דיפוזיה במצב נוזלי היא דוגמה. האם אתה יודע איך מתרחשת דיפוזיה בנוזלים?

כדי שהסוכר שבתה יתמוסס מהר יותר, יש לערבב אותו. אבל מסתבר שאם זה לא נעשה, אז לאחר זמן מה כל הסוכר יתמוסס, והתה יהפוך למתוק. במהלך שיעור זה, תלמדו כי ערבוב ספונטני כזה של חומרים נובע מתנועה כאוטית מתמשכת של מולקולות, ותופעה זו נקראת דיפוזיה.

נושא: מידע ראשוני על מבנה החומר

שיעור: ריכוך

בחיי היומיום שלנו, לפעמים אנחנו לא מבחינים בתופעות פיזיות מסוימות. למשל, מישהו פתח בקבוק בושם, ואנחנו, אפילו במרחק רב, נרגיש את הריח הזה. מטפסים במדרגות לדירה שלנו, נוכל להריח את האוכל שבושל בבית. אנחנו מפילים שקית של עלי תה לתוך כוס מים חמים, ואנחנו אפילו לא שמים לב איך עלי התה צובעים את כל המים בכוס.

אורז. 1. למרות שעלי התה נמצאים בתוך שקית התה, הם צובעים את כל המים שבכוס.

כל התופעות הללו קשורות לאותה תופעה פיזיקלית, הנקראת דיפוזיה. זה קורה בגלל שהמולקולות של חומר אחד וחומר אחר חודרות זו לזו.

דיפוזיה היא חדירה הדדית ספונטנית של מולקולות של חומר אחד לתוך המרווחים שבין מולקולות של אחר.

בהגדרה זו, כל מילה חשובה: גם ספונטנית, וגם הדדית, וגם חדירה וגם מולקולות.

אם יוצקים לכלי תמיסה של גופרת נחושת (כחול), ובזהירות, מבלי לערבב, יוצקים מעל מים נקיים, תבחינו שבהתחלה גבול די ברור בין מים לגופרית נחושת הולך ומיטשטש עם הזמן. אם הניסוי נמשך שבוע, גבול זה ייעלם לחלוטין, והנוזל בכלי יקבל צבע אחיד.

אורז. 2. דיפוזיה של תמיסה של סולפט נחושת במים

פיזור גזים מתרחש הרבה יותר מהר. קח כלי זכוכית גלילי ללא תחתית וצרף רצועות אנכיות של נייר חיווי אוניברסלי למשטח הפנימי שלו. לרצועות אלו יש את היכולת לשנות את צבען בהשפעת אדים של חומרים מסוימים. יוצקים כמות קטנה של חומר כזה לתחתית כוס ומניחים בכוס זו כלי גלילי. נראה שבהתחלה רצועות המחוון ישנו את צבען בחלקן התחתון, אך לאחר 10-20 שניות הרצועות יקבלו צבע כחול עז לכל אורכן. המשמעות היא שהאוויר והחומר הגזי התערבבו זה בזה באופן ספונטני, כלומר הייתה חדירה הדדית של מולקולות של חומר אחד למרווחים בין מולקולות של אחר, מה שאומר שהתרחשה דיפוזיה.

אורז. 3. כתוצאה מפיזור אדים של חומר נדיף, צבע רצועות נייר המחוון משתנה תחילה בתחתית, ולאחר מכן לכל האורך.

מסתבר שניתן להשפיע על קצב הדיפוזיה של חומרים מסוימים. כדי לוודא זאת, ניקח שתי כוסות, האחת עם מים חמים והשנייה עם מים קרים. מוזגים את אותה כמות של קפה נמס לשתי הכוסות. באחת הכוסות, הדיפוזיה תעבור הרבה יותר מהר. כפי שניסיון החיים אומר לכם, הדיפוזיה מתרחשת ככל שהטמפרטורה של החומרים המתפזרים מהר יותר, כך גבוהה יותר.

אורז. 4. למים בכוס הימנית יש טמפרטורה גבוהה יותר, ולכן פיזור הקפה הנמס בו מהיר יותר

ככל שהטמפרטורה של החומרים גבוהה יותר, כך מתרחשת דיפוזיה מהירה יותר.

האם יכולה להתרחש דיפוזיה במוצקים? במבט ראשון, לא. אבל הניסיון נותן תשובה אחרת לשאלה זו. אם המשטחים של שתי מתכות שונות (למשל עופרת וזהב) מלוטשים היטב ונלחצים זה בזה בחוזקה, אזי ניתן לרשום את החדירה ההדדית של מולקולות מתכת לעומק של כמילימטר אחד. נכון, זה ייקח כמה שנים.

