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
Слайд 1
1
В одном мгновенье видеть вечность
Огромный мир – в зерне песка,
В едином мире – бесконечность
И небо в чашечке цветка.
У.Блейк
Слайд 2
Молекула – наименьшая частица вещества.
Михаил Васильевич Ломоносов
в 1745 году
разграничил понятия атом и молекула.
Молекулы состоят из атомов.
Атом – наименьшая частица химического элемента.
Слайд 3
3
Все вещества состоят из мельчайших частиц -молекул
Между этими частицами имеются промежутки
Слайд 4
В природе вещества встречаются в 3-х состояниях: твёрдое, жидкое, газообразное.
Размеры молекулы порядка 10‾¹ºм
Повторим
Слайд 5
Что мешает семикласснику Васе, пойманному директором школы на месте курения, распасться на отдельные молекулы и врассыпную исчезнуть из вида?
Слайд 6
Рука золотой статуи в древнегреческом храме, которую целовали прихожане, за десятки лет заметно похудела. Священники в панике: кто украл золото? Или это чудо, знамение?
Слайд 7
Почему изнашиваются подметки у ботинок, и стираются до дыр локти пиджаков?
Слайд 8
тема урока: Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах.
Слайд 9
Цели и задачи урока
Изчить движение молекул происходящих в различных состояниях вещества
Знать механизм протекания диффузии при различной температуре вещества.
Слайд 10
Броуновское движение
1773-1858
Роберт Броун в 1827 году, наблюдая под
микроскопом взвесь в виде растительной
пыльцой, обнаружил, что частицы находятся
в непрерывном движении, описывая сложные
траектории.
Слайд 11
Диффузия (лат. diffusio-распространение, растекание, рассеивание).
Это явление, при котором происходит взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого.
Схема диффузии через полупроницаемую мембрану
Диффузия
Слайд 12
наблюдается
Диффузия
В газах
В жидкостях
В твердых телах
Слайд 13
Рассмотрим диффузию в газах
Причины и закономерности диффузии
Слайд 14
ГАЗЫ
Распространение запахов возможно благодаря движению молекул веществ. Это движение носит непрерывный и беспорядочный характер. Сталкиваясь с молекулами газов, входящих в состав воздуха, молекулы дезодоранта много раз меняют направление своего движения и, беспорядочно перемещаясь, разлетаются по всей комнате.
Слайд 15
Молекулы вещества находятся в непрерывном и беспорядочном движении
Причина диффузии:
Слайд 16
Ароматические масла, смолы широко
используются в парфюмерной промышленности,
лечебной ароматерапии, для церковных нужд.
Диффузия газов в газах
Слайд 17
Кого из нас не поражал запах
весенней ночи?
Мы могли ощущать запахи
черемухи, акаций, сирени.
Молекулы пахнущего вещества
цветов диффундируют в воздух.
Диффузия газов в газах
Слайд 18
Самым многочисленным способом общения насекомых осуществляется с помощью обонятельных химических средств, которые животные используют для своей защиты или привлечения внимания.
Передача запахов осуществляется посредством диффузии.
Диффузия газов в газах
Слайд 19
Привлекательные
Феромоны, гормоны.
Диффузия газов в газах
Ароматы
Бабочки
Майские жуки
Хорьки
Клопы
Скунсы
Отталкивающие
Репелленты
Слайд 20
Применение диффузии
Диффузия в растительном и животном мире
Запах клопов отвратительный, а божьи коровки выделяют желтую пахучую ядовитую жидкость
Осьминог выпускает чернильное пятно, чтобы спрятаться от неприятеля
Отпугивает своих обидчиков скунс
Слайд 21
Порешаем задачи
Задачи любителям биологии.
1. Большинство клопов, божьи коровки, некоторые листоеды вооружились для своей защиты: запах от клопов отвратителен, а божьи коровки выделяют жёлтую ядовитую жидкость.
?? Объясните передачу запахов
2. Рыбы дышат кислородом, растворённым в воде рек, озёр и морей. Какой физический процесс позволяет кислороду из атмосферы попадать в воду?
