали металлы и получали сталь нагреванием твердого железа в атмосфере углерода, не имея ни малейшего представления о происходящих при этом диффузионных процессах. Лишь в 1896г. началось изучение проблемы.

Диффузия молекул протекает очень медленно. Например, если кусочек сахара опустить на дно стакана с водой и воду не перемешивать, то пройдёт несколько недель, прежде чем раствор станет однородным.

1.2. Роль диффузии в природе

С помощью диффузии происходит распространение различных газообразных веществ в воздухе: например, дым костра распространяется на большие расстояния . Если посмотреть на дымовые трубы предприятий и выхлопные трубы автомобилей, во многих случаях вблизи труб виден дым. А потом он куда-то исчезает. Дым растворяется в воздухе за счет диффузии. Если же дым плотный, то его шлейф тянется довольно далеко.

Результатом диффузии может быть выравнивание температуры в помещении при проветривании. Таким же образом происходит загрязнение воздуха вредными продуктами промышленного производства и выхлопными газами автомобилей. Природный горючий газ, которым мы пользуемся дома, не имеет ни цвета, ни запаха. При утечке заметить его невозможно, поэтому на распределительных станциях газ смешивают с особым веществом, обладающим резким, неприятным запахом, который легко ощущается человеком даже при весьма малой его концентрации . Такая мера предосторожности позволяет быстро заметить накопление газа в помещении, если образовалась утечка (рис 1).

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 тяжёлого углекислого газа, над ним - кислород, выше - азот, инертные газы (рис 2).

В небе мы тоже наблюдаем это явление. Рассеивающиеся облака - тоже пример диффузии и как точно об этом сказано у Ф.Тютчева: «В небе тают облака…» (рис 3)

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

Диффузия играет большую роль в жизни растений и животных. Муравьи помечают свой путь капельками пахучей жидкости и узнают дорогу домой (рис 4)

Благодаря диффузии, насекомые находят себе пищу. Бабочки, порхая меж растений, всегда находят дорогу к красивому цветку. Пчёлы, 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, пьёт 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 (рис 5).

Большую роль играют диффузионные процессы в снабжении кислородом природных водоёмов и аквариумов. Кислород попадает в более глубокие слои воды в стоячих водах за счёт диффузии через их свободную поверхность. Так, например, листья или ряска, покрывающие поверхность воды, могут совсем прекратить доступ кислорода к воде и привести к гибели её обитателей. По этой же причине сосуды с узким горлом непригодны для использования в качестве аквариума (рис 6).

Уже было отмечено, что есть много общего в значении явления диффузии для жизнедеятельности растений и животных. Прежде всего, следует отметить роль диффузионного обмена через поверхность растений в выполнении функции дыхания. Для деревьев, например, наблюдается особенно большое развитие поверхности(листовая крона), так как диффузионный обмен сквозь поверхность листьев выполняет функцию дыхания. К.А. Тимирязев говорил: «Будем ли мы говорить о питании корня за счёт веществ, находящихся в почве, будем ли говорить о воздушном питании листьев за счет атмосферы или питании одного органа за счёт другого, соседнего, - везде для объяснения мы будем прибегать к тем же причинам: диффузия» (рис 7).

Благодаря диффузии кислород из легких пpoникaeт в кровь человека, а из крови - в ткани.

В научной литературе я изучила процесс односторонней диффузии - осмос, т.е. диффузия веществ через полупроницаемые мембраны. Процесс осмоса отличается от свободной диффузии тем, что на границе двух соприкасающихся жидкостей расположено препятствие в виде перегородки (мембраны), которая проницаема только для растворителя и вовсе не проницаема для молекул растворенного вещества (рис 8).

В почвенных растворах содержатся минеральные соли и органические соединения. Вода из почвы попадает в растение путем осмоса через полупроницаемые мембраны корневых волосков. Концентрация воды в почве оказывается выше, чем внутри корневых волосков, поэтому вода проникает в зерно и дает жизнь растению.