אורז. 5. הדיפוזיה במוצקים איטית ביותר

דיפוזיה יכולה להתרחש בגזים, נוזלים ומוצקים, אך הזמן הנדרש להתרחשות הדיפוזיה משתנה במידה ניכרת.

ניתן להגדיל את קצב הדיפוזיה על ידי הגדלת הטמפרטורה של החומרים המתפזרים.

בִּיבּלִיוֹגְרָפִיָה

1. פרישקין א.ו. פיזיקה. 7 תאים - מהדורה 14, סטריאוטיפ. – M.: Bustard, 2010.

2. פרישקין א.ו. אוסף בעיות בפיזיקה, כיתות ז' - ט': מהדורה ה', סטריאוטיפ. - מ: הוצאת "בחינה", 2010.

3. Lukashik V.I., Ivanova E.V. אוסף בעיות בפיזיקה לכיתות ז' - ט' של מוסדות חינוך. – מהדורה 17. - מ.: חינוך, 2004.

1. אוסף יחיד של משאבים חינוכיים דיגיטליים ().

2. אוסף יחיד של משאבים חינוכיים דיגיטליים ().

שיעורי בית

Lukashik V.I., Ivanova E.V. אוסף משימות בפיזיקה לכיתות ז' - ט'

שקופית 1

1
ברגע אחד לראות את הנצח עולם ענק - בגרגר חול, בעולם אחד - אינסוף והשמים בכוס פרח. ו' בלייק

שקופית 2

מולקולה היא החלקיק הקטן ביותר של חומר.
מיכאיל וסילייביץ' לומונוסוב ב-1745 הבחין בין המושגים של אטום ומולקולה.
מולקולות מורכבות מאטומים.
אטום הוא החלקיק הקטן ביותר של יסוד כימי.

שקופית 3

3
כל החומרים מורכבים מחלקיקים זעירים הנקראים מולקולות.
ישנם רווחים בין החלקיקים הללו.

שקופית 4

בטבע, חומרים מתרחשים ב-3 מצבים: מוצק, נוזלי, גזי.
גודל המולקולה הוא בערך 10‾¹ºm
בואו נחזור

שקופית 5

מה מונע מתלמידת כיתה ז' ואסיה, שנתפסה על ידי מנהל בית הספר במקום העישון, להתפרק למולקולות נפרדות ולהיעלם ללא הבחנה מהעין?

שקופית 6

ידו של פסל זהב במקדש יווני עתיק, שנושקה על ידי בני קהילה, ירדה באופן ניכר במשקל במהלך עשרות השנים. כוהנים בבהלה: מי גנב את הזהב? או שזה נס, סימן?

שקופית 7

למה סוליות המגפיים נשחקות, והמרפקים של ז'קטים נשחקים עד חורים?

שקופית 8

נושא השיעור: דיפוזיה בגזים, נוזלים ומוצקים.

שקופית 9

מטרות ומטרות השיעור
לחקור את התנועה של מולקולות המתרחשות במצבים שונים של חומר להכיר את מנגנון הדיפוזיה בטמפרטורות שונות של חומר.

שקופית 10

תנועה בראונית
1773-1858
רוברט בראון בשנת 1827, כשהתבונן בתרחיף בצורת אבקת צמחים תחת מיקרוסקופ, גילה שהחלקיקים נמצאים בתנועה מתמשכת, ומתארים מסלולים מורכבים.

שקופית 11

דיפוזיה (lat. diffusio-distribution, התפשטות, פיזור). זוהי תופעה שבה ישנה חדירה הדדית של מולקולות של חומר אחד בין מולקולות של אחר.
ערכת דיפוזיה דרך קרום חדיר למחצה
ריכוך

שקופית 12

נצפים
ריכוך
בגזים
בנוזלים
במוצקים

שקופית 13

שקול דיפוזיה בגזים
גורמים ודפוסים של דיפוזיה

שקופית 14

גזים
התפשטות ריחות אפשרית עקב תנועת מולקולות של חומרים. תנועה זו היא מתמשכת ולא קבועה. בהתנגשות במולקולות הגזים המרכיבות את האוויר, מולקולות הדאודורנט משנות את כיוון התנועה שלהן פעמים רבות ונעות באקראי ומתפזרות בכל החדר.

