Esempi di diffusione di solidi e gas. VII
Tra i numerosi fenomeni della fisica, il processo di diffusione è uno dei più semplici e comprensibili. Dopotutto, ogni mattina, quando si prepara un tè o un caffè aromatico, una persona ha l'opportunità di osservare questa reazione nella pratica. Impariamo di più su questo processo e sulle condizioni per il suo verificarsi in diversi stati di aggregazione.
Cos'è la diffusione
Questa parola si riferisce alla penetrazione di molecole o atomi di una sostanza tra unità strutturali simili di un'altra. In questo caso, la concentrazione dei composti penetranti viene equalizzata.
Questo processo fu descritto per la prima volta in dettaglio dallo scienziato tedesco Adolf Fick nel 1855.
Il nome di questo termine deriva dal latino diffusio (interazione, dispersione, distribuzione).
Diffusione in liquido
Il processo in esame può avvenire con sostanze in tutti e tre gli stati di aggregazione: gassoso, liquido e solido. Per trovarne esempi pratici basta guardare in cucina.
Il borscht cotto a fuoco lento è uno di questi. Sotto l'influenza della temperatura, le molecole di glucosina betanina (la sostanza che conferisce alle barbabietole un colore scarlatto così ricco) reagiscono uniformemente con le molecole d'acqua, conferendole una tonalità bordeaux unica. Questo caso è in liquidi.
Oltre al borscht, questo processo può essere visto anche in un bicchiere di tè o caffè. Entrambe queste bevande hanno una tonalità così uniforme e ricca dovuta al fatto che l'infuso o le particelle di caffè, sciogliendosi in acqua, si diffondono uniformemente tra le sue molecole, colorandola. L'azione di tutte le bevande istantanee popolari degli anni Novanta si basa sullo stesso principio: Yupi, Invite, Zuko.
Compenetrazione dei gas
Gli atomi e le molecole che trasportano gli odori sono in movimento attivo e, di conseguenza, si mescolano con le particelle già contenute nell'aria e sono disperse in modo abbastanza uniforme nella stanza.
Questa è una manifestazione di diffusione nei gas. Vale la pena notare che anche l'inalazione dell'aria stessa è correlata al processo in esame, così come l'odore appetitoso del borscht appena preparato in cucina.
Diffusione nei solidi
Il tavolo della cucina, sul quale ci sono dei fiori, è coperto da una tovaglia giallo brillante. Ha ricevuto una tonalità simile a causa della capacità di diffusione che avviene nei solidi.
Il processo per conferire alla tela una tonalità uniforme avviene in più fasi come segue.
- Particelle di pigmento giallo diffuse nella vasca colorante verso il materiale fibroso.
- Venivano poi assorbiti dalla superficie esterna del tessuto da tingere.
- Il passo successivo è stato diffondere nuovamente la tintura, ma questa volta nelle fibre del tessuto.
- Infine il tessuto fissa le particelle di pigmento, colorandosi così.
Diffusione dei gas nei metalli
Di solito, quando si parla di questo processo, si considerano le interazioni di sostanze negli stessi stati di aggregazione. Ad esempio, diffusione nei solidi, solidi. Per dimostrare questo fenomeno, viene effettuato un esperimento con due piastre metalliche (oro e piombo) premute l'una contro l'altra. La compenetrazione delle loro molecole avviene per un tempo piuttosto lungo (un millimetro in cinque anni). Questo processo viene utilizzato per realizzare gioielli insoliti.
Tuttavia, anche composti in diversi stati di aggregazione sono in grado di diffondere. Ad esempio, c'è la diffusione dei gas nei solidi.
Durante gli esperimenti è stato dimostrato che un processo simile avviene nello stato atomico. Per attivarlo, di norma, è necessario un aumento significativo della temperatura e della pressione.
Un esempio di tale diffusione gassosa nei solidi è la corrosione dell'idrogeno. Si manifesta in situazioni in cui gli atomi di idrogeno (H2) generati durante una reazione chimica sotto l'influenza di alte temperature (da 200 a 650 gradi Celsius) penetrano tra le particelle strutturali del metallo.
Oltre all'idrogeno, nei solidi può verificarsi anche la diffusione dell'ossigeno e di altri gas. Questo processo, invisibile agli occhi, porta molti danni, perché le strutture metalliche possono crollare a causa sua.
Diffusione dei liquidi nei metalli
Tuttavia, non solo le molecole di gas possono penetrare nei solidi, ma anche nei liquidi. Come nel caso dell'idrogeno, molto spesso questo processo porta alla corrosione (se parliamo di metalli).
Un classico esempio di diffusione di liquidi nei solidi è la corrosione dei metalli sotto l'influenza di acqua (H 2 O) o soluzioni elettrolitiche. Per la maggior parte, questo processo è più familiare sotto il nome di ruggine. A differenza della corrosione da idrogeno, in pratica si riscontra molto più spesso.
Condizioni per accelerare la diffusione. Coefficiente di diffusione
Dopo aver capito in quali sostanze può verificarsi il processo in questione, vale la pena scoprire le condizioni del suo verificarsi.
Innanzitutto la velocità di diffusione dipende dallo stato di aggregazione in cui si trovano le sostanze interagenti. Quanto più grande è la reazione, tanto più lenta è la sua velocità.
A questo proposito, la diffusione nei liquidi e nei gas sarà sempre più attiva che nei solidi.