1.3. Роль диффузии в быту и технике

Диффузия используется во многих технологических процессах: засолка, получение сахара (стружка сахарной свёклы промывается водой, молекулы сахара диффундируют из стружки в раствор), варка варенья, окрашивание тканей, стирка вещей, цементация, сварка и пайка металлов, в том числе диффузионная сварка в вакууме (свариваются металлы, которые другими методами соединить невозможно, - сталь с чугуном, серебро с нержавеющей сталью и т.д.) и диффузионная металлизация изделий(поверхностное насыщение стальных изделий алюминием, хромом, кремнием), азотирование - насыщение поверхности стали азотом (сталь становится твёрдой, износоустойчивой), цементация - насыщение стальных изделий углеродом, цианирование -насыщение поверхности стали углеродом и азотом .

Распространение запахов в воздухе - наиболее часто встречающийся пример диффузии в газах. Почему же запах распространяется не мгновенно, а спустя некоторое время? Дело в том, что во время движения в определенном направлении молекулы пахучего вещества сталкиваются с молекулами воздуха. Траектория движения каждой частицы газа представляет собой ломаную линию, т.к. при столкновениях частицы меняют направление и скорость своего движения.

2. Практическая часть

Как много удивительного и интересного происходит вокруг нас! Многое хочется узнать, попытаться объяснить самостоятельно. Именно для этого я решила провести ряд экспериментов, в ходе которых попыталась выяснить, действительно ли теория диффузии справедлива, находит ли она свое подтверждение на практике. Любую теорию можно считать достоверной лишь в том случае, если она многократно подтверждается экспериментально.

Опыт №1 Наблюдение явления диффузии в жидкостях

Цель : изучить диффузию в жидкости. Пронаблюдать растворение кусочков перманганата калия в воде, при неизменной температуре (при t = 20°С)

Приборы и материалы :стакан с водой, термометр, перманганат калия.

Я взяла кусочек перманганата калия и два стакана с чистой водой при температуре 20 °С. Положила в стаканы кусочки перманганата калия и начала наблюдать за происходящим. Через 1 минуту вода в стаканах начинает окрашиваться.

Вода является хорошим растворителем. Под действием молекул воды происходит разрушение связей между молекулами твердых веществ марганцовки.

В первом стакане я не перемешивала раствор, а во втором перемешала. Перемешивая воду (взбалтывая), я убедилась, что процесс диффузии происходит гораздо быстрее (2 минуты)

Цвет воды в первом стакане становится более интенсивным по истечении времени. Молекулы воды проникают между молекулами перманганата калия, нарушая силы притяжения. Одновременно с силами притяжения между молекулами начинают действовать силы отталкивания и, как следствие, происходит разрушение кристаллической решетки твердого вещества. Процесс растворения марганцовки закончился. Время прохождения эксперимента 3 часа 15 минут. Вода полностью окрасилась в малиновый цвет (рис 9-12).

Можно сделать вывод, что явление диффузии в жидкости - это длительный процесс, в результате которого происходит растворение твердых тел.

Я захотела выяснить, от чего еще зависит скорость протекания диффузии.

Опыт №2 Изучение зависимости скорости протекания диффузии от температуры

Цель: изучить, как температура воды влияет на скорость протекания диффузии.

Приборы и материалы: термометры - 1 шт, секундомер - 1 шт, стаканы - 4 шт, чай, перманганат калия.

(опыт приготовления чая при начальной температуре 20°С и при температуре 100° С в двух стаканах).

Взяли два стакана с водой при t=20 °С и t=100 °С. На рисунках показано протекание эксперимента через определенное время от начала: в начале эксперимента - рис.1, через 30 с. - рис.2, через 1 мин. - рис.3, через 2 мин. - рис.4, через 5 мин. - рис 5, через 15 мин. - рис.6. Из этого опыта можно сделать вывод о том, что на скорость протекания диффузии влияет температура: чем больше температура, тем выше скорость протекания диффузии (рис 13-17).

Те же результаты я получила, когда вместо чая взяла 2 стакана с водой. В одном из них была вода комнатной температуры, во втором кипяток.