שקופית 15

מולקולות של חומר נמצאות בתנועה רציפה ואקראית.
סיבה להתפשטות:

שקופית 16

שמנים ארומטיים, שרפים נמצאים בשימוש נרחב בתעשיית הבשמים, ארומתרפיה טיפולית, לצרכי הכנסייה.
פיזור גזים בגזים

שקופית 17

מי מאיתנו לא נתקף ריח של ליל אביב? יכולנו להריח את הריחות של דובדבן ציפורים, שיטה, לילך. מולקולות של החומר המריח של פרחים מתפזרות לאוויר.
פיזור גזים בגזים

שקופית 18

הדרך המרובה ביותר של חרקים מתקשרים היא באמצעות כימיקלים ריחיים, שבהם משתמשים בעלי חיים כדי להגן על עצמם או למשוך תשומת לב. העברת הריחות מתבצעת על ידי דיפוזיה.
פיזור גזים בגזים

שקופית 19

פרומונים אטרקטיביים, הורמונים.
פיזור גזים בגזים
ניחוחות
פרפרים
Maybugs
חמוסים
חרקי מיטה
סקאנקס
דוֹחֶה
דוחים

שקופית 20

יישום דיפוזיה דיפוזיה בחי ובצומח
ריחם של פשפשים מגעיל, ופרת משה רבנו מפרישה נוזל צהוב, מסריח ורעיל.
התמנון משחרר כתם דיו כדי להסתיר מהאויב
בואש מפחיד את העבריינים שלו

שקופית 21

אנחנו פותרים בעיות
משימות לאוהבי ביולוגיה. 1. רוב החרקים, פרת משה רבנו, כמה חיפושיות עלים התחמשו להגנתם: ריח החרקים מגעיל, ופרוות משה רבנו מפרישות נוזל רעיל צהוב. ?? הסבר העברת ריחות 2. דגים נושמים חמצן מומס במי נהרות, אגמים וימים. איזה תהליך פיזיקלי מאפשר לחמצן מהאטמוספרה להיכנס למים?

שקופית 22

כולם יודעים כמה שימושי בצל. אבל כשחתכנו אותו, הזלנו דמעות. הסבר מדוע?
זה נובע מתופעת הדיפוזיה. הסיבה היא החומר הנדיף lachrymator, הגורם לדמעות. הוא מתמוסס בנוזל של הקרום הרירי של העין, ומשחרר חומצה גופרתית, המגרה את הקרום הרירי של העין.

שקופית 23

יערות הם הריאות של כדור הארץ, ועוזרים לנשום עבור כל היצורים החיים. אוויר העיר מכיל חומרים גזים רבים (פחמן חד חמצני, פחמן דו חמצני, תחמוצות חנקן, גופרית) המתקבלים כתוצאה מהמתחם התעשייתי, התחבורה והשירותים הציבוריים. ניתן להסביר את תהליך טיהור האוויר על ידי היער באמצעות דיפוזיה.
פיזור גזים בגזים

שקופית 24

אין להם איברי נשימה בכלל. חמצן המומס במים נספג דרך העור שלהם, ופחמן דו חמצני מומס נפלט החוצה באותו אופן.
צורת הנשימה הפשוטה ביותר נמצאת בידי מדוזות ותולעים.

שקופית 25

תפקיד הדיפוזיה עבור בני אדם
עקב דיפוזיה, חמצן מהריאות חודר לדם האדם, ומהדם לרקמות

שקופית 26

שקופית 27

מדוע ריאותיו של מעשן שונות מאלו של לא מעשן?

שקופית 28

אסטרונאוטים מתירים משקי השינה שלהם המחוברים לקירות החללית. יחד עם זאת, למיקום ה"מיטות" יש חשיבות מהותית - הן מוצמדות בסמיכות למאווררים על מנת לספק לאסטרונאוטים אספקה ​​מתמדת של אוויר צח במהלך השינה. אחרת, עובדי התחנה מסתכנים להיחנק בחלל מצומצם עם הפחמן הדו חמצני שהם מייצרים, או שהם יסבלו ממיגרנות עקב רעב בחמצן.

שקופית 29

גז דליק טבעי הוא חסר צבע וריח.
פיזור גזים בגזים
עקב דיפוזיה, הגז מתפשט בכל החדר ויוצר תערובת נפיצה.

שקופית 30

צפינו שוב ושוב כיצד עשן משריפה, ארובות מעושנות של בתים כפריים, תחנות כוח תרמיות, ולאחר שהעלינו אותו גבוה, מפסיקים להיראות עם עלייתו. זו תוצאה של דיפוזיה של מולקולות עשן בין מולקולות אוויר.
פיזור גזים בגזים

שקופית 31

מאשה בת הארבע התגנבה מאחורי אמה מאחורי גבה אל המראה ושפכה שלושה בקבוקי בושם צרפתי על ראשה. איך אמא, יושבת עם הגב אל מאשה, ניחשה מה קרה?

שקופית 32

האם תיתכן דיפוזיה בנוזלים?

שקופית 33

הניסוי שלנו
אנו מזמינים אותך לתה.

שקופית 34

להכנת תה, משתמשים בפרחים ועלים של כמה צמחים: יסמין, ורד, טיליה, אורגנו, נענע, טימין ואחרים.
פיזור של נוזל בנוזל

שקופית 35

פיזור של נוזל בנוזל
תה
ירוק
שָׁחוֹר
במצב מוצק, צבע התה תלוי באופן עיבוד העלים.
חליטת תה מבוססת על דיפוזיה של מולקולות מים וחומר צביעה של צמחים.