Ad esempio, se i cristalli di permanganato di potassio KMnO 4 (permanganato di potassio) vengono gettati nell'acqua, in pochi minuti gli daranno un bellissimo colore cremisi. Tuttavia, se si cospargono cristalli di KMnO 4 su un pezzo di ghiaccio e si mette il tutto nel congelatore, dopo diverse ore il permanganato di potassio non sarà in grado di colorare completamente l'H 2 O congelata.
Dall'esempio precedente possiamo trarre un'altra conclusione sulle condizioni di diffusione. Oltre allo stato di aggregazione, la temperatura influenza anche la velocità di compenetrazione delle particelle.
Per considerare la dipendenza del processo in esame da esso, vale la pena conoscere un concetto come il coefficiente di diffusione. Questo è il nome della caratteristica quantitativa della sua velocità.
Nella maggior parte delle formule è indicato con la lettera latina maiuscola D e nel sistema SI è misurato in metri quadrati al secondo (m²/s), talvolta in centimetri al secondo (cm 2 /m).
Il coefficiente di diffusione è uguale alla quantità di sostanza dispersa attraverso una superficie unitaria in un'unità di tempo, a condizione che la differenza di densità su entrambe le superfici (situate a una distanza pari a un'unità di lunghezza) sia uguale all'unità. I criteri che determinano D sono le proprietà della sostanza in cui avviene il processo di dispersione delle particelle stesso e il loro tipo.
La dipendenza del coefficiente dalla temperatura può essere descritta utilizzando l'equazione di Arrhenius: D = D 0exp (-E/TR).
Nella formula considerata, E è l'energia minima richiesta per attivare il processo; T - temperatura (misurata in Kelvin, non Celsius); R è la costante dei gas, caratteristica di un gas ideale.
Oltre a tutto quanto sopra, la velocità di diffusione nei solidi e nei liquidi nei gas è influenzata dalla pressione e dalla radiazione (induzione o alta frequenza). Inoltre molto dipende dalla presenza di una sostanza catalitica; spesso questa funge da innesco per la dispersione attiva delle particelle.
Equazione di diffusione
Questo fenomeno è un tipo speciale di equazione alle derivate parziali.
Il suo obiettivo è trovare la dipendenza della concentrazione di una sostanza dalle dimensioni e dalle coordinate dello spazio (in cui si diffonde), nonché dal tempo. In questo caso, il coefficiente indicato caratterizza la permeabilità del mezzo per la reazione.
Molto spesso, l'equazione di diffusione è scritta come segue: ∂φ (r,t)/∂t = ∇ x.
In esso, φ (t e r) è la densità della materia dispersa nel punto r al tempo t. D (φ, r) è il coefficiente di diffusione generalizzato alla densità φ nel punto r.
∇ è un operatore differenziale vettoriale le cui componenti di coordinate sono derivate parziali.
Quando il coefficiente di diffusione dipende dalla densità, l'equazione non è lineare. Quando non - lineare.
Considerando la definizione di diffusione e le caratteristiche di questo processo in diversi ambienti, si può notare che ha lati positivi e negativi.
Diapositiva 1
1
In un momento per vedere l'eternità, un mondo enorme - in un granello di sabbia, in un mondo - l'infinito e il cielo nella coppa di un fiore. W. Blake
Diapositiva 2
Una molecola è la più piccola particella della materia.
Mikhail Vasilyevich Lomonosov nel 1745 distinse tra i concetti di atomo e molecola.
Le molecole sono costituite da atomi.
Un atomo è la particella più piccola di un elemento chimico.
Diapositiva 3
3
Tutte le sostanze sono costituite da minuscole particelle chiamate molecole.
Ci sono degli spazi tra queste particelle
Diapositiva 4
In natura le sostanze si trovano in 3 stati: solido, liquido, gassoso.
Le dimensioni della molecola sono circa 10‾¹ºm
Ripetiamo
Diapositiva 5
Cosa impedisce a Vasya, una studentessa di seconda media, sorpresa dal preside mentre fumava, di rompersi in singole molecole e di scomparire casualmente dalla vista?
Diapositiva 6
La mano di una statua d'oro in un antico tempio greco, baciata dai parrocchiani, ha perso notevolmente peso nel corso dei decenni. I preti sono nel panico: chi ha rubato l'oro? O è questo un miracolo, un segno?
Diapositiva 7
Perché le suole delle scarpe si consumano e i gomiti delle giacche si consumano fino a diventare buchi?
Diapositiva 8
Argomento della lezione: Diffusione nei gas, nei liquidi e nei solidi.
Diapositiva 9
Scopi e obiettivi della lezione
Studiare il movimento delle molecole che avviene nei vari stati della materia. Conoscere il meccanismo di diffusione alle diverse temperature della sostanza.
Diapositiva 10
Moto browniano
1773-1858
Robert Brown nel 1827, osservando una sospensione di polline di piante al microscopio, scoprì che le particelle erano in continuo movimento, descrivendo traiettorie complesse.
Diapositiva 11
Diffusione (lat. diffusio-diffusione, diffusione, dispersione). Questo è un fenomeno in cui si verifica la penetrazione reciproca di molecole di una sostanza tra molecole di un'altra.
