Opravit

Difúze v lidském životě a živých organismech. Difúze a lidské zdraví. Aktualizace referenčních znalostí

Provedeno: Oksana Ryakhovskaya
žák 7. třídy
MBOU pojmenovaný po. L. N. Tolstoj

Dozorce: Učitel fyziky
MBOU pojmenovaný po. L. N. Tolstoj

Shlyapina T.V.

Úvod.
I. Definice pojmu „difúze“.
1.1. Definice pojmu „difúze“.
1.2. Osmóza.

II. Difúze je všude kolem nás.
2.1. Role difúze v každodenním životě a technologii.
2.2. Difúze v lidském životě
2.3. Difúze v živé přírodě.

III. Vliv lidské činnosti na průběh difúzních procesů v přírodě.

IV. Praktické experimenty potvrzující teorii.

4.1 Pokus č. 1. Pozorování difúze při smíchání dvou kapalin.

4.2. Zkušenost č. 2. Pozorování difúze při smíchání zrnitého tělesa s kapalinou.
4.3. Pokus č. 3 Pozorování jevu difúze v kapalinách.
4.4. Pokus č. 4 Studium závislosti rychlosti difúze na teplotě.
4.5. Pokus č. 5 Pozorování jevu difúze v plynech.
4.6. Zkušenost č. 6 Dopad různé látky na vodní hladině na difúzním procesu.

V. Sociologický průzkum.
5.1. Metodika provádění sociologického průzkumu problematiky životního prostředí.
5.2. Analýza výsledků.

VI. Závěr.
VII. Seznam použité literatury a online zdrojů

Úvod

Struktura hmoty je jedním z hlavních problémů vědy a základem moderní fyziky je atomově-molekulární věda.
V současné době jsou důkazy pro ustanovení molekulární kinetické teorie tak četné a přesvědčivé, že existence molekul je uznávána jako prokázaná skutečnost. Z velkého množství vědeckých ustanovení a experimentálních faktů souvisejících s molekulární kinetickou teorií mě nejvíce zaujal fenomén difúze, se kterým jsem se seznámil v 7. třídě v hodinách fyziky.
Každé ráno, když popíjíme hrnek čaje, netušíme, že pozorujeme fenomén difúze. Tento fenomén mě začal zajímat, protože je to jeden z důležitých procesů v podpoře života lidí a divoké zvěře na Zemi.
Roli, kterou hraje difúze ve světě kolem nás, nelze přeceňovat. Nachází se všude, jeho projevy jsou v přírodě, v technice a v každodenním životě. Bohužel difúzní procesy mohou mít nejen pozitivní, ale i negativní dopady na život rostlin, zvířat i člověka.

Během své práce jsem se nastavil následující cíle:

prohloubit své znalosti na toto téma;

prozkoumat vlastnosti difúze v různých médiích a zvážit její aplikaci;

ukázat roli difúzních procesů v ekologické rovnováze.

úkoly:

1. Najděte požadovaný materiál v literatuře, na internetu, studovat a analyzovat.

2. Zjistit, kde se v živé i neživé přírodě vyskytují difúzní jevy (fyzika a biologie), jaký mají význam a kde je člověk využívá.

3. Popište a navrhněte co nejvíce zajímavé experimenty na tomto fenoménu.

Ve své práci jsem použil následující metody výzkumu:

pozorování

experiment,

sociologický průzkum.

I. Definice pojmu „difúze“.

1.1. Definice pojmu „difúze“.

Difúze ( lat. difusio- šíření, šíření, rozptylování) je proces přenosu hmoty nebo energie z oblasti s vysokou koncentrací do oblasti s nízkou koncentrací. Tento proces je způsoben chaotickým tepelným pohybem molekul a spočívá v přenosu částic a vzájemném pronikání látek. Difúze nastává ve směru poklesu koncentrace látky a vede k rovnoměrnému rozložení látky v celém objemu, který zabírá. K tomuto jevu dochází v plynech, kapalinách a pevných látkách a mohou jak částice cizích látek v nich obsažených, tak jejich vlastní částice difundovat (samodifúze). K difúzi velkých částic suspendovaných v plynu nebo kapalině dochází v důsledku jejich Brownova pohybu.
Difúzní procesy probíhají nejrychleji v plynech, pomaleji v kapalinách a ještě pomaleji v pevných látkách, což je dáno povahou tepelného pohybu částic v těchto prostředích.
Nejvíc slavný příklad difúze je míšení plynů nebo kapalin (pokud inkoust spadne do vody, kapalina se po určité době rovnoměrně zbarví). Dalším příkladem je pevná látka: pokud je jeden konec tyče zahřátý nebo elektricky nabitý, šíří se teplo (nebo odpovídajícím způsobem elektrický proud) z horké (nabité) části do studené (nenabité) části. V případě kovové tyče se tepelná difúze rozvíjí rychle a proud teče téměř okamžitě. Pokud je tyč vyrobena ze syntetického materiálu, tepelná difúze je pomalá a difúze elektricky nabitých částic je velmi pomalá. Difúze molekul je obecně ještě pomalejší. Pokud je například na dno sklenice s vodou umístěn kousek cukru a voda se nemíchá, bude trvat několik týdnů, než se roztok stane homogenním.
Difúze jedné pevné látky do druhé probíhá ještě pomaleji. Pokud je například měď potažena zlatem, dojde k difúzi zlata do mědi, ale za normálních podmínek dosáhne zlatonosná vrstva tloušťky několika mikrometrů až po několika tisících letech.

Když se částice v látce pohybuje, neustále se sráží s jejími molekulami. To je jeden z důvodů, proč je za normálních podmínek difúze pomalejší než normální pohyb. Na čem závisí rychlost difúze?

Jednak na průměrné vzdálenosti mezi srážkami částic, tzn. délka volné cesty. Čím delší je tato délka, tím rychleji částice proniká látkou.

Za druhé, tlak ovlivňuje rychlost. Čím hustší je obal částic v látce, tím obtížnější je pro cizí částici takovým obalem proniknout.

Za třetí, molekulová hmotnost látky má hlavní roli na rychlosti difúze. Čím větší je cíl, tím je pravděpodobnější, že zasáhne, a po srážce se rychlost vždy zpomalí.

A za čtvrté, teplota. Se stoupající teplotou se zvyšují vibrace částic a zvyšuje se rychlost molekul. Rychlost difúze je však tisíckrát nižší než rychlost volného pohybu.

1.2. Osmóza.

Když chceme uhasit žízeň, napijeme se vody. Jak se ale voda, kterou pijeme, dostává do buněk našeho těla? A to se děje díky osmóze. Pokud se dostanou do kontaktu dva roztoky s různými koncentracemi, pak se tyto roztoky smísí v důsledku difúze. Pokud jsou ale dvě taková řešení oddělena neprostupnou přepážkou, pak nebude fungovat vůbec nic.
Ale pokud jsou dva takové roztoky odděleny přepážkou, která umožňuje molekulám rozpouštědla procházet, ale zadržuje molekuly rozpuštěné látky, pak se molekuly rozpouštědla přesunou do koncentrovanějšího roztoku a zředí ho stále více. Vyvstává osmóza- řízený pohyb molekul rozpouštědla přes polopropustnou přepážku oddělující dva roztoky různých koncentrací. Difúze rozpouštědla pokračuje, dokud se v systému neustaví rovnováha v důsledku vyrovnání koncentrací na obou stranách přepážky nebo v důsledku výskytu osmotického tlaku.