שקופית 36

נוזלים
1. מולקולות נעות באופן אקראי 2. מולקולות של חומרים מתערבבות 3. הסיבה לדיפוזיה בנוזלים היא תנועת מולקולות
מסקנות:

שקופית 37

כדי להרוות את צבע הסלק מוסיפים למים חומצה אצטית.

שקופית 38

גופים מוצקים
במוצקים, המרחקים בין מולקולות קטנים מאוד. הם זהים לגדלים של המולקולות עצמן. חדירה דרך מרווחים קטנים כל כך של מולקולות של חומר אחר היא קשה ביותר ולכן הדיפוזיה איטית מאוד.

שקופית 39

ריח של מלח, ריח של יוד. בלתי חדיר וגאה, שוניות לוע אבן נחשפות מהמים... Y. Drunina מדי שנה נכנסים לאטמוספירה 2 מיליארד טונות של מלחים.

שקופית 40

ערפיח הוא ערפל צהוב שמרעיל את האוויר שאנו נושמים. ערפיח הוא הגורם העיקרי למחלות נשימה ולב, היחלשות חסינות האדם.
פיזור של מצב מוצק בגזים

שקופית 41

לגדל בבית; מכוניות צופרות; עשן המפעל תלוי על כל השיחים; מטוסים פורשים את כנפיהם בעננים
מאי. ענני רעמים נקרעים. ירק דומם קמל. כל המנועים והצופרים - והלילך מריח של בנזין
תהליך הדיפוזיה ממלא תפקיד גדול בזיהום אוויר, נהרות, ימים ואוקיינוסים.
דיפוזיה מזיקה

שקופית 42

פיזור של מצב מוצק בגזים
חלקיקים המצויים באוויר עירוני. אבקת צמחים מיקרואורגניזמים, נבגים שלהם חול יבש אבק פחם אבק צמנט דשן אסבסט קדמיום כספית עופרת תחמוצת ברזל תחמוצת נחושת
רדיוס חלקיקים, מיקרומטר 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

שקופית 43

דרכים לפתור את הבעיה הסביבתית הקשורה לטיהור אוויר: 1) מסננים על צינורות הפליטה; 2) גידול צמחים לאורך כבישים וסביב מפעלים הסופגים חומרים מזיקים.
פיזור גזים בגזים
אֶדֶר
טִילְיָה
צַפצָפָה

האם אי פעם ראית המוני גמדים קטנים ומעצבנים שרוחשים באקראי מעל הראש? לפעמים נדמה שהם תלויים ללא תנועה באוויר. מצד אחד, הנחיל הזה הוא ללא תנועה, מצד שני, החרקים שבתוכו נעים כל הזמן ימינה, ואז שמאלה, ואז למעלה, ואז למטה, מתנגשים כל הזמן זה בזה ומתפזרים שוב בתוך הענן הזה, כאילו כוח בלתי נראה מחזיק אותם יחד.

תנועות המולקולות הן בעלות אופי כאוטי דומה, בעוד שהגוף שומר על צורה יציבה. תנועה זו נקראת תנועה תרמית של מולקולות.

תנועה בראונית

עוד בשנת 1827, הבוטנאי הבריטי המפורסם רוברט בראון השתמש במיקרוסקופ כדי לחקור את התנהגותם של חלקיקי אבקה מיקרוסקופיים במים. הוא הפנה את תשומת הלב לעובדה שהחלקיקים נעים כל הזמן בסדר לוגי כאוטי, מתריס, ותנועה אקראית זו לא הייתה תלויה לא בתנועת הנוזל שבו הם נמצאים, ולא בהתאדות שלו. החלקיקים הקטנים ביותר של אבקה תיארו מסלולים מורכבים ומסתוריים. מעניין שעוצמת תנועה כזו אינה יורדת עם הזמן ואינה קשורה לתכונות הכימיות של המדיום, אלא רק עולה אם צמיגות המדיום הזה או גודל החלקיקים הנעים פוחתים. בנוסף, לטמפרטורה יש השפעה רבה על מהירות התנועה של מולקולות: ככל שהיא גבוהה יותר, כך החלקיקים נעים מהר יותר.

ריכוך

לפני זמן רב אנשים הבינו שכל החומרים בעולם מורכבים מהחלקיקים הקטנים ביותר: יונים, אטומים, מולקולות, ויש ביניהם פערים, והחלקיקים הללו נעים כל הזמן ואקראי.