Schema di diffusione attraverso una membrana semipermeabile
Diffusione
Diapositiva 12
osservato
Diffusione
Nei gas
Nei liquidi
Nei solidi
Diapositiva 13
Consideriamo la diffusione nei gas
Cause e modelli di diffusione
Diapositiva 14
GAS
La diffusione degli odori è possibile a causa del movimento delle molecole delle sostanze. Questo movimento è continuo e disordinato. Scontrandosi con le molecole dei gas che compongono l'aria, le molecole del deodorante cambiano più volte la direzione del loro movimento e, muovendosi in modo casuale, si disperdono nella stanza.
Diapositiva 15
Le molecole di una sostanza sono in movimento continuo e casuale
Motivo della diffusione:
Diapositiva 16
Gli oli e le resine aromatici sono ampiamente utilizzati nell'industria dei profumi, nell'aromaterapia medicinale e per le esigenze della chiesa.
Diffusione dei gas nei gas
Diapositiva 17
Chi di noi non è rimasto colpito dal profumo di una notte primaverile? Potevamo sentire gli odori di ciliegia, acacia e lillà. Le molecole del profumo dei fiori si diffondono nell'aria.
Diffusione dei gas nei gas
Diapositiva 18
Il modo più diffuso con cui gli insetti comunicano è attraverso le sostanze chimiche olfattive, che gli animali usano per proteggersi o attirare l'attenzione. Il trasferimento degli odori avviene per diffusione.
Diffusione dei gas nei gas
Diapositiva 19
Feromoni attraenti, ormoni.
Diffusione dei gas nei gas
Fragranze
Farfalle
Maggio scarafaggi
Furetti
Cimici
Puzzole
Ripugnante
Repellenti
Diapositiva 20
Applicazione della diffusione Diffusione nella flora e nella fauna
L'odore delle cimici è disgustoso e le coccinelle secernono un liquido giallo, odoroso e velenoso
Il polipo rilascia una macchia d'inchiostro per nascondersi dal nemico
La puzzola spaventa i suoi delinquenti
Diapositiva 21
Risolviamo i problemi
Compiti per gli amanti della biologia. 1. La maggior parte delle cimici, delle coccinelle e alcuni scarabei fogliari si sono armati per proteggersi: l'odore delle cimici è disgustoso e le coccinelle secernono un liquido tossico giallo. ?? Spiegare la trasmissione degli odori 2. I pesci respirano l'ossigeno disciolto nell'acqua di fiumi, laghi e mari. Quale processo fisico consente all'ossigeno dell'atmosfera di entrare nell'acqua?
Diapositiva 22
Tutti sanno quanto siano salutari le cipolle. Ma quando lo tagliamo, versiamo lacrime. Spiega perchè?
Ciò è spiegato dal fenomeno della diffusione. Il motivo è la sostanza volatile lacrimatrice, che provoca lacrime. Si dissolve nel fluido della mucosa dell'occhio, rilasciando acido solforico, che irrita la mucosa dell'occhio.
Diapositiva 23
Le foreste sono i polmoni del pianeta e aiutano tutti gli esseri viventi a respirare. L'aria urbana contiene molte sostanze gassose (monossido di carbonio, anidride carbonica, ossidi di azoto, zolfo) derivanti dal lavoro del complesso industriale, dei trasporti e dei servizi pubblici. Il processo di purificazione dell'aria da parte delle foreste può essere spiegato con la diffusione.
Diffusione dei gas nei gas
Diapositiva 24
Non hanno affatto organi respiratori. L'ossigeno disciolto nell'acqua viene assorbito attraverso la pelle e l'anidride carbonica disciolta viene espulsa attraverso lo stesso percorso.
La forma più semplice di respirazione si trova nelle meduse e nei vermi.
Diapositiva 25
Il ruolo della diffusione per l'uomo
Grazie alla diffusione, l'ossigeno dai polmoni penetra nel sangue umano e dal sangue nei tessuti
Diapositiva 26
Diapositiva 27
Perché i polmoni di un fumatore sono diversi da quelli di un non fumatore?
Diapositiva 28
Gli astronauti si slacciano i sacchi a pelo fissati alle pareti della navicella. In questo caso, la posizione dei “letti” è di fondamentale importanza: sono fissati in prossimità dei ventilatori per fornire agli astronauti un flusso costante di aria fresca durante il sonno. Altrimenti, i lavoratori delle stazioni rischiano di soffocare in uno spazio ristretto a causa dell’anidride carbonica che producono o di soffrire di emicrania a causa della mancanza di ossigeno.
Diapositiva 29
Il gas naturale infiammabile non ha né colore né odore.
Diffusione dei gas nei gas
Per diffusione, il gas si diffonde nell'ambiente formando una miscela esplosiva.
Diapositiva 30
Abbiamo osservato più di una volta come il fumo esce da un incendio, dai camini affumicati delle case rurali, dalle centrali termiche e, sollevato in alto, quando sale cessa di essere visibile. Questa è una conseguenza della diffusione delle molecole di fumo tra le molecole dell'aria
Diffusione dei gas nei gas
Diapositiva 31
Masha, una bambina di quattro anni, si è avvicinata furtivamente dietro sua madre allo specchio e le ha versato tre bottiglie di profumo francese sulla testa. Come ha fatto la mamma, seduta con le spalle a Masha, a indovinare cosa è successo?
Diapositiva 32
È possibile la diffusione nei liquidi?
Diapositiva 33
IL NOSTRO ESPERIMENTO
Ti invitiamo per il tè.