Membrány všech živých buněk bez výjimky mají pozoruhodnou schopnost propouštět molekuly vody a zadržovat molekuly látek v ní rozpuštěných - právě díky tomu dokáže buňka uhasit žízeň

Difúze iontů ve vodných roztocích je zvláště důležitá pro živé organismy. Neméně důležitá je role difúze při dýchání, fotosyntéze a transpiraci rostlin; při přenosu vzdušného kyslíku stěnami plicních sklípků a jeho vstupu do krve lidí a zvířat. Difúze molekulárních iontů přes membrány se provádí elektrickým potenciálem uvnitř buňky. Membrány, které mají selektivní propustnost, hrají roli celních orgánů při přepravě zboží přes hranice: některé látky jsou propuštěny, jiné jsou zadržovány a jiné jsou obecně „vyhnány“ z cely. Úloha membrán v životě buněk je velmi důležitá. Umírající buňka ztrácí kontrolu nad schopností regulovat koncentraci látek přes membránu. První známkou odumírající buňky je začátek změn propustnosti a nesprávné funkce její vnější membrány

Pokusil jsem se udělat zajímavý experiment. Vzal jsem citron a nakrájel několik tenkých plátků. Neprodukovala se prakticky žádná šťáva. pokropil jsem plátky citronu cukr – a po nějaké době z nich vytekla šťáva. Zde začala působit osmóza: šťáva z citronu vytékala, jako by se snažila co nejvíce naředit koncentrovaný cukerný roztok, který se vytvořil na jeho povrchu.
A pokud nakrájené zelí nasekáte se solí, jeho objem se prudce zmenší a samotné zelí zvlhne. To je také osmóza, pouze v tomto případě je sůl mimo buňku.

Osmóza nachází praktické uplatnění v procesu čištění vody.

II. Difúze je všude kolem nás.

2.1. Role difúze v každodenním životě a technologii.

Difuze se používá v mnoha technologických postupů: solení, získávání cukru (hobliny cukrové řepy se promyjí vodou, molekuly cukru difundují z hoblin do roztoku), výroba marmelády, barvení látek, praní věcí, tmelení, svařování a pájení kovů včetně difúzního svařování ve vakuu (kovy což jsou jinak metody nelze kombinovat - ocel s litinou, stříbro s nerezem atd.) a difúzní metalizace výrobků (nasycení povrchu ocelových výrobků hliníkem, chromem, křemíkem), nitridace - nasycení povrchu oceli dusíkem ( ocel se stává tvrdou, otěruvzdornou), nauhličování - nasycení ocelových výrobků uhlíkem, kyanidace - nasycení povrchu oceli uhlíkem a dusíkem.
Šíření pachů ve vzduchu je nejčastějším příkladem difúze v plynech. Proč se zápach nešíří okamžitě, ale po nějaké době? Faktem je, že při pohybu v určitém směru molekula vonná látka se srazí s molekulami vzduchu. Trajektorie každé částice plynu je přerušovaná čára, protože Při srážkách částice mění směr a rychlost svého pohybu.
Pomocí difúze se vzduchem šíří různé plynné látky: člověk například cítí parfém, kouř, který se šíří na velké vzdálenosti. Přírodní hořlavý plyn, který doma používáme, je bez barvy a bez zápachu. Pokud dojde k úniku, není možné si toho všimnout, proto se na distribučních stanicích plyn mísí se speciální látkou, která má ostrý, nepříjemný zápach, což člověk snadno pocítí.
Difúze probíhá v kapalinách pomaleji než v plynech, ale tento proces lze urychlit zahřátím. Například, aby to bylo rychlejší
okurky naložíme, zalijeme horkým nálevem. Víme, že cukr se v ledovém čaji rozpouští pomaleji než v horkém.
Dalším běžným příkladem difúze v každodenním životě je praní barevného prádla. Tkanina barvená za mokra se nedoporučuje. tmavá barva, nechte delší dobu v kontaktu s bílou látkou. Začíná difúze, molekuly barviva pronikají do bílé látky.

Je třeba poznamenat, že difúze našla široké uplatnění v elektronickém průmyslu, s její pomocí se vyrábí mnoho polovodičových součástek. Používá se také při tavení mnoha kovů, jako je ocel. Aby ocelové díly získaly významnou pevnost, jsou umístěny ve speciálních pecích, kde jsou v zahřátém stavu nasyceny uhlíkem. Atomy uhlíku pronikají do povrchové vrstvy kovu a zvyšují jeho pevnost.
Difúze je široce používána v metalizaci.
Metalizace je metoda zvýšení mechanických vlastností a zvýšení odolnosti proti korozi nasycením vrstev blízkého povrchu prvky legujícími kovy. Provádí se v důsledku aktivace difúzních procesů při zvýšených teplotách a některých dalších typů vlivu. Proto hledání cest ke zvýšení účinnosti metalizace přímo souvisí se studiem difúzních procesů.

Jak je vidět z uvedených příkladů, difúze hraje v každodenním životě a technologii velmi důležitou roli.

2.2. Difúze v lidském životě

Studiem fenoménu difúze jsem došel k závěru, že právě díky tomuto fenoménu člověk žije. Koneckonců, jak víte, vzduch, který dýcháme, se skládá ze směsi plynů: dusíku, kyslíku, oxidu uhličitého a vodní páry. Nachází se v troposféře – ve spodní vrstvě atmosféry. Pokud by nedocházelo k difúzním procesům, pak by se naše atmosféra jednoduše rozvrstvila vlivem gravitace, která působí na všechna tělesa nacházející se na povrchu Země nebo v její blízkosti, včetně molekul vzduchu. Dole by byla těžší vrstva oxidu uhličitého, nad ní by byl kyslík, nahoře by byl dusík a inertní plyny. Ale pro normální život potřebujeme kyslík, ne oxid uhličitý.

K difúzi dochází i v samotném lidském těle. Lidské dýchání a trávení jsou založeny na difúzi. Pokud mluvíme o dýchání, tak v cévách proplétajících alveoly je v každém okamžiku přibližně 70 ml krve, ze které difunduje do alveol oxid uhličitý a opačným směrem kyslík. Obrovský povrch alveolů umožňuje zmenšit tloušťku vrstvy plynů vyměňujících krev s intraalveolárním vzduchem na 1 mikron, což umožňuje nasytit toto množství krve kyslíkem za méně než 1 sekundu a uvolnit ji z přebytku oxidu uhličitého.

Jak je vidět z uvedených příkladů, difúzní procesy hrají v životě lidí velmi důležitou roli.

2.3. Difúze v přírodě.

Během posledních desetiletí lidé zásadně změnili svůj pohled na pozemské lesy. A uvědomili si, že les není jen budoucí palivové dříví, prkna, polena, ale jeden z hlavních článků obrovského přírodního řetězce. Lesy jsou plícemi planety, které pomáhají všem živým tvorům dýchat. Jeden hektar lesa ročně vyčistí 18 milionů m3 vzduchu od oxidu uhličitého, pohltí 64 tun dalších plynů a prachu a na oplátku dodá miliony metrů krychlových kyslíku. Proces čištění vzduchu probíhá difúzí.

Když jsem pozoroval mravence, vždy mě zajímalo, jak v pro ně obrovském světě zjistí cestu domů. Ukazuje se, že tuto záhadu odhaluje i fenomén difúze. Mravenci si značí cestu kapičkami páchnoucí kapaliny.

Mohou živé organismy použít v souboji čich? Lemur kata zvedá svůj dlouhý chlupatý ocas s černými a bílými pruhy a vysílá silný zápach svým příbuzným. Difúze v akci! Dojde-li ke srážce dvou konkurenčních klanů, samci natahujíce ocasy mezi nohama, tře ho zápěstími, jejichž žlázy vylučují žíravý sekret. Pak se postaví na všechny čtyři, ohnou svůj „nabitý“ ocas nad hlavou a přiblíží se k nepříteli, přičemž na něj zavane pach hrozby. Kdo se nebál, vyhrál!

Nejběžnější způsob komunikace hmyzu je prostřednictvím čichových chemikálií. Existují atraktivní vůně (atraktanty) a existují odpudivá (repelenty), vnímaná čichovými otvory (póry) na tykadlech. Mezi atraktanty patří feromony a hormony. "Je tady královna," říká jeden z feromonů ve včelím hnízdě. "Z tohoto náhradního samce vychovejte chovatele az tohoto vojáka," zní rozkaz přes feromon v termitím hnízdě. A co repelenty? "Je nás mnoho, není dost jídla pro každého, počkej, až vyroste," zazní pachový signál z prvního líhnutí komára. A další generace komárích larev pokorně čeká na rozkaz proměnit se v komáry.