דיפוזיה היא תוצאה של תנועה תרמית של מולקולות. אנו יכולים לראות דוגמאות כמעט בכל מקום בחיי היומיום: הן בחיי היומיום והן בחיות הבר. זוהי הפצת ריחות, הדבקת חפצים מוצקים שונים, ערבוב נוזלים.

במונחים מדעיים, דיפוזיה היא תופעה של חדירת מולקולות של חומר אחד למרווחים בין מולקולות של חומר אחר.

גזים ודיפוזיה

הדוגמה הפשוטה ביותר של דיפוזיה בגזים היא התפשטות מהירה למדי של ריחות (גם נעימים וגם לא כל כך נעימים) באוויר.

דיפוזיה בגזים עלולה להיות מסוכנת ביותר, בגלל תופעה זו הרעלת פחמן חד חמצני וגזים רעילים אחרים ממשיכה במהירות הבזק.

אם דיפוזיה בגזים מתרחשת במהירות, לרוב תוך שניות בודדות, הרי שהדיפוזיה בנוזלים אורכת דקות שלמות ולפעמים אפילו שעות. זה תלוי בצפיפות ובטמפרטורה.

דוגמה אחת היא פירוק מהיר מאוד של מלחים, אלכוהול וחומצות, היוצרים פתרונות הומוגניים תוך זמן קצר.

דיפוזיה במוצקים

במוצקים, הדיפוזיה היא הקשה ביותר; בטמפרטורת החדר או החוץ הרגילה היא בלתי מורגשת. בכל ספרי הלימוד המודרניים והישנים, הניסוי עם לוחות עופרת וזהב מתואר כדוגמה. ניסוי זה הראה שרק לאחר יותר מארבע שנים חדרה כמות זניחה של זהב לתוך עופרת, ועופרת חדרה לזהב עד לעומק של לא יותר מחמישה מילימטרים. הבדל זה נובע מכך שצפיפות העופרת גבוהה בהרבה מצפיפות הזהב.

כתוצאה מכך, מהירות ועוצמת הדיפוזיה תלויות לא מעט בצפיפות החומר ובמהירות התנועה הכאוטית של מולקולות, והמהירות, בתורה, תלויה בטמפרטורה. הדיפוזיה מתקדמת בצורה אינטנסיבית יותר ומהירה יותר בטמפרטורות גבוהות יותר.

דוגמאות של דיפוזיה בחיי היומיום

אנחנו אפילו לא חושבים על כך שבכל יום כמעט בכל שלב אנו נתקלים בתופעת הדיפוזיה. לכן תופעה זו נחשבת לאחת המשמעותיות והמעניינות בפיזיקה.

אחת הדוגמאות הפשוטות ביותר של דיפוזיה בחיי היומיום היא המסת סוכר בתה או קפה. אם מניחים חתיכת סוכר בכוס מים רותחים, לאחר זמן מה היא תיעלם ללא עקבות, בעוד שאפילו נפח הנוזל כמעט ולא ישתנה.

אם תסתכלו סביב בקפידה, תוכלו למצוא דוגמאות רבות של דיפוזיה שהופכות את חיינו לקלים יותר:

• פירוק אבקת כביסה, פרמנגנט אשלגן, מלח;
• ריסוס מטהרי אוויר;
• אירוסולים לגרון;
• שטיפת לכלוך מפני השטח של הפשתן;
• ערבוב צבעים על ידי האמן;
• לישה של בצק;
• בישול מרק עשיר, מרקים ורוטב, לפתנים מתוקים ומשקאות פירות.

בשנת 1638, שחזר ממונגוליה, השגריר וסילי סטארקוב העניק לצאר הרוסי מיכאיל פדורוביץ' במתנה כמעט 66 ק"ג של עלים יבשים עם ארומה חריפה מוזרה. מוסקוביטים שמעולם לא ניסו אותו אהבו מאוד את הצמח המיובש הזה, והם עדיין משתמשים בו בהנאה. זיהית אותו? כמובן שמדובר בתה שנרקח עקב תופעת הדיפוזיה.

דוגמאות של דיפוזיה בעולם הסובב

תפקידה של הדיפוזיה בעולם הסובב אותנו הוא גדול מאוד. אחת הדוגמאות החשובות ביותר לדיפוזיה היא מחזור הדם באורגניזמים חיים. חמצן מהאוויר חודר אל נימי הדם הנמצאים בריאות, ואז מתמוסס בהם ומתפשט בכל הגוף. בתורו, פחמן דו חמצני מתפזר מהנימים לתוך alveoli של הריאות. חומרים מזינים המשתחררים מהמזון באמצעות דיפוזיה חודרים לתוך התאים.

במיני צמחים עשבוניים מתרחשת דיפוזיה דרך כל פני השטח הירוקים שלהם, בצמחים פורחים גדולים יותר דרך עלים וגבעולים, בשיחים ועצים דרך סדקים בקליפת הגזעים והענפים והעדשים.