Diapositiva 34
Per preparare il tè si utilizzano fiori e foglie di alcune piante: gelsomino, rosa, tiglio, origano, menta, timo e altre.
DIFFUSIONE DEL LIQUIDO NEL LIQUIDO
Diapositiva 35
DIFFUSIONE DEL LIQUIDO NEL LIQUIDO
TÈ
Verde
Nero
Allo stato solido, il colore del tè dipende da come vengono lavorate le foglie.
La preparazione del tè si basa sulla diffusione delle molecole d'acqua e della sostanza colorante delle piante.
Diapositiva 36
LIQUIDI
1. Le molecole si muovono in modo casuale 2. Le molecole delle sostanze si mescolano 3. La ragione della diffusione nei liquidi è il movimento delle molecole
Conclusioni:
Diapositiva 37
Per saturare il colore delle barbabietole, all'acqua viene aggiunto acido acetico.
Diapositiva 38
SOLIDI
Nei solidi, le distanze tra le molecole sono molto piccole. Sono uguali alle dimensioni delle molecole stesse. La penetrazione di molecole di un'altra sostanza attraverso spazi così piccoli è estremamente difficile e quindi la diffusione avviene molto lentamente
Diapositiva 39
L'odore del sale, l'odore dello iodio. Inespugnabili e fieri, i reef hanno facce di pietra, li spingono fuori dall'acqua... Y. Drunina Ogni anno 2 miliardi di tonnellate di sali entrano nell'atmosfera.
Diapositiva 40
Lo smog è una nebbia gialla che avvelena l'aria che respiriamo. Lo smog è la causa principale delle malattie respiratorie e cardiache e dell’indebolimento del sistema immunitario umano.
DIFFUSIONE DEI SOLIDI NEI GAS
Diapositiva 41
Le case crescono; le auto suonano il clacson; Il fumo della fabbrica aleggia su tutti i cespugli; Gli aeroplani spiegano le ali tra le nuvole
Maggio. Ci sono brandelli di nuvole temporalesche. La vegetazione senza vita appassisce. Tutti i motori e i clacson, - E il lillà odora di benzina
Il processo di diffusione gioca un ruolo importante nell'inquinamento dell'aria, dei fiumi, dei mari e degli oceani
Diffusione dannosa
Diapositiva 42
DIFFUSIONE DEI SOLIDI NEI GAS
Particelle trovate nell'aria urbana. Polline delle piante Microrganismi, loro spore Sabbia secca Polvere di carbone Polvere di cemento Fertilizzante Amianto Cadmio Mercurio Piombo Ossido di ferro Ossido di rame
Raggio delle particelle, µm 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
Diapositiva 43
Modi per risolvere il problema ambientale associato alla purificazione dell'aria: 1) filtri sui tubi di scarico; 2) coltivare piante lungo le strade e attorno alle imprese che assorbono sostanze nocive.
Diffusione dei gas nei gas
acero
Tiglio
Pioppo
L'insegnante di fisica Nozdrina L.D.
Diffusione nei gas, liquidi e solidi.
Diapositiva 2
Scopi e obiettivi della lezione
Disposizioni fondamentali dell'ICT;
Determinazione della diffusione;
Caratteristiche del processo di diffusione nei vari media.
Spiegare il fenomeno della diffusione basato sull'MCT.
Diapositiva 3
- Una molecola è la più piccola particella della materia.
- Mikhail Vasilyevich Lomonosov nel 1745 distinse tra i concetti di atomo e molecola.
- Le molecole sono costituite da atomi.
- Un atomo è la particella più piccola di un elemento chimico.
Diapositiva 4
Tre stati della materia
Le dimensioni della molecola sono circa 10‾¹ºm
Ripetiamo
Diapositiva 5
"Apprezzo un'esperienza più di 1000 opinioni nate dall'immaginazione"
MV Lomonosov
- Fonti della conoscenza fisica
Diapositiva 6
Moto browniano
Robert Brown nel 1827, osservando una sospensione di polline di piante al microscopio, scoprì che le particelle erano in continuo movimento, descrivendo traiettorie complesse.
Diapositiva 8
Diffusione osservata
- Nei gas
- Nei liquidi
- Nei solidi
Diapositiva 9
Gli oli e le resine aromatici sono ampiamente utilizzati nell'industria dei profumi, nell'aromaterapia medicinale e per le esigenze della chiesa.
Diffusione dei gas nei gas
Diapositiva 10
Diffusione dei gas nei gas
- Aromatici
- Oli
- Resine
- Petali di gelsomino
- Petali di rosa
- Mirra
- albero dell'incenso
Diapositiva 11
Chi di noi non è rimasto colpito dal profumo di una notte primaverile? Potevamo sentire gli odori di ciliegia, acacia e lillà. Le molecole del profumo dei fiori si diffondono nell'aria.
Diffusione dei gas nei gas
Diapositiva 12
Tè, caffè e cacao sono comunemente consumati come colture toniche.
La patria del tè è la Cina, il caffè è l'Africa, il cacao è l'America. La rapida diffusione dell'aroma di queste bevande è spiegata dal fatto che le molecole della sostanza odorosa penetrano tra le molecole dell'aria.
Diffusione dei gas nei gas
Diapositiva 13
Il modo più diffuso con cui gli insetti comunicano è attraverso le sostanze chimiche olfattive, che gli animali usano per proteggersi o attirare l'attenzione.