Я опустила в каждый стакан одинаковое количество перманганата калия. В том стакане, где температура воды была выше, процесс диффузии протекал значительно быстрее (рис.18-23.)

Следовательно скорость диффузии зависит от температуры - чем выше температура, тем интенсивнее происходит диффузия.

Опыт № 3 Наблюдение диффузии с применением химических реактивов

Цель: Наблюдение явления диффузии на расстоянии.

Оборудование: вата, нашатырный спирт, фенолфталеин, пробирка.

Описание опыта: Нальём в пробирку нашатырный спирт. Смочим кусочек ваты фенолфталеином и положим сверху в пробирку. Через некоторое время наблюдаем окрашивание ватки (рис 24-26).

Нашатырный спирт испаряется; молекулы нашатырного спирта проникли к ватке, смоченной фенолфталеином, и та окрасилась, хотя ватка в соприкосновение со спиртом не приводилась. Молекулы спирта перемешались с молекулами воздуха и достигли ватки. Данный опыт демонстрирует явление диффузии на расстоянии.

Опыт №4. Наблюдение явления диффузии в газах

Цель: изучение изменения диффузии газа в воздухе в зависимости от изменения температуры в помещении.

Приборы и материалы : секундомер, духи, термометр

Описание опыта и полученные результаты :я исследовала время распространения запаха духов в кабинете V=120м 3 при температуре t = +20 0 . Засекалось время от начала распространения запаха в комнате, до получения явной чувствительности у людей, стоящих на расстоянии 10 м. от исследуемого объекта (духи). (рис 27-29)

Опыт №5 Растворения кусочков гуаши в воде, при неизменной температуре

Цель:

Приборы и материалы: три стакана, вода, гуашь трех цветов.

Описание опыта и полученные результаты:

Взяли три стакана, набрали воды t =25 0 С, бросили одинаковые кусочки гуаши в стаканы.

Начали наблюдать за растворением гуаши.

Фотографии сделаны через 1 минуту, 5 минут, 10 минут, 20 минут, растворение закончилось через 4 часа 19 минут (рис 30-34)

Опыт №6 Наблюдение явления диффузии в твердых телах

Цель: наблюдение диффузии в твердых телах.

Приборы и материалы: яблоко, картофель, морковь, раствор «зеленки», пипетка.

Описание опыта и полученные результаты:

Разрезаем яблоко, морковь, картофель «капаем зеленкой» на одну из половинок.

Наблюдаем, как пятно расплывается по поверхности

Разрезаем по месту соприкосновения с зеленкой, чтобы посмотреть насколько глубоко она проникла внутрь (рис 35-37)

Как провести опыт, чтобы подтвердить гипотезу о возможности протекания диффузии в твердых телах? Возможно ли перемешивание веществ в таком агрегатном состоянии? Скорей всего, ответ «Да». Но наблюдать диффузию в твердых телах (очень вязких) удобно с использованием густых гелей. Таким является плотный раствор желатина. Его можно приготовить следующим образом: 4-5 г сухого пищевого желатина растворить в холодной воде. Желатин сначала должен несколько часов набухать, а затем его полностью растворяют при помешивании в воде объемом 100 мл, опустив в сосуд с горячей водой. После охлаждения получается 4-5 % раствор желатина.

Опыт № 7 Наблюдение диффузии с применением густых гелей

Цель: Наблюдение явления диффузии в твердых телах (с применением густого раствора желатина).

Оборудование: 4%-ный раствор желатина, пробирка, небольшой кристаллик марганцовки, пинцет.

Описание и результат опыта: Раствор желатина поместить в пробирку, в центр пробирки быстро, одним движением ввести пинцетом кристаллик марганцовки.

Кристаллик марганцовки в начале опыта

Расположение кристаллика в пузырьке с раствором желатина через 1,5 часа

Уже через несколько минут вокруг кристаллика начнет расти окрашенный в фиолетовый шарик, со временем он становится все больше и больше. Это означает, что вещество кристаллика распространяется во всех направлениях с одинаковой скоростью (рис 38-39)

В твердых телах диффузия происходит, но значительно медленнее чем, в жидкостях и газах.