בנוסף, דוגמה לדיפוזיה בעולם הסובב היא ספיגת מים ומינרלים המומסים בו על ידי מערכת השורשים של הצמחים מהאדמה.

דיפוזיה היא הסיבה לכך שהרכב השכבה התחתונה של האטמוספרה הוא הטרוגני ומורכב ממספר גזים.

למרבה הצער, בעולם הלא מושלם שלנו, יש מעט מאוד אנשים שאינם יודעים מהי זריקה, המכונה גם "זריקה". סוג זה של טיפול כואב אך יעיל מבוסס גם על תופעת הדיפוזיה.

זיהום סביבתי: קרקע, אוויר, גופי מים הם גם דוגמאות של דיפוזיה בטבע.

עננים לבנים נמסים בשמים הכחולים, כל כך אהובה על משוררים מכל הזמנים - היא גם תפוצה ידועה לכל תלמיד בחטיבת הביניים והתיכון!

אז, דיפוזיה היא משהו שבלעדיו החיים שלנו לא רק יהיו קשים יותר, אלא כמעט בלתי אפשריים.

למרות העובדה שגוף מוצק מאופיין בסידור מסודר של אטומים בסריג גבישי, מתאפשרת בו גם תנועת אטומים. תנועות תרמיות, שבעיקרן בעלות אופי של תנודות קטנות, מובילות בחלק מהמקרים לכך שהאטומים עוזבים לחלוטין את מקומם בסריג. האפשרות להתמוטטות כזו של אטומים כבר מעידה על כך שמוצקים יכולים להתאדות. נכון שבמהלך האידוי מתרחש ניתוק האטומים בשכבת פני השטח, אבל אין סיבה לטעון שניתוק כזה הוא בלתי אפשרי גם בתוך הגוף.

בשל העובדה שאטומים עוזבים את מקומם באתרי הסריג נוצרים פגמים מסוימים בגבישים, כמו פגמים מסוג שוטקי ופרנקל. דיפוזיה במוצקים קשורה גם לפירוקים אלה של אטומים ולתנועתם לאחר מכן בגביש.

בדיוק כמו בגזים, לחלקיקים במוצקים יש אנרגיות שונות של תנועה תרמית. ובכל טמפרטורה יש חלק מסוים מהאטומים, שהאנרגיה שלו עולה בהרבה על הממוצע והיא מספיק גדולה כדי שיוכלו לעזוב את מקומם בסריג ולעבור למיקום חדש. ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, כך יותר אטומים כאלה, ולכן מקדם הדיפוזיה גדל במהירות עם עליית הטמפרטורה (לפי חוק אקספוננציאלי). אבל מכיוון שמספר האטומים עם אנרגיה גבוהה מספיק תמיד קטן (אם הטמפרטורה נמוכה בהרבה מנקודת ההיתוך), תהליך הדיפוזיה במוצק מתגלה כתהליך איטי עוד יותר מאשר בגזים ובנוזלים. לדוגמה, מקדם הדיפוזיה של נחושת לזהב ב

300 מעלות צלזיוס שווה לשם השוואה, אנו מציינים שבמהלך דיפוזיה של תמיסה מימית של מתיל אלכוהול למים a, הדיפוזיה של ארגון להליום ממשיכה עם זאת. עם זאת, דיפוזיה במוצקים משחקת תפקיד חשוב במספר תהליכים. זה נצפה הן ברכיב יחיד (במקרה זה מדברים על דיפוזיה עצמית), והן בחומרים מרובי רכיבים, ביחיד ורב גבישים.

ניסיון (במיוחד, מחקרים המשתמשים במה שנקרא אטומים מתויגים) מראה שדיפוזיה במוצקים מתבצעת בעיקר בשלוש הדרכים הבאות:

1. אטומים שכנים בסריג מחליפים מקומות בסריג, כפי שמוצג באיור. 198. החלפה זו עשויה, למשל, לנבוע מסיבוב של צמד האטומים המעורבים בה סביב נקודת האמצע.

2. אטום שנמצא במקום "שלו" באתר סריג עוזב אותו ומתיישב במעיים, ולאחר מכן נודד למעיים (איור 199).

3. אטומים עוברים מאתרי סריג לאתרים לא מאוכלסים, מה שנקרא מקומות פנויים (איור 200). תהליך אחרון זה אפשרי רק בגבישים פגומים, שכן מקומות פנויים הם, כמובן, פגמי גביש. ברור שהמעבר של אטומים לאתרים פנויים שווה ערך לעקירה של המקומות הפנויים עצמם בכיוון המנוגד לכיוון התנועה של האטומים.