Слайд 22
Все знают, как полезен репчатый лук.
Но при его разрезании мы проливаем слезы. Объясните почему?
Это объясняется явлением диффузии. Причина в летучем веществе лакриматоре, вызывающем слёзы. Оно растворяется в жидкости слизистой оболочки глаза, выделяя серную кислоту, которая и раздражает слизистую оболочку глаза.
Слайд 23
Леса – легкие планеты, помогающие дышать всему живому.
Городской воздух содержит много газообразных веществ (угарный газ, углекислый газ, оксиды азота, сера), полученных в результате работы промышленного комплекса, транспорта и коммунального хозяйства.
Процесс очищения воздуха лесом можно объяснить диффузией.
Диффузия газов в газах
Слайд 24
Они вообще не имеют органов дыхания. Растворенный в воде кислород всасывается через их кожу, а растворенный углекислый газ выводится наружу тем же путем
Простейшей формой дыхания обладают медузы и черви
Слайд 25
Роль диффузии для человека
Благодаря диффузии кислород из легких пpоникaeт в кровь человека, а из крови – в ткани
Слайд 26
Слайд 27
Почему лёгкие курящего человека отличаются от лёгких некурящего?
Слайд 28
Космонавты отстёгиваются от своих спальных мешков, прикреплённых к стенам космического корабля. При этом расположение «кроватей» имеет принципиальное значение - их крепят в непосредственной близости к вентиляторам, чтобы обеспечивать космонавтам постоянный приток свежего воздуха во время сна. В противном случае работники станции рискуют задохнуться в замкнутом пространстве производимым ими углекислым газом либо будут мучиться мигренями из-за кислородного голодания.
Слайд 29
Природный горючий газ не имеет ни цвета, ни запаха.
Диффузия газов в газах
За счет диффузии газ распространяется по всему помещению, образуя взрывоопасную смесь.
Слайд 30
Мы не раз наблюдали, как 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
Диффузия газов в газах
Слайд 31
Четырехлетняя Маша подкралась у мамы за спиной к зеркалу и вылила себе на голову три флакона французских духов. Как мама, сидя к Маше спиной, догадалась о случившемся?
Слайд 32
Возможна ли диффузия в жидкостях?
Слайд 33
НАШ ЭКСПЕРИМЕНТ
Приглашаем на чай.
Слайд 34
Для приготовления чая используют цветы и листочки некоторых растений: жасмина, розы, липы, душицы, мяты, чабреца и других.
ДИФФУЗИЯ ЖИДКОСТИ В ЖИДКОСТИ
Слайд 35
ДИФФУЗИЯ ЖИДКОСТИ В ЖИДКОСТИ
ЧАЙ
Зелёный
Чёрный
В твёрдом состоянии цвет чая зависит от способа обработки листьев.
Заварка чая основана на диффузии молекул воды и красящего вещества растений.
Слайд 36
ЖИДКОСТИ
1. Молекулы двигаются беспорядочно
2. Молекулы веществ перемешиваются
3. Причина диффузии в жидкостях – движение молекул
Выводы:
Слайд 37
Для насыщения цвета свеклы в воде добавляется уксусная кислота.
Слайд 38
ТВЕРДЫЕ ТЕЛА
В твердых телах расстояния между молекулами совсем маленькие. Они такие же, как размеры самих молекул. Проникновение через такие малые промежутки молекул другого вещества крайне затруднено и поэтому диффузия происходит очень медленно
Слайд 39
Запах соли, запах йода.
Непреступны и горды,
Рифы каменные морды
Выставляют из воды…
Ю. Друнина
Ежегодно в атмосферу попадает 2 млрд. тонн солей.
Слайд 40
Смог - желтый туман, отравляющий воздух,
которым мы дышим.
Смог - основная причина дыхательных и сердечных болезней, ослабления иммунитета человека.
ДИФФУЗИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА В ГАЗАХ
Слайд 41
Растут дома; гудят автомобили;
Фабричный дым висит
на всех кустах;
Аэропланы крылья расстелили
В облаках
Май. Грозовых туч клочки.