Díky difúzi si hmyz nachází potravu. Motýli, vlající mezi rostlinami, si vždy najdou cestu krásná květina. Včely, které objevily sladký předmět, na něj zaútočí svým rojem.

A rostlina jim také roste a kvete díky difuzi. Ostatně říkáme, že rostlina dýchá a vydechuje vzduch, pije vodu a z půdy přijímá různé mikroaditiva.

Masožravci také nacházejí své oběti prostřednictvím difúze. Žraloci a piraně cítí krev na několik kilometrů. Princip difúze je založen na míšení sladké vody se slanou vodou, když řeky vtékají do moří.

Ve všech uvedených příkladech sledujeme vzájemné pronikání molekul látek, tzn. difúze, která, jak vidíme, má velká důležitost v přírodě, ale tento jev je škodlivý i z hlediska znečištění životního prostředí.

III. Vliv lidské činnosti na průběh difúzních procesů v přírodě.

Lidstvo jistě ovlivňuje různé ekologické systémy. Příklady takových, nejčastěji nebezpečných dopadů jsou odvodňování bažin, odlesňování, ničení ozonové vrstvy, zvrat toků řek a vypouštění odpadů do životního prostředí.

Difúze hraje obrovskou roli při znečišťování ovzduší škodlivými průmyslovými produkty a výfukovými plyny vozidel. Obrovsky také přispívá ke znečištění řek, moří a oceánů lidskými odpady. Roční vypouštění průmyslových a domácích odpadních vod ve světě dosahuje desítek bilionů tun.
Jedním z příkladů negativního vlivu člověka na difúzní procesy v přírodě jsou rozsáhlé havárie, ke kterým dochází v povodích různých nádrží. Ročně se tak do oceánu podle odborníků dostane asi 10 milionů tun ropy. Olej na vodě vytváří tenký film, který zabraňuje výměně plynů mezi vodou a vzduchem. Jak se ropa usazuje na dně, dostává se do sedimentů dna, kde narušuje přirozené životní pochody živočichů a mikroorganismů na dně. Kromě ropy výrazně vzrostly emise domácího a průmyslového odpadu do oceánu. odpadní voda, obsahující zejména takové nebezpečné škodliviny jako olovo, rtuť, arsen, které mají silný toxický účinek. Pozaďové koncentrace těchto látek byly na mnoha místech již desetinásobně překročeny.

Díky fenoménu difúze je vzduch znečištěn odpadem z různých továren, kvůli němu proniká škodlivý lidský odpad do půdy, vody a následně působí špatný vliv o životě a fungování zvířat a rostlin. Zvyšuje se plocha půdy kontaminované emisemi z průmyslových podniků atd. Přes 2 tisíce hektarů půdy zabírají skládky průmyslového a domovního odpadu. Jedním z aktuálně obtížně řešitelných problémů je otázka recyklace průmyslového odpadu, včetně odpadu toxického.

Naléhavým problémem je znečištění ovzduší výfukovými plyny a odpadními produkty. škodlivé látky, vypouštěné do atmosféry různými továrnami. Některé lékařské studie prokázaly souvislost mezi nemocností dýchacích cest a horních cest dýchacích a kvalitou ovzduší. Mezi ukazatelem úrovně respiračních onemocnění a objemem emisí škodlivých látek do ovzduší existuje přímá úměra. Uvedené příklady difúze mají škodlivý vliv na různé procesy probíhající v přírodě.

Upozornění na možné následky rozšiřující se invazi člověka do přírody, před půl stoletím, akademik V.I. Vernadsky napsal: „Člověk se stává geologickou silou schopnou měnit tvář Země.“ Toto varování bylo prorocky oprávněné. Následky lidské činnosti se projevují vyčerpáním přírodní zdroje, znečištění biosféry průmyslovým odpadem, ničení přírodních ekosystémů, změny struktury zemského povrchu, klimatické změny.

Chtěl bych doufat, že tomu lidé budou stále věnovat pozornost a udělají vše pro to, aby naši planetu zachovali, a ne ji zničili...

IV. Praktické experimenty potvrzující teorii.

Kolik úžasných a zajímavých věcí se kolem nás děje! Chci toho hodně vědět, zkus to vysvětlit sám. Právě z tohoto důvodu jsem se rozhodl provést sérii experimentů, při kterých jsem se snažil zjistit, zda teorie difúze skutečně platí a zda se v praxi potvrzuje. Jakákoli teorie může být považována za spolehlivou pouze tehdy, je-li opakovaně experimentálně potvrzena.

4.1. Zkušenost č. 1. Vezměte dvě zkumavky: jednu polovinu naplněnou vodou, druhou polovinu naplněnou pískem. Nalijte vodu do zkumavky s pískem. Objem směsi vody a písku ve zkumavce je menší než součet objemů vody a písku.

4.2. Zkušenost č. 2. Dlouhou skleněnou trubici naplňte do poloviny vodou a poté na ni nalijte barevný alkohol. Obecná úroveň Označte kapaliny v trubici gumovým kroužkem. Po smíchání vody a alkoholu se objem směsi zmenší.

(Experimenty 1 a 2 dokazují, že mezi částicemi hmoty jsou mezery; při difúzi se zaplňují částicemi cizí látky.)

4.3. Pokus č. 3 Pozorování jevu difúze v kapalinách.

cílová : studovat difúzi v kapalině. Pozorujte rozpouštění kousků manganistanu draselného ve vodě při konstantní teplotě (při t = 20°C)

Zařízení a materiály : baňka s vodou, teploměr, manganistan draselný.

Vzal jsem kousek manganistanu draselného a nádobu s čistou vodou o teplotě 22 °C. Do nádoby vložila kousek manganistanu draselného a začala pozorovat, co se děje. Po 1 minutě se voda v nádobě začne barvit. Voda je dobré rozpouštědlo. Vlivem molekul vody se ničí vazby mezi molekulami pevných látek manganistanu draselného.
Od začátku experimentu uplynulo 18 minut. Barva vody se stává intenzivnější. Molekuly vody pronikají mezi molekuly manganistanu draselného a narušují přitažlivé síly. Současně s přitažlivými silami mezi molekulami začnou působit síly odpudivé a v důsledku toho dochází k destrukci krystalové mřížky pevné látky. Proces rozpouštění manganistanu draselného je u konce. Experiment trval 1 hodinu 27 minut. Voda se zbarvila úplně do karmínové.

Může být uděláno závěrže jev difúze v kapalině je dlouhý proces, jehož výsledkem je rozpouštění pevných látek.
Po provedení stejného experimentu, ale s promícháním vody (protřepáním), jsem byl přesvědčen, že proces difúze probíhá mnohem rychleji (2 minuty).

4.4. Pokus č. 4 Studium závislosti rychlosti difúze na teplotě.

cílová : studovat, jak teplota vody ovlivňuje rychlost difúze.

Zařízení a materiály : teploměry – 2 ks, stopky – 1 ks, šišky – 4 ks, čaj, manganistan draselný.

: (zkušenost s přípravou čaje při počáteční teplotě 20°C a při teplotě 91°C ve dvou sklenicích
Vzali jsme dvě nádoby s vodou při t=20 °C a t=91 °C. Z tohoto experimentu můžeme usoudit, že rychlost difúze je ovlivněna teplotou: čím vyšší je teplota, tím vyšší je rychlost difúze.

Stejné výsledky jsem získal, když jsem si dal 2 sklenice vody místo čaje. Jeden z nich obsahoval vodu pokojové teploty, druhý měl vroucí vodu.

