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
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:
- Фильтры на выхлопных трубах.
- 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:
- В каком рассоле – горячем или холодном – быстрее засолятся огурцы?
- Почему ткань, окрашенную недоброкачественной краской, нельзя в мокром состоянии держать в соприкосновении со светлым бельем?
Достаточный уровень:
- Почему дым от костра, поднимаясь вверх, быстро перестает быть видимым даже в безветренную погоду?
- Будут ли распространяться запахи в герметично закрытом подвальном помещении, где совершенно нет сквозняков?
Высокий уровень:
- Открытый сосуд с эфиром уравновесили на весах и оставили в покое. Через некоторое время равновесие весов нарушилось. Почему?
- Какое значение имеет диффузия для процессов дыхания человека и животных?
VII. Домашнее задание.
- Параграф 9, вопросы к параграфу;
- Экспериментальное задание (описать явления диффузии, наблюдаемые дома).
- 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.
- Семке А.И. «Нестандартные задачи по физике», – Ярославль: Академия развития, 2007.
- Шустова Л.В., Шустов С.Б. «Химические основы экологии». – М.: Просвещение, 1995.
- Лукашик В.И. Задачник по физике 7-8кл. – М.: Просвещение, 2002.
- Кац Ц.Б. Биофизика на уроках физики. – М.: Просвещение, 1998.
- Энциклопедия Физика. – М.: Аванта +, 1999.
- Богданов К.Ю. Физик в гостях у биолога. – М.: Наука, 1986.
- Енохович А.С. Справочник по физике. – М.: Просвещение, 1990.
- Ольгин О.И. Опыты без взрывов. – М.: Химия, 1986.
- Ковтунович М.Г. «Домашний эксперимент по физике 7-11 классы». – М.: Гуманитарный издательский центр, 2007.
- Internet-ресурсы.
Применяют полученные знания и умения для решения практических задач повседневной жизни
Учащиеся выполняют задание, вспоминают, достигают поставленной цели за счет собственных ресурсов памяти, мышления. Составляют ответ, высказывают собственную точку зрения, приходят к единому мнению.
Контролируют собственное время, правильность и очередность высказываний своих и собеседника в процессе работы
Диффузия в природе и технике
Работают с текстами, которые получит каждая группа. Задача каждой группы - выделить в тексте главное и составить рассказ о применении процесса диффузии в данной области. Выступающих от группы может быть несколько.
Текст 1 группы . Диффузия в растительном мире
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».
Действительно, в растительном мире очень велика роль диффузии. Например, большое развитие листовой кроны деревьев объясняется тем, что диффузионный обмен сквозь поверхность листьев выполняет не только функцию дыхания, но частично и питания. В настоящее время широко практикуется внекорневая подкормка плодовых деревьев путем опрыскивания их кроны.
Большую роль играют диффузные процессы в снабжении природных водоёмов и аквариумов кислородом. Кислород попадает в более глубокие слои воды в стоячих водах за счёт диффузии через их свободную поверхность. Поэтому нежелательны всякие ограничения свободной поверхности воды. Так, например, листья или ряска, покрывающие поверхность воды, могут совсем прекратить доступ кислорода к воде и привести к гибели ее обитателей. По этой же причине сосуды с узким горлом непригодны для использования в качестве аквариума.
Текст 2 группы . Роль диффузии в пищеварении и дыхании человека
Наибольшее всасывание питательных веществ происходит в тонких кишках, стенки которых специально для этого приспособлены. Площадь внутренней поверхности кишечника человека равна 0,65м2. Она покрыта ворсинками - микроскопическими образованиями слизистой оболочки высотой 0,2-1мм, за счет чего площадь реальной поверхности кишечника достигает 4-5 м2, т.е. достигает в 2-3 раза больше площади поверхности всего тела. Процесс всасывания питательных веществ в кишечнике возможен благодаря диффузии.