Неживая зелень чахнет.
Всё моторы и гудки, -
И сирень бензином пахнет
Процесс диффузии играет большую роль в загрязнении воздуха, рек, морей и океанов
Вредная диффузия
Слайд 42
ДИФФУЗИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА В ГАЗАХ
Частицы, встречающиеся в городском воздухе.
Пыльца растений
Микроорганизмы, их споры
Сухой песок
Угольная пыль
Цементная пыль
Удобрение
Асбест
Кадмий
Ртуть
Свинец
Оксид железа
Оксид меди
Радиус частиц, мкм
20 – 60
1 - 15
200 - 2000
10 – 400
10 – 150
30 – 800
10 – 200
1-5
0,5-1
1-5
0,1-1
0,1-1
Слайд 43
Пути решения экологической проблемы, связанной с очищением воздуха:
1) фильтры на выхлопных трубах;
2) выращивание растений вдоль дорог и вокруг предприятий, поглощающих вредные вещества.
Диффузия газов в газах
Клен
Липа
Тополь
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.
Несмотря на то, что для твердого тела характерно упорядоченное расположение атомов в кристаллической решетке, перемещение атомов возможно и в нем. Тепловые движения, которые в основном имеют характер малых колебаний, в некоторых случаях приводят к тому, что атомы вовсе покидают свои места в решетке. О возможности таких срывов атомов свидетельствует уже тот факт, что твердые тела могут испаряться. Правда, при испарении отрыв атомов происходит в поверхностном слое, но нет оснований утверждать, что такой отрыв невозможен и внутри тела.
Именно благодаря тому, что атомы покидают свои места в узлах решетки, возникают некоторые дефекты в кристаллах -такие, как дефекты типа Шоттки и Френкеля. С этими срывами атомов и их последующим перемещением в кристалле связана и диффузия в твердых телах.
Так же, как в газах, частицы в твердых телах имеют различные энергии тепловых движений. И при любой температуре имеется определенная часть атомов, энергия которых значительно превосходит среднюю и достаточно велика для того, чтобы они могли покинуть свое место в решетке, и перейти в новое положение. Чем выше температура, тем таких атомов больше, и поэтому коэффициент диффузии с повышением температуры быстро возрастает (по экспоненциальному закону). Но так как число атомов с достаточно большой энергией всегда мало (если температура много ниже температуры плавления), то процесс диффузии в твердом теле оказывается еще более медленным процессом, чем в газах и жидкостях. Например, коэффициент диффузии меди в золото при
300 °С равен Для сравнения укажем, что при диффузии водного раствора метилового спирта в воду а диффузия аргона в гелий идет с Тем не менее диффузия в твердых телах играет большую роль в целом ряде процессов. Она наблюдается как в однокомпонентном (в этом случае говорят о самодиффузни), так и в многокомпонентных веществах, в моно- и в поликристаллах.
Опыт (в частности, исследования с помощью так называемых меченых атомов) показывает, что диффузия в твердых телах осуществляется главным образом следующими тремя способами:
1. Соседние атомы в решетке обмениваются местами в решетке, как это показано на рис. 198. Обмен этот может, например, явиться следствием поворота участвующей в ней пары атомов вокруг средней точки.
2. Атом, находящийся на «своем» месте в узле решетки, покидает его и располагается в междоузлии, а затем мигрирует в междоузлиях (рис. 199).
3. Атомы из узлов решетки переходят в незанятые узлы, так называемые вакансии (рис. 200). Этот последний процесс возможен только в дефектных кристаллах, так как вакансии являются, конечно, дефектами кристалла. Очевидно, что переход атомов на вакантные места эквивалентен перемещению самих вакансий в направлении, обратном направлению движения атомов.
Наиболее важную роль играет, по-видимому, последний механизм диффузии. Для его осуществления в твердом теле должен существовать градиент плотности вакансий, так что атомы (а значит и вакансии) чаще перемещаются в одном направлении, чем в другом. В поликристаллах важную роль играет процесс заполнения вакансий на границах кристалликов (зерен). По-видимому, в процессе создания вакансий, без которых невозможна диффузия, важную роль играют дислокации.