Do každé sklenice dávám stejné množství manganistanu draselného. Ve sklenici, kde byla teplota vody vyšší, probíhal proces difúze mnohem rychleji.

Proto rychlost difúze závisí na teplotě – čím vyšší teplota, tím intenzivnější difúze nastává.

4.5. Pokus č. 5 Pozorování jevu difúze v plynech.

Cílová: studium změn difúze plynů ve vzduchu v závislosti na změnách pokojové teploty.

Zařízení a materiály : stopky, parfém, teploměr.

Popis získaných zkušeností a výsledků : Studoval jsem dobu šíření vůně parfému v místnosti V = 60m 3 při teplotě t = +15 0 (místnost byla přivedena na požadovanou teplotu větráním). Doba byla zaznamenávána od začátku šíření pachu v místnosti do dosažení zjevné citlivosti u osob stojících ve vzdálenosti 5 m od studovaného objektu (parfém). Poté byla místnost důkladně vyvětrána a 3 hodiny poté tento experiment, zvýšením teploty na 20 0 C. Poté byl experiment opakován, přičemž teplota byla zvýšena na 25 0 C. Pro všechna získaná data byl stanoven aritmetický průměr. Experimentální data jsem uvedl v tabulce.

t 0 prostory	+15 0	+20 0	+25 0
Doba šíření vůně parfému, s
Počet experimentů

Předpokládáme-li, že procesy difúze jsou přímo úměrné době šíření vůně parfému v místnosti, pak lze na základě této studie identifikovat závislost doby šíření vůně parfému v místnosti. místnosti, a tedy i rychlosti difúze, při změnách teploty vzduchu.

Získaná data naznačují, že rychlost šíření vůně parfému závisí na zvýšení pokojové teploty následovně: při zvýšení teploty z +15 0 na 5 0 se tento parametr snížil o 8,9 sekund. To znamená, že se zápach šíří rychleji. S dalším zvýšením pokojové teploty o 5 0 (až 25 0) se snížila o 15,3 sekund, což svědčí o zrychlení šíření zápachu. Analýza časových ukazatelů pro šíření vůně parfému v místnosti tedy ukázala, že difúze se s rostoucí teplotou zrychluje.

Závěr : Čím vyšší je teplota plynů, tím rychleji probíhají difúzní procesy. Například při úniku horkých plynů z potrubí různých podniků (nebo z výfuků automobilů) se tyto látky škodlivé pro zdraví lidí a zvířat velmi rychle šíří. V létě se to děje ještě rychleji.

^4.6. Pokus č. 6 Vliv různých látek na vodní hladině na difúzní proces

cílová : studovat, jak různé látky na povrchu vody ovlivňují rychlost odpařování vody a vyvodit závěr o rychlosti difúze.

Zařízení a materiály : teploměry – 3 ks, stopky – 1 ks, podšálky s vodou – 3 ks, petrolej, rostlinný olej.

Popis získaných zkušeností a výsledků : Do podšálků jsem nalil vodu o stejné hmotnosti a stejné teplotě (36 stupňů), poté jsem v prvním podšálku nechal vodu (5 ml), ve druhém petrolej (5 ml) a ve druhém rostlinný olej (5 ml). Třetí. Rostlinný olej v našem experimentu napodoboval ropu. Zaznamenával se čas a každých 10 minut se odečítaly údaje teploměrů umístěných ve všech kapalinách. Výsledky měření jsou zaznamenány v tabulce.

Čas, s	Teplota čisté vody	Teplota vody s petrolejem	Teplota vody s rostlinným olejem

Při odpařování vody vylétají jednotlivé molekuly ven. Vzhledem k tomu, voda pokrytá filmem benzínu, petroleje a rostlinný olej, se ochlazuje pomaleji, pak můžeme říci, že molekuly kyslíku obtížněji odcházejí do vody.

Závěr : v přítomnosti různých látek na povrchu vody probíhá proces difúze pomaleji. V okolní přírodě tak rozlitý olej narušuje difúzní procesy a může vést k nežádoucím ekologickým následkům.

V. Sociologický průzkum.

Účel průzkumu : upozornit lidi na problém životního prostředí a také zjistit, jak jsou o tomto problému informováni a co dělají na každodenní úrovni pro jeho řešení.

Ano. Ne. Je těžké odpovědět

5.1. Metodika provádění sociologického průzkumu problematiky životního prostředí

Prováděl jsem rozhovory s lidmi pomocí předem vytvořeného dotazníku, na pozice byly dány hotové očekávané odpovědi.

Průzkum byl proveden anonymně. Průzkumu se zúčastnilo 20 dospělých a 20 školáků ze 7. až 10. ročníku. Dotazováni byli jak známí (většina), tak náhodní kolemjdoucí na ulici.

5.2. Analýza výsledků

Výsledky sociologického průzkumu ukázaly, že dospělí se mnohem častěji zabývají problémy životního prostředí. Od dospělých, které jsme zkoumali, tedy otázka: „Ovlivňuje difúze ekologii? Kladně odpovědělo 45 % dospělých a 3x méně – 15 % školáků a záporně – 35 % dospělých a 70 % školáků. Školní vzdělávací program proto tomuto problému nevěnuje dostatečnou pozornost. Obecně o této problematice uvažuje 30 % dotázané populace a 45 % o ní nepřemýšlí.

Je možné, že dospělí nám i přes anonymitu průzkumu chtěli připadat „správnější“, ale možná se častěji musí potýkat s problémy životního prostředí v každodenním životě.

Na základě průzkumu lze provést následující: závěry:

1. Obyvatelé naší obce nevěnují dostatečnou pozornost environmentálnímu problému.

2. Dospělí na tento problém myslí častěji.

3. Během průzkumu mnoho lidí nejprve přemýšlelo o problému difúzních procesů a jejich roli v ekologii.

VI. Závěr

Vlivem narůstajícího rozsahu antropogenních dopadů (ekonomické aktivity člověka) dochází k narušení rovnováhy v biosféře, což může vést k nevratným procesům a nastolit otázku možnosti života na planetě. Je to dáno rozvojem průmyslu, energetiky, dopravy, zemědělství a dalších druhů lidské činnosti. Lidstvo již nyní čelí vážným ekologickým problémům, které vyžadují okamžitá řešení.

Jak bylo v práci ukázáno, difúzní procesy hrají klíčovou roli v udržování rovnováhy ekosystémů. Projev difúze byl prokázán v různých oblastech vědy a techniky, v procesech probíhajících v živé i neživé přírodě. Difúze je v životě lidí a zvířat nanejvýš důležitá, bez tohoto jevu by život na Zemi nebyl možný. Lidé však bohužel často svou činností negativně ovlivňují přírodní procesy v přírodě.

Dosáhl jsem cílů, které jsem si pro svou práci stanovil. Byl jsem schopen provést studii difúzních procesů; experiment ukázal dobrou shodu mezi teorií a praxí. Bylo také možné ukázat, jak rozšířená je difúze v okolním světě.

Závěrem bych rád poznamenal, že u nás není věnována dostatečná pozornost problému ekologické bezpečnosti, jak ukázal průzkum.

Doufám, že moje práce pomůže dalším studentům lépe porozumět tak zajímavému a důležitému fenoménu, jakým je difúze, a přispěje k rozvoji zájmu o fyziku.

VII. Seznam použité literatury

Astafurov V.I., Busev A.I. Struktura hmoty: Kniha. Pro studenty. M.: Vzdělávání, 1983
Alekseev S.V., Gruzdeva M.V., Muravyov A.G., Gushchina E.V. Workshop o ekologii. M. JSC MDS, 1996
Biofyzika v hodinách fyziky. Z pracovních zkušeností. M., "Osvícení", 1984
A.I. Kitaygorodsky. Úvod do fyziky. Nakladatelství "Science", 1979
Ryzhenkov A.P. Fyzika. Člověk. Životní prostředí. M. Education, 1996
https://ru.wikipedia.org/wiki/
https://globallab.org/de/project/cover/diffuzija_vokrug_nas.de.html#
http://wiki.iteach.ru/index.php

Sociologický průzkum.