- Il trasferimento degli odori avviene per diffusione.
Diffusione dei gas nei gas
Diapositiva 14
- Attraente
- Feromoni, ormoni.
- Diffusione dei gas nei gas
- Fragranze
- Farfalle
- Maggio scarafaggi
- Furetti
- Cimici
- Puzzole
- Ripugnante
- Repellenti
Diapositiva 15
Le foreste sono i polmoni del pianeta e aiutano tutti gli esseri viventi a respirare.
L'aria urbana contiene molte sostanze gassose (monossido di carbonio, anidride carbonica, ossidi di azoto, zolfo) derivanti dal lavoro del complesso industriale, dei trasporti e dei servizi pubblici.
Il processo di purificazione dell'aria da parte delle foreste può essere spiegato con la diffusione.
Diffusione dei gas nei gas
Diapositiva 16
Il gas naturale infiammabile non ha né colore né odore.
Diffusione dei gas nei gas
Per diffusione, il gas si diffonde nell'ambiente formando una miscela esplosiva.
Diapositiva 18
Modi per risolvere il problema ambientale associato alla purificazione dell'aria:
1) filtri sui tubi di scarico;
2) coltivare piante lungo le strade e intorno alle imprese che assorbono sostanze nocive.
Diffusione dei gas nei gas
- Pioppo
Diapositiva 19
Osservazione del processo di diffusione delle molecole d'aria e delle molecole di ammoniaca (l'indicatore è una cartina di tornasole, che registra la presenza di un mezzo alcalino)
IL NOSTRO ESPERIMENTO
Diapositiva 20
Osservare la dissoluzione del fumo da un incendio nell'aria.
IL NOSTRO ESPERIMENTO
Diapositiva 21
IL NOSTRO ESPERIMENTO
Diffondere l'odore del deodorante per ambienti nella stanza.
Diapositiva 22
Il veleno d'api è un liquido incolore e trasparente con un odore aromatico e un'elevata attività biologica.
La rapida penetrazione del veleno d'api è associata a processi biologici nel corpo
(con il movimento delle molecole di veleno e la loro interazione con il fluido intercellulare del tessuto connettivo).
DIFFUSIONE DEL LIQUIDO NEL LIQUIDO
Diapositiva 23
Per preparare il tè si utilizzano fiori e foglie di alcune piante: gelsomino, rosa, tiglio, origano, menta, timo e altre.
DIFFUSIONE DEL LIQUIDO NEL LIQUIDO
Diapositiva 24
DIFFUSIONE DEL LIQUIDO NEL LIQUIDO
- Verde
- Nero
Allo stato solido, il colore del tè dipende da come vengono lavorate le foglie.
La preparazione del tè si basa sulla diffusione delle molecole d'acqua e della sostanza colorante delle piante.
Diapositiva 25
IL NOSTRO ESPERIMENTO
Ti invitiamo per il tè.
Diapositiva 26
IL NOSTRO ESPERIMENTO
Confronto della velocità di diffusione durante la preparazione del tè con acqua fredda e calda.
Il processo di diffusione accelera con l'aumentare della temperatura; avviene più lentamente che nei gas.
Diapositiva 27
Aggiungendo una fetta di limone il tè diventa più leggero.
IL NOSTRO ESPERIMENTO
Il colore del tè è marrone solo in ambiente neutro (acqua).
Diapositiva 28
IL NOSTRO ESPERIMENTO
Per saturare il colore delle barbabietole, all'acqua viene aggiunto acido acetico.
Diapositiva 29
L'odore del sale, l'odore dello iodio.
Inespugnabile e orgoglioso
Muse in pietra di barriera corallina
Li stanno tirando fuori dall'acqua...
Yu
Ogni anno entrano nell’atmosfera 2 miliardi di tonnellate di sali.
Diapositiva 30
Lo smog è una nebbia gialla che avvelena l'aria che respiriamo.
Lo smog è la causa principale delle malattie respiratorie e cardiache e dell’indebolimento del sistema immunitario umano.
DIFFUSIONE DEI SOLIDI NEI GAS
Diapositiva 31
DIFFUSIONE DEI SOLIDI NEI GAS
Particelle trovate nell'aria urbana.
- Polline delle piante
- Microrganismi e loro spore
- Sabbia asciutta
- Polvere di carbone
- Polvere di cemento
- Fertilizzante
- Amianto
- Cadmio
- Mercurio
- Guida
- Ossido di ferro
- Ossido di rame
- Raggio della particella, µm
- 20 – 60
- 1 - 15
- 200 - 2000
- 10 – 400
- 10 – 150
- 30 – 800
- 10 – 200
- 0,5-1
- 0,1-1
- 0,1-1
Diapositiva 32
Come spiegare il processo di decapaggio delle verdure?
Diapositiva 33
DIFFUSIONE DI UN SOLIDO IN UN LIQUIDO
Sottaceti ai funghi
Diapositiva 34
Sottaceti di frutta
DIFFUSIONE DI UN SOLIDO IN UN LIQUIDO
Durante la salatura, i cristalli di sale in una soluzione acquosa si dividono in ioni Na e Cl, si muovono in modo casuale e occupano gli spazi tra i pori dei prodotti alimentari.
Diapositiva 35
Fare marmellate e composte.