Дыхание - перенос кислорода из окружающей среды внутрь организма сквозь его покровы - происходит тем быстрее, чем больше площадь поверхности тела и окружающей среды, и тем медленнее, чем толще и плотнее покровы тела. Отсюда понятно, что малые организмы, у которых площади поверхности велики по сравнению с объемом тела, могут обходиться вовсе без специальных органов дыхания, удовлетворяясь притоком кислорода исключительно через наружную оболочку.
А как же дышит человек? У человека в дыхании принимает участие вся поверхность тела - от самого толстого эпидермиса пяток до покрытой волосами кожи головы. Особенно интенсивно дышит кожа на груди, спине и животе. Интересно, что по интенсивности дыхания эти участки кожи значительно превосходят легкие. С одинаковой по размеру дыхательной поверхности здесь может поглощаться кислорода на 28% а выделяться углекислого газа даже на 54% больше, чем в легких. Однако во всем дыхательном процессе участие кожи ничтожно по сравнению с легкими, так как общая площадь поверхности легких, если развернуть все 700 млн. альвеол, микроскопических пузырьков, через стенки которых происходит газообмен между воздухом и кровью, составляет около 90-100 м2, а общая площадь поверхности кожи человека около 2 м2, т.е, в 45-50 раз меньше. Таким образом, диффузия имеет большое значение в процессах жизнедеятельности человека, животных и растений. Благодаря диффузии кислород из легких пpoникaeт в кровь человека, а из крови - в ткани.
Текст 3 группы. Применение диффузии в технике.
Диффузия находит широкое применение в промышленности. На явлении диффузии основана диффузионная сварка металлов. Методом диффузионной сварки соединяют между собой металлы, неметаллы, металлы и неметаллы, пластмассы. Детали помещают в закрытую сварочную камеру с сильным разряжением, сдавливают и нагревают до 800 градусов. При этом происходит интенсивная взаимная диффузия атомов в поверхностных слоях контактирующих материалов. Диффузионная сварка применяется в основном в электронной и полупроводниковой промышленности, точном машиностроении.
Для извлечения растворимых веществ из твердого измельченного материала применяют диффузионный аппарат. Такие аппараты распространены главным образом в свеклосахарном производстве, где их используют для получения сахарного сока из свекловичной стружки, нагреваемой вместе с водой.
На явлении диффузии основан процесс металлизации - покрытия поверхности изделия слоем металла или сплава для сообщения ей физических, химических и механических свойств, отличных от свойств металлизируемого материала. Он применяется для защиты изделий от коррозии, износа, повышения контактной электрической проводимости, в декоративных целях. Для повышения твердости и жаростойкости стальных деталей применяют цементацию. Она заключается в том, что стальные детали помещают в ящик с графитовым порошком, который устанавливают в термической печи. Атомы углерода вследствие диффузии проникают в поверхностный слой деталей. Глубина проникновения зависит от температуры и времени выдержки деталей в термической печи.
Текст для 4 группы.
Но, не всегда диффузия благо для человека. К сожалению, необходимо отметить и вредные проявления этого явления. Дымовые трубы предприятий выбрасывают в атмосферу углекислый газ, оксиды азота и серы. В настоящее время общее количество эмиссии газов в атмосферу превышает 40 миллиардов тонн в год. Избыток углекислого газа в атмосфере опасен для живого мира Земли, нарушает круговорот углерода в природе, приводит к образованию кислотных дождей. Процесс диффузии играет большую роль в загрязнении рек, морей и океанов. Годовой сброс производственных и бытовых стоков в мире равен примерно 10 триллионов тонн.
Загрязнение водоёмов приводит к тому, что в них исчезает жизнь, а воду, используемую для питья, приходится очищать, что очень дорого. Кроме того, в загрязненной воде происходят химические реакции с выделением тепла. Температура воды повышается, при этом снижается содержание кислорода в воде, что плохо для водных организмов. Из-за повышения температуры воды многие реки теперь зимой не замерзают.
Для снижения выброса вредных газов из промышленных труб, труб тепловых электростанций устанавливают специальные фильтры. Для предупреждения загрязнения водоемов необходимо следить за тем, чтобы вблизи берегов не выбрасывался мусор, пищевые отходы, навоз, различного рода химикаты.