1. Ovlivňuje difúze ekologii?
2. Jsou pro vás osobně informace o životním prostředí důležité?
3. Myslíte si, že je možné chránit přírodu?
4. Přemýšlíte o našem problému?
5. Jste připraveni podílet se na zlepšování životního prostředí za zálohovou platbu?
6. Chcete změnit prostředí k lepšímu?
7. Chcete získat další znalosti o ekologii?

POSOUZENÍ

Předkládaná práce je věnována tématu "Ekologické aspekty difuze."
Problém této studie má význam v moderním světě.
Je třeba poznamenat vysoký význam a nedostatečné praktické rozvíjení problému ve středoškolském kurzu fyziky, který určuje nepochybnou novost tohoto výzkumu.
K dosažení tohoto cíle si autor stanovil a vyřešil následující úkoly:
1. Zdůvodněte teoretické aspekty a identifikujte povahu „šíření“;
2. Ukázat relevanci problému v moderních podmínkách;

3. Otestujte teorii v praxi provedením série experimentů;
4. Identifikujte trendy ve vývoji tohoto tématu.

Práce má tradiční strukturu a zahrnuje úvod, hlavní část, závěr a bibliografii.
V úvodu je zdůvodněna relevance výběru tématu, stanoven cíl a cíle výzkumu a popsány metody výzkumu. První kapitola odhaluje obecnou problematiku tématu a vymezuje základní pojmy. Druhá kapitola se podrobněji zabývá otázkou, kde přesně můžeme fenomén difúze pozorovat a jaké uplatnění nachází. Třetí kapitola je věnována vlivu lidské činnosti na průběh difúzních procesů v přírodě. Kapitola čtvrtá je praktického charakteru a na základě jednotlivých experimentů je provedena analýza teoretických závěrů, perspektiv a vývojových trendů. Pátá kapitola představuje sociologickou studii, na jejímž základě autor vyvozuje závěry o relevanci problému.
Na základě výsledků studie byla odhalena řada problémů souvisejících s uvažovaným tématem a byly vyvozeny závěry o potřebě dalšího studia Tento problém. Téma je pokryto zcela podle plánu.

Zdrojem informací pro napsání práce na téma „Ekologické aspekty difúze“ byla základní naučná literatura, zásadní teoretické práce největších myslitelů v uvažované oblasti, výsledky praktických výzkumů předních domácích i zahraničních autorů, články a recenze. ve specializovaných a periodikách, referenčních knihách a dalších relevantních zdrojích informací.

Text práce je vyvěšen bez obrázků a vzorců.
Plná verze práce je dostupná v záložce "Soubory práce" ve formátu PDF

Úvod

Relevance práce. Difúze je základním přírodním fenoménem. Je základem přeměn hmoty a energie. Jeho projevy probíhají na všech úrovních organizace přírodních systémů naší planety, počínaje úrovní elementárních částic, atomů a molekul a konče geosférou. Je široce používán v technice a v každodenním životě.

Podstatou difúze je pohyb částic média, vedoucí k přenosu látek a vyrovnání koncentrací nebo nastolení rovnovážného rozložení částic daného typu v médiu. Difúze molekul a atomů je způsobena jejich tepelným pohybem.

Difúze je také základním procesem, který je základem fungování živých systémů na jakékoli úrovni organizace, od úrovně elementárních částic (elektronová difúze) až po úroveň biosféry (cirkulace látek v biosféře).

Hraje obrovskou roli v přírodě, v lidském životě i v technice. Difúzní procesy mohou mít pozitivní i negativní vliv na život lidí i zvířat. Příkladem pozitivního dopadu je udržení jednotného složení atmosférického vzduchu v blízkosti zemského povrchu. Difúze hraje důležitou roli v různých oblastech vědy a techniky, v procesech probíhajících v živé i neživé přírodě. Ovlivňuje průběh chemických reakcí.

Za účasti difúze nebo při narušení a změně tohoto procesu může docházet k negativním jevům v přírodě a lidském životě, jako je rozsáhlé znečištění životního prostředí produkty technického pokroku člověka.

Cíl práce: Zkoumat znaky difúze v plynech, kapalinách a pevných látkách a zjistit využití difúze člověkem a projev difúze v přírodě, zvážit vliv difúzních procesů na ekologickou rovnováhu v přírodě a vliv člověka na difúzní procesy.

Podstata difúze

Demonstruje difúzi v plynech nastříkáním deodorantu do rohu třídy. Šíření zápachu se vysvětluje pohybem molekul. Tento pohyb je nepřetržitý a neuspořádaný. Molekuly deodorantu, které se srazí s molekulami plynů, které tvoří vzduch, mnohokrát změní směr svého pohybu a náhodným pohybem se rozptýlí po místnosti.

Proces pronikání částic (molekul, atomů, iontů) jedné látky mezi částicemi jiné látky v důsledku chaotického pohybu je tzv. difúze(z lat. diffusio - distribuce, šíření, rozptyl). Difúze je tedy výsledkem chaotického pohybu všech částic látky, jakéhokoli mechanického působení.

Pohyby částic během difúze jsou zcela náhodné, všechny směry posunu jsou stejně pravděpodobné,

Protože se částice pohybují v plynech, kapalinách a pevných látkách, je v těchto látkách možná difúze. Difúze je přenos hmoty způsobený spontánním vyrovnáním nestejnoměrné koncentrace atomů nebo molekul odlišné typy. Pokud se do nádoby zavedou části různých plynů, pak se po nějaké době všechny plyny rovnoměrně promísí: počet molekul každého typu na jednotku objemu nádoby se ustálí, koncentrace se vyrovná Difúze je vysvětlena následovně. Za prvé, rozhraní mezi oběma médii je jasně viditelné mezi dvěma tělesy (obr. 1a). Jednotlivé částice látek nacházející se v blízkosti hranice si pak svým pohybem vyměňují místa.

Hranice mezi látkami se stírá (obr. 1b). Po průniku mezi částice jiné látky si částice první začnou vyměňovat místa s částicemi druhé, umístěnými ve stále hlubších vrstvách. Rozhraní mezi látkami se ještě více rozostřuje. V důsledku kontinuálního a náhodného pohybu částic vede tento proces nakonec k homogenizaci roztoku v nádobě (obr. 1c).

Obr. 1. Vysvětlení fenoménu difúze.

Difúze v přírodě

Pomocí difúze se vzduchem šíří různé plynné látky: například kouř z požáru se šíří na velké vzdálenosti.

Výsledkem tohoto jevu může být vyrovnání teploty v místnosti při větrání. Stejně tak dochází ke znečištění ovzduší škodlivými průmyslovými produkty a výfukovými plyny vozidel. Přírodní hořlavý plyn, který doma používáme, je bez barvy a bez zápachu. Pokud dojde k úniku, není možné si toho všimnout, takže na distribučních stanicích se plyn mísí se speciální látkou, která má ostrý nepříjemný zápach, který člověk snadno vnímá.

Díky fenoménu difúze se spodní vrstva atmosféry - troposféra - skládá ze směsi plynů: dusíku, kyslíku, oxidu uhličitého a vodní páry. Při absenci difúze by došlo ke stratifikaci pod vlivem gravitace: dole by byla vrstva těžkého oxidu uhličitého, nad ní - kyslík, nahoře - dusík a inertní plyny.

Tento jev pozorujeme i na obloze. Rozptýlené mraky jsou také příkladem difúze, a jak o tom přesně řekl F. Tyutchev: „Na obloze tají mraky...“

Difúze probíhá v kapalinách pomaleji než v plynech, ale tento proces lze urychlit zahřátím. Například pro rychlé nakládání okurek se nalijí horkou solankou. Víme, že cukr se v ledovém čaji rozpouští pomaleji než v horkém.