DIFFUSIONE DI UN SOLIDO IN UN LIQUIDO
Diapositiva 36
Produzione di zucchero dalle barbabietole nella produzione industriale
DIFFUSIONE DI UN SOLIDO IN UN LIQUIDO
Diapositiva 37
Sciogliere i cristalli di permanganato di potassio in acqua.
IL NOSTRO ESPERIMENTO
Diapositiva 38
IL NOSTRO ESPERIMENTO
Sciogliere i cristalli di zucchero in acqua calda.
Diapositiva 39
Sciogliere la compressa di Mucaltina in acqua.
IL NOSTRO ESPERIMENTO
Diapositiva 40
Preparare in casa cetrioli sottaceto, crauti, pesce sotto sale e strutto.
IL NOSTRO ESPERIMENTO
Diapositiva 41
Per conferire durezza, resistenza all'usura e resistenza alla rottura alle parti in ferro e acciaio, le loro superfici sono sottoposte a saturazione diffusa con carbonio (cementazione)
Diapositiva 42
Il metallurgista inglese William Roberts-Austin misurò la diffusione dell'oro nel piombo ponendo questo cilindro in una fornace ad una temperatura di circa 200°C per 10 giorni.
Gli atomi d'oro erano distribuiti uniformemente in tutto il cilindro di piombo.
Diapositiva 43
IL NOSTRO ESPERIMENTO
Osservazione del fenomeno della diffusione del permanganato di potassio e delle molecole di cera.
Diapositiva 44
IL NOSTRO ESPERIMENTO
- Risultati in tre settimane.
- Sono passati due mesi.
- Le molecole di solidi si diffondono più lentamente.
Diapositiva 45
- La ragione della diffusione è il movimento casuale delle molecole.
- La velocità di diffusione dipende dallo stato di aggregazione dei corpi in contatto.
- La diffusione è veloce nei gas, più lenta nei liquidi e molto lenta nei solidi.
- Il processo di diffusione accelera con l'aumentare della temperatura, con una diminuzione della viscosità del mezzo e della dimensione delle particelle.
Diapositiva 46
1. Quale disegno mostra più correttamente una goccia d'acqua al microscopio ad alto ingrandimento?
2. Avendo modelli di particelle di due sostanze, mostra cosa succede nella sostanza quando si mescolano spontaneamente.
3. Scegli un'immagine in cui la direzione delle frecce indica correttamente la direzione del movimento di due particelle in una sostanza.
Descrivere come si muovono le particelle nella materia.
Quali danze o melodie possono essere paragonate al movimento delle particelle di palma che crescono in Africa e alle particelle di cedro che crescono in Siberia?
Diapositiva 47
Tutti sanno quanto siano salutari le cipolle. Ma quando lo tagliamo, versiamo lacrime. Spiega perchè?
Ciò è spiegato dal fenomeno della diffusione. La ragione è la sostanza volatile lacrimatrice, che provoca lacrime. Si dissolve nel fluido della mucosa dell'occhio, rilasciando acido solforico, che irrita la mucosa dell'occhio.
Diapositiva 48
Livello intermedio: 1. In quale salamoia - calda o fredda - i cetrioli andranno in salamoia più velocemente?
2. Perché il tessuto dipinto con vernice di bassa qualità non può essere tenuto a contatto con la biancheria di colore chiaro quando è bagnato?
Livello sufficiente: 1. Perché il fumo di un incendio, salendo verso l'alto, cessa rapidamente di essere visibile anche con tempo calmo?
2. Gli odori si diffonderanno in un seminterrato ermeticamente chiuso dove non ci sono assolutamente correnti d'aria?
Livello alto: 1. Un recipiente aperto contenente etere è stato bilanciato su una bilancia e lasciato solo. Dopo qualche tempo, l'equilibrio della bilancia fu interrotto. Perché?
2. Qual è l'importanza della diffusione per i processi respiratori dell'uomo e degli animali?
Diapositiva 49
1. Comma n. 9, domande per il paragrafo;
2. Compito sperimentale (descrivere i fenomeni di diffusione osservati a casa).
3. Rispondi alla domanda per iscritto:
Perché lo sciroppo dolce col tempo assume il sapore della frutta? (livello medio)
Perché le aringhe salate diventano meno salate dopo essere state lasciate in acqua per un po'? (livello sufficiente)
Perché durante l'incollaggio e la saldatura vengono utilizzate la colla liquida e la lega per saldatura fusa? (alto livello)
Diapositiva 50
Diapositiva 51
1. Semke A.I. “Problemi non standard in fisica”, Yaroslavl: Academy of Development, 2007.
2. Shustova L.V., Shustov S.B. "Fondamenti chimici dell'ecologia." M .: Education, 1995.
3. Lukashik V.I. Libro dei problemi di fisica per le classi 7-8. M.: Educazione, 2002.
4. Katz Ts.B. Biofisica nelle lezioni di fisica. M.: Educazione, 1998.
5. Enciclopedia della fisica. M.: Avanta+, 1999.
6. Bogdanov K.Yu. Un fisico in visita da un biologo. M.: Nauka, 1986.
7. Enochovich A.S. Manuale di fisica. M.: Educazione, 1990.
8. Olgin O.I. Esperimenti senza esplosioni. M.: Chimica, 1986.
9. Kovtunovich M.G. "Esperimento casalingo in fisica classi 7-11." M.: Centro editoriale umanitario, 2007.
10. Risorse Internet.
Letteratura
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La fisica è una delle scienze più interessanti, misteriose e allo stesso tempo logiche. Spiega tutto ciò che può essere spiegato, anche come il tè diventa dolce e la zuppa diventa salata. Un vero fisico direbbe diversamente: è così che avviene la diffusione nei liquidi.