О таком понятии, как диффузия, слышали абсолютно все люди. Это было одной из тем на уроках физики в 7 классе. Несмотря на то что это явление окружает нас абсолютно везде, мало кто знает о нём. Что же оно всё-таки означает? В чём заключается его физический смысл , и как можно облегчить жизнь с её помощью? Сегодня мы с вами об этом и поговорим.
Диффузия в физике: определение
Это - процесс проникновения молекул одного вещества между молекулами другого вещества. Говоря простым языком, этот процесс можно назвать смешиванием. Во время этого смешивания происходит взаимное проникновение молекул вещества друг между другом
. Например, при приготовлении кофе молекулы растворимого кофе проникают в молекулы воды и наоборот.
Скорость этого физического процесса зависит от следующих факторов:
- Температура.
- Агрегатное состояние вещества.
- Внешнее воздействие.
Чем выше температура вещества, тем быстрее движутся молекулы. Следовательно, процесс смешивания
происходит быстрее при высоких температурах.
Агрегатное состояние вещества - важнейший фактор . В каждом агрегатном состоянии молекулы движутся с определённой скоростью.
Диффузия может протекать в следующих агрегатных состояниях:
- Жидкость.
- Твёрдое тело.
Скорее всего, у читателя сейчас возникнут следующие вопросы:
- Каковы причины возникновения диффузии?
- Где она протекает быстрее?
- Как она применяется в реальной жизни?
Ответы на них можно узнать ниже.
Причины возникновения
Абсолютно у всего в этом мире есть своя причина. И диффузия не является исключением . Физики прекрасно понимают причины её возникновения. А как донести их до обычного человека?
Наверняка каждый слышал о том, что молекулы находятся в постоянном движении. Причём это движение является беспорядочным и хаотичным, а его скорость очень большая. Благодаря этому движению и постоянному столкновению молекул происходит их взаимное проникновение.
Есть ли какие-то доказательства этого движения? Конечно! Вспомните, как быстро вы начинали чувствовать запах духов или дезодоранта? А запах еды, которую готовит ваша мама на кухне? Вспомните, как быстро готовится чай или кофе . Всего этого не могло быть, если бы не движение молекул. Делаем вывод - основная причина диффузии заключается в постоянном движении молекул.
Теперь остаётся только один вопрос - чем же обусловлено это движение? Оно обусловлено стремлением к равновесию. То есть, в веществе есть области с высокой и низкой концентрацией этих частиц. И благодаря этому стремлению они постоянно движутся из области с высокой концентрацией в низкоконцентрированную. Они постоянно сталкиваются друг с другом , и происходит взаимное проникновение.
Диффузия в газах
Процесс смешивания частиц в газах самый быстрый. Он может происходить как между однородными газами, так и между газами с разной концентрацией.
Яркие примеры из жизни:
- Вы чувствуете запах освежителя воздуха благодаря диффузии.
- Вы чувствуете запах приготовленной пищи. Заметьте, его вы начинаете чувствовать сразу, а запах освежителя через несколько секунд. Это объясняется тем, что при высокой температуре скорость движения молекул больше.
- Слезы, возникающие у вас при нарезании лука. Молекулы лука смешиваются с молекулами воздуха, и ваши глаза на это реагируют.
Как протекает диффузия в жидкостях
Диффузия в жидкостях протекает медленнее. Она может длиться от нескольких минут до нескольких часов.
Самый яркие примеры из жизни:
- Приготовление чая или кофе.
- Смешивание воды и марганцовки.
- Приготовление раствора соли или соды.
В этих случаях диффузия протекает очень быстро (до 10 минут). Однако если к процессу будет приложено внешнее воздействие, например, размешивание этих растворов ложкой, то процесс пойдёт гораздо быстрее и займёт не более одной минуты.
Диффузия при смешивании более густых жидкостей будет происходить гораздо дольше. Например, смешивание двух жидких металлов может занимать несколько часов. Конечно, можно сделать это за несколько минут, но в таком случае получится некачественный сплав .