V létě jsem při pozorování mravenců vždy přemýšlel, jak v tomto pro ně obrovském světě zjistí cestu domů. Ukazuje se, že tuto záhadu odhaluje i fenomén difúze. Mravenci si značí cestu kapičkami páchnoucí kapaliny

Díky difúzi si hmyz nachází potravu. Motýli, vlající mezi rostlinami, si vždy najdou cestu ke krásné květině. Včely, které objevily sladký předmět, na něj zaútočí svým rojem.

A rostlina jim také roste a kvete díky difuzi. Ostatně říkáme, že rostlina dýchá a vydechuje vzduch, pije vodu a z půdy přijímá různé mikroaditiva.

Masožravci také nacházejí své oběti prostřednictvím difúze. Žraloci cítí krev na několik kilometrů, stejně jako piraně.

Ekologie životního prostředí se zhoršuje vypouštěním chemikálií a jiných škodlivých látek do atmosféry, vody a to vše se šíří a znečišťuje rozsáhlé oblasti. Ale stromy uvolňují kyslík a absorbují oxid uhličitý difúzí.

Princip difúze je založen na míšení sladké vody se slanou vodou, když řeky vtékají do moří. Difúze roztoků různých solí v půdě přispívá k normální výživě rostlin.

Ve všech uvedených příkladech sledujeme vzájemné pronikání molekul látek, tzn. difúze. Na tomto procesu je založeno mnoho fyziologických procesů v lidském a zvířecím těle: např. dýchání, vstřebávání atd. Obecně má difúze v přírodě velký význam, ale tento jev je škodlivý i ve vztahu ke znečištění životního prostředí.

2.1 Difúze v rostlinné říši

K.A. Timiryazev řekl: „Ať už mluvíme o výživě kořene díky látkám nacházejícím se v půdě, ať už mluvíme o vzdušné výživě listů díky atmosféře nebo výživě jednoho orgánu na úkor druhého, sousedního. - všude se budeme uchylovat ke stejným důvodům vysvětlení: difúze“.

Ve světě rostlin je role difúze skutečně velmi důležitá. Například velký rozvoj listové koruny stromů se vysvětluje tím, že difúzní výměna povrchem listů plní nejen funkci dýchání, ale částečně i výživu. V současné době se hojně používá listové krmení. ovocné stromy postřikem jejich korun.

Při zásobování přírodních nádrží a akvárií kyslíkem hrají hlavní roli difúzní procesy. Kyslík se ve stojatých vodách dostává do hlubších vrstev vody díky difúzi jejich volným povrchem. Jakákoli omezení na volné hladině vody jsou proto nežádoucí. Například listí nebo okřehek pokrývající hladinu vody může zcela zastavit přístup kyslíku do vody a vést ke smrti jejích obyvatel. Ze stejného důvodu jsou pro použití jako akvárium nevhodné nádoby s úzkým hrdlem.

V procesu metabolismu, kdy se složité živiny nebo jejich prvky štěpí na jednodušší, se uvolňuje energie nezbytná pro život těla.

2.2 Role difúze ve výživě rostlin.

Hlavní roli v difúzních procesech v živých organismech hrají buněčné membrány, které mají selektivní permeabilitu. Průchod látek membránou závisí na:

Molekulární velikosti;

Elektrický náboj;

O přítomnosti a počtu molekul vody;

Z rozpustnosti těchto částic v tucích;

Ze struktury membrány.

Existují dvě formy šíření: a) dialýza- je difúze molekul rozpuštěné látky; b) osmóza je difúze rozpouštědla přes semipermeabilní membránu. Půdní roztoky obsahují minerální soli a organické sloučeniny. Voda z půdy se do rostliny dostává osmózou přes polopropustné membrány kořenových vlásků. Koncentrace vody v půdě je vyšší než uvnitř kořenových vlásků, takže k difúzi dochází z oblasti s vyšší koncentrací do oblasti s nižší koncentrací. Pak je koncentrace vody v těchto buňkách vyšší než v nadložních - vzniká kořenový tlak, který způsobuje vzestupný tok mízy kořeny a stonkem a ztráta vody listy zajišťuje další absorpci vody.

Minerály se do rostliny dostávají: a) difúzí; b) někdy aktivním transportem proti koncentračnímu gradientu doprovázeným spotřebou energie. Jsou tu také tlak turgoru je tlak vyvíjený obsahem buňky na buněčnou stěnu. Je téměř vždy nižší než osmotický tlak buňky mízy, protože venku není čistá voda, ale solný roztok. Hodnota turgorového tlaku:

Zachování tvaru rostlinného organismu;

Zajištění růstu v buňkách mladých rostlin;

Zachování pružnosti rostlin (ukázka rostlin kaktusů a aloe);

Formování tvaru v nepřítomnosti výztužné tkaniny (ukázka rajčete);

Aplikace difuze v medicíně.

Před více než 30 lety použil německý lékař William Kolf přístroj „umělé ledviny“. Od té doby se používá: pro akutní chronickou péči při akutní intoxikaci; připravit pacienty s chronickým selháním ledvin na transplantaci ledvin; pro dlouhodobou (10-15 let) podporu života pacientů s chronickým onemocněním ledvin.

Využití přístroje umělé ledviny se stává spíše léčebným postupem, přístroj se využívá jak na klinice, tak i v domácím prostředí. Pomocí přístroje byl příjemce připraven na světově první úspěšnou transplantaci ledviny, kterou v roce 1965 provedl akademik B.V. Petrovský.

Zařízení je hemodialyzátor, ve kterém krev přichází do kontaktu s fyziologickým roztokem přes polopropustnou membránu. Vlivem rozdílu osmotického tlaku procházejí membránou z krve do solného roztoku ionty a molekuly metabolických produktů (močovina, kyselina močová), ale i různé toxické látky, které je nutné z těla odstranit. Zařízení je soustava plochých kanálků oddělených tenkými celofánovými membránami, kterými se v protiproudech pomalu pohybuje krev a dialyzát - solný roztok obohacený o směs plynů CO 2 + O 2. Zařízení je napojeno na oběhový systém pacienta pomocí katétrů zavedených do duté (vstup krve) do dialyzátu) a ulnární (výstupní) žíly. Dialýza trvá 4-6 hod. Tím se dosáhne pročištění krve od dusíkatých odpadů při nedostatečné funkci ledvin, tzn. regulace se provádí chemické složení krev.

Učitel biologie: Následující zpráva vám pomůže pochopit a porozumět formám difúze, osmózy a dialýzy.

Aplikace difúze v technice a v každodenním životě

Difúze má široké uplatnění v průmyslu a každodenním životě. Difúzní svařování kovů je založeno na fenoménu difúze. Metoda difuzního svařování bez použití pájek, elektrod a tavidel spojuje kovy, nekovy, kovy a nekovy a plasty. Díly jsou umístěny v uzavřené svařovací komoře se silným vakuem, stlačeny a zahřáty na 800 stupňů. V tomto případě dochází k intenzivní vzájemné difúzi atomů v povrchových vrstvách kontaktujících materiálů. Difuzní svařování se používá především v elektronickém a polovodičovém průmyslu a v přesném strojírenství.

K extrakci rozpustných látek z drceného pevného materiálu se používá difuzní aparatura. Taková zařízení jsou rozšířena především při výrobě řepného cukru, kde se z nich získává cukrová šťáva z řepných lupínků zahřátých společně s vodou.

Při provozu jaderných reaktorů hraje významnou roli difúze neutronů, tedy šíření neutronů v hmotě, doprovázené mnohonásobnými změnami směru a rychlosti jejich pohybu v důsledku srážek s atomovými jádry. Difúze neutronů v prostředí je podobná difúzi atomů a molekul v plynech a řídí se stejnými zákony.

V důsledku difúze nosičů v polovodičích vzniká elektrický proud Pohyb nosičů náboje v polovodičích je dán heterogenitou jejich koncentrace. Pro vytvoření například polovodičové diody je indium zataveno do jednoho z povrchů germania. Díky difúzi atomů india hluboko do monokrystalu germania v něm vzniká p-n přechod, kterým může protékat značný proud s minimálním odporem.