Diffusione
La diffusione è il processo magico di penetrazione delle particelle più piccole di una sostanza negli spazi intermolecolari di un'altra. A proposito, tale penetrazione è reciproca.
Sai come viene tradotta questa parola dal latino? Diffondere, diffondere.
Come avviene la diffusione nei liquidi?
La diffusione può essere osservata durante l'interazione di qualsiasi sostanza: liquida, gassosa e solida.
Per scoprire come avviene la diffusione nei liquidi, puoi provare a gettare qualche granello di vernice, piombo macinato o, ad esempio, permanganato di potassio in un recipiente trasparente con acqua pulita. È meglio se questa nave è alta. Cosa vedremo? All'inizio, i cristalli affonderanno sul fondo sotto l'influenza della gravità, ma dopo un po 'apparirà attorno a loro un alone di acqua colorata, che si diffonderà e si diffonderà. Se non ci avviciniamo a queste imbarcazioni per almeno alcune settimane, scopriremo che l'acqua diventerà quasi completamente colorata.
Un altro chiaro esempio. Affinché lo zucchero o il sale si dissolvano più velocemente, devono essere mescolati in acqua. Ma se ciò non avviene, dopo un po 'lo zucchero o il sale si dissolveranno da soli: il tè o la composta diventeranno dolci e la zuppa o la salamoia diventeranno salate.
Come avviene la diffusione nei liquidi: esperienza
Per determinare come la velocità di diffusione dipende dalla temperatura della sostanza, puoi condurre un esperimento piccolo ma molto indicativo.
Prendi due bicchieri dello stesso volume: uno con acqua fredda, l'altro con acqua calda. Versare la stessa quantità di polvere solubile (ad esempio caffè o cacao) in entrambi i bicchieri. In uno dei recipienti la polvere inizierà a dissolversi più intensamente. Sai quale esattamente? Puoi indovinare? Dove la temperatura dell'acqua è più alta! Dopotutto, la diffusione avviene durante il movimento caotico casuale delle molecole e ad alte temperature questo movimento avviene molto più velocemente.
La diffusione può verificarsi in qualsiasi sostanza; differisce solo il momento in cui si verifica questo fenomeno. La velocità più alta è nei gas. Ecco perché non conservare il burro in frigorifero accanto ad aringhe o strutto, grattugiato con aglio tritato finemente. Poi vengono i liquidi (dalla densità più bassa a quella più alta). E la più lenta è la diffusione dei solidi. Sebbene a prima vista la diffusione non esista nei solidi.
Applicare le conoscenze e le abilità acquisite per risolvere problemi pratici nella vita di tutti i giorni
Gli studenti completano il compito, ricordano, raggiungono l'obiettivo utilizzando le proprie risorse di memoria e pensiero. Compongono una risposta, esprimono il proprio punto di vista e raggiungono un consenso.
Controllare il proprio tempo, la correttezza e l’ordine delle dichiarazioni proprie e dell’interlocutore durante il processo di lavoro
Diffusione nella natura e nella tecnologia
Si lavora con i testi che ogni gruppo riceverà. Il compito di ciascun gruppo è quello di evidenziare i punti principali del testo e scrivere una storia sull'applicazione del processo di diffusione in quest'area. Potrebbero esserci più oratori in un gruppo.
Testo del gruppo 1. Diffusione nel mondo vegetale
K.A. Timiryazev ha detto: "Sia che parliamo della nutrizione della radice dovuta alle sostanze presenti nel terreno, sia che parliamo della nutrizione aerea delle foglie dovuta all'atmosfera o della nutrizione di un organo a scapito di un altro, vicino - dovunque ricorreremo alle stesse ragioni di spiegazione: la diffusione".
Nel mondo vegetale, infatti, il ruolo della diffusione è molto importante. Ad esempio, il grande sviluppo della chioma fogliare degli alberi è spiegato dal fatto che lo scambio di diffusione attraverso la superficie delle foglie svolge non solo la funzione di respirazione, ma in parte anche di nutrizione. Attualmente è ampiamente praticata la concimazione fogliare degli alberi da frutto mediante spruzzatura delle loro corone.
I processi diffusi svolgono un ruolo importante nell'approvvigionamento di ossigeno nei serbatoi naturali e negli acquari. L'ossigeno raggiunge gli strati d'acqua più profondi nelle acque stagnanti grazie alla diffusione attraverso la loro superficie libera. Pertanto, qualsiasi restrizione sulla superficie libera dell'acqua è indesiderabile. Ad esempio, foglie o lenticchie d'acqua che ricoprono la superficie dell'acqua possono impedire completamente l'accesso dell'ossigeno all'acqua e portare alla morte dei suoi abitanti. Per lo stesso motivo i recipienti con il collo stretto non sono adatti all'uso come acquario.
Testo 2 gruppi. Il ruolo della diffusione nella digestione e nella respirazione umana
Il maggiore assorbimento dei nutrienti avviene nell'intestino tenue, le cui pareti sono appositamente adatte a questo. La superficie interna dell'intestino umano è 0,65 m2. È ricoperto di villi - formazioni microscopiche della mucosa alte 0,2-1 mm, per cui la superficie effettiva dell'intestino raggiunge 4-5 m2, cioè raggiunge 2-3 volte la superficie dell'intero corpo. Il processo di assorbimento dei nutrienti nell'intestino è possibile grazie alla diffusione.