מנגנון הדיפוזיה האחרון משחק כנראה את התפקיד החשוב ביותר. ליישום שלו במוצק, חייב להיות שיפוע צפיפות של מקומות פנויים, כך שאטומים (ומכאן פנויים) נעים לעתים קרובות יותר בכיוון אחד מאשר באחר. בפוליגבישים תפקיד חשוב הוא מילוי מקומות פנויים בגבולות הגבישים (גרגרים). ככל הנראה, בתהליך של יצירת משרות פנויות, שבלעדיהם אי אפשר דיפוזיה, לנקעים תפקיד חשוב.

במחקר הניסיוני של דיפוזיה במוצקים, החומרים הנחקרים מובאים במגע אמין זה עם זה ולאחר מכן נשמרים במשך זמן רב בטמפרטורה כזו או אחרת של הניסוי. לאחר חשיפה כזו, מוסרות ברציפות שכבות דקות המאונכות לכיוון הדיפוזיה, וריכוז החומרים המפוזרים נלמדים בהתאם למרחק לנקודת המגע.

לאחרונה נעשה שימוש נרחב בחומרים רדיואקטיביים מלאכותיים, שנוכחותם מתגלה בקלות על ידי הקרינה שלהם.

שיטה זו (שיטת האטומים המסומנים) מאפשרת לחקור גם את תופעת הדיפוזיה העצמית, כלומר דיפוזיה בגוף מוצק של האטומים של גוף זה עצמו.

החוק הכללי של דיפוזיה במוצקים זהה לזה של גזים ונוזלים. זהו חוק פיק, אותו הזכרנו יותר מפעם אחת.

באשר למקדם הדיפוזיה, ניתן לקבל ביטוי לו משיקולים דומים לאלו המובאים בעמוד 318 בהקשר לשאלת הדיפוזיה בנוזלים. אחרי הכל, דיפוזיה במוצק מתבצעת גם על ידי קפיצות של אטומים ממצבי שיווי המשקל שלהם בצמתים של סריג הגביש. אבל עכשיו אנחנו יכולים לומר די בוודאות על מרחק הקפיצה שהוא שווה לקבוע הסריג a.

עם זאת, יש לזכור כי תחת מנגנון הפנוי של דיפוזיה, אטום מאתר סריג יכול לבצע קפיצה רק אם האתר השכן ריק, אם הוא מקום פנוי, כפי שמוצג באיור. 200. אבל גם עם שכונה כזו, אטום צריך אנרגיה נוספת כדי שהקפיצה למקום פנוי תתבצע. אחרי הכל, באתר סריג, האנרגיה הפוטנציאלית של אטום היא מינימלית. לכן, כל תזוזה של אטום מאתר, כולל עקירה למקום פנוי סמוך, דורשת אנרגיה נוספת, שאותה הוא יכול לקבל בסבירות מסוימת כתוצאה מתנודות. הסתברות זו, כמו תמיד, נקבעת על ידי חוק בולצמן:

הנה, האנרגיה הנדרשת לקפיצה מאתר סריג, האנרגיה של הזזת אטום למקום פנוי.

על פי השיקולים שניתנו בעמוד 318, ניתן לכתוב את מקדם הפיזור העצמי במוצק כך:

כאשר a הוא קבוע הסריג וזמן השהייה הממוצע של אטום באתר סריג. ברור שהזמן הזה קצר יותר, ככל שהסבירות להיווצרות מקום פנוי ליד האטום גדולה יותר והסבירות גדולה יותר.

בעמוד 319 ראינו שההסתברות להיווצרות מקום פנוי היא כעת אנו רואים שההסתברות שאטום מקבל אנרגיה היא לכן, ניתן לכתוב את הביטוי למקדם הדיפוזיה כך:

המכפיל (מה שנקרא מכפיל פרה-אקספוננציאלי) הוא מאפיין קבוע של חומר נתון. הערך השווה לסכום אנרגיית היווצרותו של מקום פנוי והאנרגיה של הזזת אטום לריק נקרא אנרגיית ההפעלה של דיפוזיה והוא גם ערך המאפיין חומר.

מקדם הדיפוזיה במוצקים קטן מאוד. לזהב למשל בטמפרטורת החדר הוא בסדר גודל, אפילו בסמוך לנקודת ההיתוך של הזהב הוא מגיע לערך רק בשנת זה מראה עד כמה חזק מקדם הדיפוזיה תלוי בטמפרטורה. 1

הקטנות של מקדם הדיפוזיה במוצקים מוסברת על ידי העובדה שכדי שקפיצת הדיפוזיה של אטום לריק תתרחש, יש צורך ששני, באופן כללי, אירועים בלתי סבירים יתרחשו כמעט בו זמנית: כדי שייווצר מקום פנוי. ליד האטום וכדי שהאטום עצמו יקבל אנרגיה כתוצאה מתנודה, מספיק לקפיצה.