Proces pokovování je založen na fenoménu difúze - pokrytí povrchu výrobku vrstvou kovu nebo slitiny, aby se mu udělily fyzikální, chemické a mechanické vlastnosti, které se liší od vlastností pokovovaného materiálu. Používá se k ochraně výrobků před korozí, opotřebením, ke zvýšení kontaktní elektrické vodivosti ak dekorativním účelům; nauhličování se tedy používá ke zvýšení tvrdosti a tepelné odolnosti ocelových dílů. Spočívá v umístění ocelových dílů do krabice s grafitovým práškem, která je instalována v tepelné peci. Díky difúzi pronikají atomy uhlíku do povrchové vrstvy dílů. Hloubka průniku závisí na teplotě a době setrvání dílů v tepelné peci.

Vliv člověka na průběh difúze v přírodě.

Bohužel v důsledku rozvoje lidské civilizace dochází k negativnímu ovlivnění přírody a procesů v ní probíhajících. Proces difúze hraje velkou roli ve znečištění řek, moří a oceánů. Například tím si můžete být jisti čistící prostředky, odváděný do kanalizace například v Oděse, skončí kvůli difúzi a stávajícím proudům u pobřeží Turecka. Roční vypouštění průmyslových a domácích odpadních vod ve světě dosahuje desítek bilionů tun. Příkladem negativního vlivu člověka na difúzní procesy v přírodě jsou rozsáhlé havárie, ke kterým došlo v povodích různých nádrží. V důsledku tohoto jevu se ropa a její produkty šíří po hladině vody a v důsledku toho jsou narušeny difúzní procesy, například: kyslík se nedostane do vodního sloupce a ryby bez kyslíku hynou.

Vlivem jevu difúze je vzduch znečišťován odpady z různých továren, kvůli nimž škodlivý lidský odpad proniká do půdy, vody a má pak škodlivý vliv na život a fungování zvířat a rostlin. Zvyšuje se plocha půdy kontaminované emisemi z průmyslových podniků atd. Přes 2 tisíce hektarů půdy zabírají skládky průmyslového a domovního odpadu. Jedním z aktuálně obtížně řešitelných problémů je otázka recyklace průmyslového odpadu, včetně odpadu toxického.

Naléhavým problémem je znečištění ovzduší výfukovými plyny a produkty zpracování škodlivých látek vypouštěných do ovzduší různými továrnami. Komíny podniků vypouštějí do ovzduší oxid uhličitý, oxidy dusíku a síru. V současnosti celkové množství plynových emisí do atmosféry přesahuje 40 miliard tun ročně. Nadbytek oxidu uhličitého v atmosféře je nebezpečný pro živý svět Země, narušuje koloběh uhlíku v přírodě a vede ke vzniku kyselých dešťů. Proces difúze hraje velkou roli ve znečištění řek, moří a oceánů. Roční vypouštění průmyslových a domácích odpadních vod na světě je přibližně 10 bilionů tun.

Některé lékařské studie prokázaly souvislost mezi nemocností dýchacích cest a horních cest dýchacích a kvalitou ovzduší. Mezi ukazatelem úrovně respiračních onemocnění a objemem emisí škodlivých látek do ovzduší existuje přímá úměra. Uvedené příklady difúze mají škodlivý vliv na různé procesy probíhající v přírodě.

Znečištění vodních ploch vede k zániku života v nich a voda používaná k pití se musí čistit, což je velmi nákladné. Kromě toho v kontaminované vodě existují chemické reakce s uvolňováním tepla. Teplota vody se zvyšuje a obsah kyslíku ve vodě klesá, což je špatné pro vodní organismy. Kvůli stoupající teplotě vody už mnoho řek v zimě nezamrzá. Pro snížení emisí škodlivých plynů z průmyslových potrubí a potrubí tepelných elektráren jsou instalovány speciální filtry. Takové filtry jsou instalovány například v tepelné elektrárně v Leninském okrese Čeljabinsk, ale jejich instalace je velmi nákladná. Aby se zabránilo znečištění vodních ploch, je nutné zajistit, aby odpadky, potravinový odpad, hnůj a různé druhy chemikálií nebyly vyhazovány blízko břehů.

S ohledem na globální oteplování je důležité studovat změnu rychlosti difúze v závislosti na rostoucí teplotě okolí.

Experimentální část.

zažívám. Pozorování průniku částic jedné látky mezi molekuly jiné látky .

cílová : studovat difúzi pevných látek a učinit závěr o rychlosti difúze.

Zařízení a materiály : želatina, manganistan draselný, síran měďnatý, Petria miska, pinzeta, topné zařízení.

Pevný roztok je želatina. K přípravě roztoku je třeba vložit 1 lžíci želatiny studená voda 2 hodiny, aby prášek nabobtnal, poté směs zahřejte a rozpusťte želatinu, aniž byste ji přivedli k varu, poté ji nalijte do Petriovy misky (obr. 3). Když želatina vychladla, do jedné sklenice se rychlým pohybem pinzetou zavedl do středu krystal manganistanu draselného a do druhé síran měďnatý.A nyní můžeme pozorovat výsledek difúze.

Zde jsme pozorovali pronikání částic manganistanu draselného a síranu měďnatého mezi molekuly želatiny. Po 24 hodinách bylo pozorováno, že nedochází k difúzi manganistanu draselného (obr. 4), protože manganistan draselný je silné oxidační činidlo.

Difúze v pevných látkách tedy probíhá pomaleji. Pokud se do prostředí dostanou silná oxidační činidla, vedou k jeho destrukci.

II experiment. Pozorování rozpouštění kousků kvaše ve vodě při konstantní teplotě (při t = 22°C)

Vzali jsme si kousek kvaše oranžová barva a nádobu s čistou vodou o teplotě 22 °C. Do nádoby vložili kus kvaše (obr. 1) a začali pozorovat, co se děje. Po 10 minutách se voda v nádobě začne zbarvovat do kvaše (tuhé) (obr. 2). Voda je dobré rozpouštědlo. Pod vlivem molekul vody se rozruší vazby mezi molekulami pevných látek kvaše. Od začátku experimentu uplynulo 25 minut. Barva vody se stává intenzivnější (obr. 3). Molekuly vody pronikají mezi molekuly kvaše a narušují přitažlivé síly. Od začátku experimentu uplynulo 45 minut (obr. 4). Současně s přitažlivými silami mezi molekulami začnou působit síly odpudivé a v důsledku toho dochází k destrukci krystalové mřížky pevné látky (kvaše). Proces rozpouštění kvaše je u konce. Experiment trval 2 hodiny 50 minut. Voda byla zcela natřena barvou kvaše.

Fenomén difúze je tedy dlouhý proces, v jehož důsledku se pevné látky rozpouštějí.

Zkušenosti.Studium závislosti rychlosti difúze na teplotě a průniku do potravinářských výrobků.

cílová : studovat, jak teplota ovlivňuje rychlost difúze.

Zařízení a materiály : teploměry - 2 ks, hodiny - 1 ks, sklo - 1 ks, jód, brambory, magnetické míchadlo.

Popis získaných zkušeností a výsledků : Vzali sklenici, umístili do ní jód a sklenici uzavřeli bramborami rozpůlenými na polovinu při t = 22 °C. Po 15 minutách od začátku experimentu je proces difúze neaktivní. Proces zahřívání začal po 4 minutách. Proces difúze začal, po 1 minutě vidíme pronikání jódu do brambor, po 2 minutách.

Z této zkušenosti můžeme usoudit, že rychlost difúze je ovlivněna teplotou: čím vyšší je teplota, tím vyšší je rychlost difúze, která negativně ovlivňuje potraviny.