La respirazione - il trasferimento di ossigeno dall'ambiente al corpo attraverso i suoi tegumenti - avviene tanto più velocemente quanto maggiore è la superficie del corpo e dell'ambiente, e quanto più lenti, spessi e densi sono i tegumenti del corpo. Da ciò è chiaro che i piccoli organismi, la cui superficie è grande rispetto al volume del corpo, possono fare a meno di organi respiratori speciali, accontentandosi del flusso di ossigeno esclusivamente attraverso il guscio esterno.
Come respira una persona? Negli esseri umani, l'intera superficie del corpo prende parte alla respirazione, dall'epidermide più spessa dei talloni al cuoio capelluto ricoperto di capelli. La pelle del petto, della schiena e dello stomaco respira particolarmente intensamente. È interessante notare che queste aree della pelle sono significativamente più intense dei polmoni in termini di intensità della respirazione. A parità di superficie respiratoria, qui l’ossigeno può essere assorbito del 28% e l’anidride carbonica può essere rilasciata addirittura il 54% in più rispetto ai polmoni. Tuttavia, nell'intero processo respiratorio, la partecipazione della pelle è trascurabile rispetto ai polmoni, poiché sulla superficie totale dei polmoni, se si espandono tutti i 700 milioni di alveoli, si formano bolle microscopiche attraverso le cui pareti avviene lo scambio di gas tra aria e sangue, è di circa 90-100 m2, e la superficie totale della pelle umana è di circa 2 m2, cioè 45-50 volte inferiore. Pertanto, la diffusione è di grande importanza nei processi vitali dell'uomo, degli animali e delle piante. Grazie alla diffusione, l'ossigeno dai polmoni penetra nel sangue umano e dal sangue nei tessuti.
Testo del gruppo 3. Applicazione della diffusione nella tecnologia.
La diffusione è ampiamente utilizzata nell'industria. La saldatura per diffusione dei metalli si basa sul fenomeno della diffusione. Il metodo di saldatura per diffusione viene utilizzato per collegare metalli, non metalli, metalli e non metalli e plastica. Le parti vengono poste in una camera di saldatura chiusa con forte vuoto, compresse e riscaldate a 800 gradi. In questo caso, negli strati superficiali dei materiali a contatto si verifica un'intensa diffusione reciproca degli atomi. La saldatura per diffusione viene utilizzata principalmente nell'industria elettronica e dei semiconduttori e nell'ingegneria di precisione.
Un apparecchio di diffusione viene utilizzato per estrarre sostanze solubili da materiale solido frantumato. Tali dispositivi sono diffusi principalmente nella produzione di zucchero di barbabietola, dove vengono utilizzati per ottenere il succo di zucchero da trucioli di barbabietola riscaldati insieme all'acqua.
Il processo di metallizzazione si basa sul fenomeno della diffusione: ricopre la superficie di un prodotto con uno strato di metallo o lega per conferirgli proprietà fisiche, chimiche e meccaniche che differiscono dalle proprietà del materiale metallizzato. Viene utilizzato per proteggere i prodotti dalla corrosione, dall'usura, per aumentare la conduttività elettrica dei contatti e per scopi decorativi. Per aumentare la durezza e la resistenza al calore delle parti in acciaio, viene utilizzata la carburazione. Consiste nel posizionare le parti in acciaio in una scatola con polvere di grafite, che viene installata in un forno termico. A causa della diffusione, gli atomi di carbonio penetrano nello strato superficiale delle parti. La profondità di penetrazione dipende dalla temperatura e dal tempo di permanenza dei pezzi nel forno termico.
Testo per il gruppo 4. Ma la diffusione non è sempre positiva per l’uomo. Sfortunatamente, è necessario notare le manifestazioni dannose di questo fenomeno. I camini delle imprese emettono nell'atmosfera anidride carbonica, ossidi di azoto e zolfo. Attualmente, la quantità totale di emissioni di gas nell’atmosfera supera i 40 miliardi di tonnellate all’anno. L'eccesso di anidride carbonica nell'atmosfera è pericoloso per il mondo vivente della Terra, interrompe il ciclo del carbonio in natura e porta alla formazione di piogge acide. Il processo di diffusione gioca un ruolo importante nell'inquinamento di fiumi, mari e oceani. Lo scarico annuale di acque reflue industriali e domestiche nel mondo è di circa 10 trilioni di tonnellate.
L'inquinamento dei corpi idrici porta alla scomparsa della vita al loro interno e l'acqua utilizzata per bere deve essere purificata, il che è molto costoso. Inoltre, nell’acqua contaminata si verificano reazioni chimiche che rilasciano calore. La temperatura dell'acqua aumenta e il contenuto di ossigeno nell'acqua diminuisce, il che è dannoso per gli organismi acquatici. A causa dell’aumento della temperatura dell’acqua, molti fiumi non ghiacciano più in inverno.
Per ridurre l'emissione di gas nocivi da tubi industriali e tubi di centrali termiche, vengono installati filtri speciali. Per prevenire l'inquinamento dei corpi idrici, è necessario garantire che immondizia, rifiuti alimentari, letame e vari tipi di prodotti chimici non vengano gettati vicino alle rive.