Опыт № 8 Разница температур в жидкости - тепловая диффузия

Цель: Наблюдение явления тепловой диффузии.

Оборудование: 4 одинаковых стеклянных сосуда, 2 цвета краски, горячая и холодная вода, 2 пластиковые карточки.

Описание и результат опыта:

1. Добавляем немного красной краски в сосуд 1 и 2, синюю краску в сосуды 3 и 4.

2. Наливаем горячую воду в сосуды 1 и 2.

3. Наливаем холодную воду в сосуды 3 и 4.

4. Сосуд 1 накрываем пластиковой картой, переворачиваем вниз горлышком и ставим на сосуд 4.

5. Сосуд 3 накрываем пластиковой картой, переворачиваем вниз горлышком и ставим на сосуд 2.

6. Удаляем обе карты.

Этот опыт демонстрирует эффект тепловой диффузии. В первом случае горячая вода оказывается поверх холодной и диффузия не происходит до тех пор, пока температуры не сравняются. А во втором случае наоборот, внизу горячая, а вверху холодная. И во втором случае молекулы горячей вода начинают стремиться вверх, а молекулы холодной - вниз (рис 41-44).

Заключение

В ходе данной исследовательской работы можно сделать вывод о том, что диффузия играет огромную роль в жизни человека и животных.

В ходе данной исследовательской работы можно сделать вывод о том, что продолжительность диффузии зависит от температуры: чем выше температура, тем быстрее протекает диффузия.

Я изучила явление диффузии на примере различных веществ.

Скорость протекания зависит от рода вещества: в газах она протекает быстрее, чем в жидкостях; в твердых телах диффузия протекает значительно медленнее.Это утверждение можно объяснить так: молекулы газов свободны, находятся на расстояниях много больше размеров молекул, двигаются с большими скоростями. Молекулы жидкостей расположены также беспорядочно, как и в газах, но значительно плотнее. Каждая молекула, находясь в окружении соседних молекул, медленно перемещается внутри жидкости. Молекулы твердых веществ совершают колебания около положения равновесия.

Существует тепловая диффузия.

Список используемой литературы

Генденштейн, Л.Э. Физика. 7 класс. Часть 1 / Л.Э. Генденштейн, А.Б, Кайдалов. - М: Мнемозина, 2009.-255 с.;

Кириллова, И.Г. Книга для чтения по физике для учащихся 7 классов средней школы / И.Г. Кириллова.- М.,1986.-207 с.;

Ольгин, О. Опыты без взрывов / О. Ольгин.- М.: Химик, 1986.-192 с.;

Перышкин, А.В. Учебник по физике 7 класс / А.В. Перышкин.- М., 2010.-189 с.;

Разумовский, В.Г. Творческие задачи по физике / В.Г. Разумовский.- М.,1966.-159 с.;

Рыженков, А.П. Физика. Человек. Окружающая среда: Приложение к учебнику физики для 7-го класса общеобразовательных учреждений / А.П. Рыженков.- М.,1996.- 120 с.;

Чуянов, В.А. Энциклопедический словарь юного физика / В.А. Чуянов.- М., 1984.- 352 с.;

Шабловский, В. Занимательная физика / В. Шабловский. С.-П., Тригон, 1997.-416 с.

Приложение

рисунок 1

рисунок 2

рисунок 3

рисунок 4

рисунок 5

рисунок 6

рисунок 7

Частицы растворителя (синие) способны пересекать мембрану,

частицы растворённого вещества (красные) — нет.

рисунок 8

рисунок 9

рисунок 10

рисунок 11

рисунок 12

рисунок 13

рисунок 14

рисунок 15

рисунок 16

рисунок 17

рисунок 18

рисунок 19

рисунок 20

рисунок 21

рисунок 22

рисунок 23

рисунок 24

рисунок 25

рисунок 26

рисунок 27

рисунок 28

рисунок 29

рисунок 30

рисунок 31

рисунок 32

рисунок 33

рисунок 34

рисунок 35

рисунок 36

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:

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

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.