עם מנגנוני דיפוזיה אחרים, עם דיפוזיה של חומרים מסוימים לאחרים, מקדם הדיפוזיה מחושב בצורה שונה. הקורא ילמד על כך בקורסים מיוחדים. אבל בכל המקרים, מקדמי הדיפוזיה קטנים בערכם המוחלט. אז, למשל, מקדם הדיפוזיה של גופרית בברזל, אפילו בטמפרטורה קרובה הוא בערך אבל למרות הקטנות של מקדמי הדיפוזיה במוצקים, תפקיד הדיפוזיה במוצקים הוא גדול מאוד. הדיפוזיה היא זו שמספקת תופעות ותהליכים במוצקים כמו חישול לביטול אי-הומוגניות בסגסוגות, רוויה של משטחי החלקים בפחמן, חנקן וכו', סינטר אבקה ותהליכי עיבוד מתכות אחרים.

דיפוזיה בגזים, נוזלים ומוצקים הוכן על ידי: תלמיד 10 "א" קוריאקינה אנסטסיה מורה: מלישבע V.I. MKOU "בית ספר תיכון מס' 1 pos. נעים"

מטרת העבודה לגלות מהי דיפוזיה כיצד היא משפיעה על הסביבה למד על דיפוזיה בגזים ובנוזלים מהם היתרונות והנזקים של דיפוזיה

תנועת חלקיקי החומר החלקיקים הקטנים ביותר מכל חומר, בין אם זה גז, נוזל או מוצק, נמצאים בתנועה אקראית מתמדת. יתרה מכך, ככל שהחלקיקים נעים מהר יותר, כך הטמפרטורה של החומר גבוהה יותר. נכונותה של הנחה זו מאושרת על ידי מספר תופעות. אחד מהם הוא דיפוזיה - תופעה שבה חומרים מתערבבים מעצמם.

דיפוזיה בנוזלים בנוזלים הדיפוזיה מתקדמת לאט יותר מאשר בגזים, אך אם נחמם מים, תהליך הדיפוזיה יואץ. ערבוב מים מתוקים עם מים מלוחים מבוסס על עקרון הדיפוזיה כאשר נהרות נופלים לים.

דיפוזיה משמשת גם בשימורים

דיפוזיה בגזים דיפוזיה בגזים מתרחשת מהר יותר מאשר בנוזלים, מכיוון שהמרחק בין מולקולות הגז גדול יותר באופן ניכר, והמולקולות שלו יכולות לנוע בצורה חופשית יותר.

דוגמה להתפשטות בגזים היא התפשטות ריחות באוויר, אך הריח אינו מתפשט מיד, אלא לאחר זמן מה. זה קורה בגלל שתנועת מולקולות של חומר ריח בכיוון מסוים מפריעה לתנועה של מולקולות אוויר.

עצים משחררים חמצן וסופגים פחמן דו חמצני באמצעות דיפוזיה. טורפים גם מוצאים את טרפם על ידי דיפוזיה. דיפוזיה יכולה לגרום להשוואת טמפרטורת החדר. בשל תופעת הדיפוזיה, השכבה התחתונה של האטמוספירה - הטרופוספירה - מורכבת מתערובת של גזים: חנקן, חמצן, פחמן דו חמצני ואדי מים. בהיעדר דיפוזיה, הריבוד יתרחש תחת פעולת הכבידה: בתחתית תהיה שכבה של פחמן דו חמצני כבד, מעליה חמצן, מעל חנקן, גזים אינרטיים.

דיפוזיה בגזים גזים. זה עד כמה מולקולות הגז מרוחקות זו מזו.

דיפוזיה בנוזלים נוזלים. במרחק זה, מולקולות הנוזל נמצאות זו מזו.

דיפוזיה במוצקים מוצקים. מרחק מולקולות בין מוצקים.

פגיעה בדיפוזיה עקב תופעת הדיפוזיה האוויר מזוהם בפסולת ממפעלים שונים, בגללה פסולת אנושית מזיקה חודרת לקרקע, למים, ולאחר מכן משפיעה מזיקה על חייהם ותפקודם של בעלי חיים וצמחים. .

נזק של דיפוזיה למרבה הצער, כתוצאה מהתפתחות הציוויליזציה האנושית, ישנה השפעה שלילית על הטבע ועל התהליכים המתרחשים בו. תהליך הדיפוזיה ממלא תפקיד חשוב בזיהום נהרות, ימים ואוקיינוסים. כמה מחקרים רפואיים הראו קשר בין שכיחות מערכת הנשימה ודרכי הנשימה העליונות לבין מצב האוויר.

מסקנה לפיזור יש חשיבות רבה בטבע, אך תופעה זו מזיקה גם ביחס לזיהום הסביבה.