При экспериментальном изучении диффузии в твердых телах исследуемые вещества приводятся в надежный контакт друг с другом и затем длительное время выдерживаются при той или иной температуре опыта. После такой выдержки снимаются последовательно тонкие слои, перпендикулярные к направлению диффузии, и исследуются концентрации продиффундировавших веществ в зависимости от расстояния до места контакта.
В последнее время широко используются искусственные радиоактивные вещества, присутствие которых легко обнаруживается по их излучению.
Этот метод (метод меченых атомов) позволяет исследовать и явление самодиффузии, т. е. диффузии в твердом теле атомов самого этого тела.
Общий закон диффузии в твердых телах - такой же, как в газах и жидкостях. Это - закон Фика, о котором мы не раз упоминали.
Что касается коэффициента диффузии то выражение для него можно получить из соображений, сходных с теми, которые были приведены на стр. 318 в связи с вопросом о диффузии в жидкостях. Ведь диффузия в твердом теле тоже осуществляется скачками атомов из их положений равновесия в узлах кристаллической решетки. Но теперь о дальности скачка можно вполне определенно сказать, что она равна постоянной решетки а.
Необходимо, однако, иметь в виду, что при вэкансионном механизме диффузии атом из узла решетки может совершить скачок только в том случае, - если соседний узел пустует, если он представляет собой вакансию, как это показано на рис. 200. Но даже и при таком соседстве атому необходима добавочная энергия чтобы скачок в вакансию состоялся. Ведь в узле решетки потенциальная энергия атома минимальна. Поэтому любое смещение атома из узла, включая и смещение в соседнюю вакансию, требует добавочную энергию, которую он с некоторой вероятностью может получить в результате флуктуации. Эта вероятность, как всегда, определяется законом Больцмана:
Здесь -энергия, необходимая для скачка из узла решетки, энергия перемещения атома в вакансию.
По соображениям, приведенным на стр. 318, коэффициент самодиффузии в твердом теле может быть записан в виде:
где а - постоянная решетки и среднее время пребывания атома в узле решетки. Это время, очевидно, тем меньше, чем больше вероятность образования вакансии рядом с атомом и чем больше вероятность
того, что атом получит энергию перемещения На стр. 319 мы видели, что вероятность образования вакансии равна Теперь мы видим, что вероятность того, что атом получит энергию равна Поэтому выражение для коэффициента диффузии может) быть записано в виде:
Множитель (так называемый предэкспоненциальный множитель) - постоянная, характерная для данного вещества. Величина равная сумме энергии образования вакансии и энергии перемещения атома в вакансию, называется энергией активации диффузии и тоже является величиной, характерной для вещества.
Коэффициент диффузии в твердых телах очень мал. Для золота, например, при комнатной температуре он порядка Даже вблизи температуры плавления золота он достигает значения лишь в Это показывает, как сильно зависит коэффициент диффузии от температуры. 1
Малость коэффициента диффузии в твердых телах объясняется тем, что для того, чтобы диффузионный скачок атома в вакансию состоялся, необходимо, чтобы практически одновременно произошли два, вообще говоря, маловероятных события: чтобы рядом с атомом образовалась вакансия и чтобы сам атом получил в результате флуктуации энергию, достаточную для скачка.
При других механизмах диффузии, при диффузии одних веществ в другие, коэффициент диффузии вычисляется иначе. Об этом читатель узнает из специальных курсов. Но во всех случаях коэффициенты диффузии по абсолютному значению малы. Так, например, коэффициент диффузии серы в железо даже при температуре, близкой к равен приблизительно Но несмотря на малость коэффициентов диффузии в твердых телах, роль диффузии в твердых телах очень велика. Именно диффузия обеспечивает такие явления и процессы в твердых телах, как отжиг для устранения неоднородностей в сплавах, насыщение поверхностей деталей углеродом, азотом и т. д., спекание порошков и другие процессы обработки металлов.
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.