Например, диффузия при смешивании майонеза и сметаны будет протекать очень долго. Однако, если прибегнуть к помощи внешнего воздействия, то этот процесс и минуты не займёт.
Диффузия в твёрдых телах: примеры
В твёрдых телах взаимное проникновение частиц протекает очень медленно. Этот процесс может занять несколько лет. Его длительность зависит от состава вещества и структуры его кристаллической решётки.
Опыты, доказывающие, что диффузия в твёрдых телах существует.
- Слипание двух пластин разных металлов. Если держать эти две пластины плотно друг к другу и под прессом, в течение пяти лети между ними будет слой, имеющий ширину 1 миллиметр. В этом небольшом слое будут находиться молекулы обоих металлов. Эти две пластины будут слиты воедино.
- На тонкий свинцовый цилиндр наносится очень тонкий слой золота. После чего эта конструкция помещается в печь на 10 дней. Температура воздуха в печи - 200 градусов Цельсия. После того как этот цилиндр разрезали на тонкие диски, было очень хорошо видно, что свинец проник в золото и наоборот.
Примеры диффузии в окружающем мире
Как вы уже поняли, чем тверже среда, тем меньше скорость смешивания молекул. Теперь давайте поговорим о том, где в реальной жизни можно получить практическую пользу от этого физического явления.
Процесс диффузии происходит в нашей жизни постоянно. Даже когда мы лежим на кровати, очень тонкий слой нашей кожи остаётся на поверхности простыни. А также в неё впитывается пот. Именно из-за этого постель становится грязной, и её необходимо менять.
Так, проявление этого процесса в быту может быть следующим:
- При намазывании масла на хлеб оно в него впитывается.
- При засолке огурцов соль сначала диффундирует с водой, после чего солёная вода начинает диффундировать с огурцами. В результате чего мы получаем вкуснейшую закуску. Банки необходимо закатывать. Это нужно для того, чтобы вода не испарялась. А точнее, молекулы воды не должны диффундировать с молекулами воздуха.
- При мытье посуды молекулы воды и чистящего средства проникают в молекулы оставшихся кусочков еды. Это помогает им отлипать от тарелки, и сделать её более чистой.
Проявление диффузии в природе:
- Процесс оплодотворения происходит именно благодаря этому физическому явлению. Молекулы яйцеклетки и сперматозоида диффундируют, после чего появляется зародыш.
- Удобрение почв. Благодаря использованию определённых химических средств или компоста почва становится более плодородной. Почему так происходит? Суть в том, что молекулы удобрения диффундируют с молекулами почвы. После чего процесс диффузии происходит между молекулами почвы и корня растения. Благодаря этому сезон будет более урожайным.
- Смешивание производственных отходов с воздухом сильно загрязняет его. Из-за этого в радиусе километра воздух становится очень грязным. Его молекулы диффундируют с молекулами чистого воздуха из соседних районов. Именно так ухудшается экологическая обстановка в городе.
Проявление этого процесса в промышленности:
- Силицирование - процесс диффузионного насыщения кремнием. Он проводится в газовой атмосфере. Насыщенный кремнием слой детали имеет не очень высокую твёрдость, но высокую коррозионную стойкость и повышенную износостойкость в морской воде, азотной, соляной в серной кислотах.
- Диффузия в металлах при изготовлении сплавов играет большую роль. Для получения качественного сплава необходимо производить сплавы при высоких температурах и с внешним воздействием. Это значительно ускорит процесс диффузии.
Эти процессы происходят в различных областях промышленности:
- Электронная.
- Полупроводниковая.
- Машиностроение.
Как вы поняли, процесс диффузии может оказывать на нашу жизнь как положительный, так и отрицательный эффект. Нужно уметь управлять своей жизнью и максимально использовать пользу от этого физического явления, а также минимизировать вред.
Теперь вы знаете, в чём сущность такого физического явления, как диффузия. Она заключается во взаимном проникновении частиц благодаря их движению. А в жизни движется абсолютно все. Если вы школьник, то после прочтения нашей статьи вы точно получите оценку 5. Успехов вам!
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.