Vzduch je tak znečišťován odpady z různých továren, výfukové plyny automobilů pronikají do potravinářských výrobků a mají pak škodlivý vliv na život a fungování lidí, zvířat a rostlin.

IV zkušenosti.Studium závislosti rychlosti difúze plynných látek do vody při konstantní teplotě

cílová : studovat rychlost difúze plynných látek do vody při konstantní teplotě a učinit závěr o rychlosti difúze.

Zařízení a materiály : teploměry - 1 kus, hodiny - 1 kus, baňka - 1 kus, voda, jód.

Popis získaných zkušeností a výsledků : Voda o stejné hmotnosti a stejné teplotě (22 °C) byla nalita do baňky, poté byl do jiné baňky nalit rostlinný olej (5 ml). Rostlinný olej v našem experimentu napodoboval ropu. Baňky byly uzavřeny páskou s nalepeným jódem. Pozorování bylo odstraněno po 45 minut.

Voda pokrytá filmem rostlinného oleje je velmi slabě zbarvená, což znamená, že molekuly kyslíku obtížněji pronikají do vody: ryby a další vodní obyvatelé pociťují nedostatek kyslíku a mohou dokonce zemřít.

Závěr : přítomnost různých látek na povrchu vody narušuje difúzní procesy a může vést k nežádoucím ekologickým následkům.

Závěr

Vidíme, jak velký význam má difúze v neživé přírodě a existence živých organismů by byla nemožná, nebýt tohoto jevu. S negativním projevem tohoto jevu se bohužel musíme vypořádat, ale pozitivních faktorů je mnohem více a proto mluvíme o obrovském významu difúze v přírodě.

Příroda široce využívá schopnosti, které jsou vlastní procesu difúzní penetrace a hraje zásadní roli při vstřebávání výživy a okysličování krve. V plameni Slunce, v životě a smrti vzdálených hvězd, ve vzduchu, který dýcháme, všude vidíme projev všemocného a univerzálního šíření.

Difúze má tedy velký význam v životních procesech lidí, zvířat a rostlin. Díky difúzi proniká kyslík z plic do lidské krve a z krve do tkání. Lidé však bohužel často svou činností negativně ovlivňují přírodní procesy v přírodě.

Studiem difúze, její role v ekologické rovnováze přírody a faktorů ovlivňujících její výskyt v přírodě jsem dospěl k závěru, že je nutné přitáhnout pozornost veřejnosti k problémům životního prostředí.

Literatura

Alekseev S.V., Gruzdeva M.V., Muravyov A.G., Gushchina E.V. Workshop o ekologii. M. JSC MDS, 1996

Ilčenko V.R. Křižovatka fyziky, chemie a biologie.M: "Osvícení", 1986.

Kirillova I.G. Kniha pro čtení o fyzice. M. "Osvícení", 1986

Peryshkin A.V.. Učebnice fyziky, 7. ročník. M. "Osvícení", 2005

Prochorov A.M. Fyzický encyklopedický slovník. 1995

Ryzhenkov A.P. Fyzika. Člověk. Životní prostředí. M: Osvícení, 1996

Chuyanov V.A. Encyklopedický slovník mladého fyzika. 1999

Shakhmaev N.M. et al. Physics 7.M.: Mnemosyne, 2007.

Encyklopedie pro děti.T.19. Ekologie: Ve 33 svazcích/ Ch. vyd. Volodin V. A. - M.: Avanta +, 2004 - 448 s.

Popis prezentace po jednotlivých snímcích:

1 snímek

Popis snímku:

MBOU "Střední škola č. 11" "Difúze v přírodě a v životě člověka" Balakhna 2017 Práci dokončila: Vera Lyanguzova, studentka 7. třídy. Vedoucí: Semjonova V.Z., učitelka fyziky

2 snímek

Popis snímku:

Předmět studia: fenomén difúze. Předmět zkoumání: Vliv fenoménu difúze na procesy probíhající v přírodě a procesy spojené s lidským životem. Cíl: Studovat rysy difúze v různých stavech agregace, zvážit využití difúze člověkem a její projevy v přírodě a také objasnit environmentální aspekty difúze. Cíle: 1. Studijní materiál o úloze difúze v přírodě a lidské činnosti. 2. Proveďte několik experimentů charakterizujících vzorce difúze. 3. Analyzujte získané informace o fenoménu difúze a také určete stupeň významnosti tohoto jevu pro rostliny, zvířata a lidi. Metody: - Sběr, zpracování, analýza informací o významu fenoménu difúze v rostlinném a živočišném prostředí. - Provádění difúzních experimentů.

3 snímek

Popis snímku:

Relevance zvoleného tématu Difúze je ve světě flóry a fauny velmi rozšířená a je velmi důležitá pro rostliny a živočichy. Ale ne všichni lidé mají dostatečné představy o průběhu tohoto jevu. Relevance této práce pro mě spočívá v tom, že studium vlivu difúze na životní aktivitu rostlin, zvířat a lidí rozšířilo okruh mých znalostí o živé přírodě a prokázalo úzké propojení fyziky, biologie a ekologie.

4 snímek

Popis snímku:

Difúze a její zákonitosti Difúze (latinsky diffusio - šíření, šíření, rozptyl, interakce) je proces vzájemného pronikání molekul jedné látky mezi molekuly druhé, což vede k samovolnému rovnoměrnému promíchání látek v celém objemu. Fenomén difúze pozorujeme každý den: ať už čajové lístky zaléváme vroucí vodou, nebo si připravujeme barvicí roztok. A i když na kamnech něco hoří a zápach je cítit po celém domě, opět čelíme fenoménu difúze.

5 snímek

Popis snímku:

Protože se částice pohybují v plynech, kapalinách a pevných látkách, je difúze možná ve všech těchto látkách. Rychlost, s jakou k tomuto jevu dochází, je však u nich odlišná. V důsledku pozorování bylo zjištěno, že k difúzi v plynech dochází velmi rychle. V kapalinách je difúze pomalejší než v plynech, protože Molekuly kapaliny jsou umístěny mnohem hustěji, takže je mnohem obtížnější jimi „projít“. K difúzi může dojít i v pevných látkách, i když mezery mezi částicemi jsou malé, a proto je pro jiné látky velmi obtížné mezi ně proniknout. Proces difúze v pevných látkách je pomalý a pouhým okem neviditelný.

6 snímek

Popis snímku:

Rychlost difúze závisí nejen na stavu agregace látky, ale také na teplotě. Čím vyšší je teplota tělesa, tím větší je rychlost molekul a difúze probíhá rychleji.

7 snímek

Popis snímku:

Význam difúze Dýchání rostlin, výživa rostlin, vstřebávání oxidu uhličitého a uvolňování kyslíku rostlinami nezbytného pro lidské dýchání, zásobování přirozených zásobáren kyslíkem nastává díky difúzi. Je známo, že květy mnoha rostlin voní. Je to dáno tím, že opylující hmyz (a drobní ptáci v tropických pralesích) vyhledává květy s chutným nektarem na velkou vzdálenost nejen podle zářivé barvy okvětních lístků, ale také podle vůně silic, které vylučují. Pokud květiny, aby přilákaly opylující hmyz, ve většině případů vydávají příjemnou vůni, pak odpuzují nepřátele, kteří se živí těmito rostlinami, jejich stonky a listy získaly nepříjemný zápach.

8 snímek

Popis snímku:

Masožravci také nacházejí své oběti prostřednictvím difúze. Žraloci a piraně cítí krev na několik kilometrů.

Snímek 9

Popis snímku:

Spalitelný zemní plyn používaný v každodenním životě k vaření nemá barvu ani zápach. Aby byl plyn vstupující do místnosti patrný, je hořlavý plyn předem smíchán s ostře zapáchajícími látkami. To vám umožní rychle si všimnout přítomnosti úniku plynu v místnosti. V běžném životě se setkáváme s procesem difúze při solení a cukrování, míchání různých přísad při vaření, lepení povrchů, barvení látek, praní věcí atd.

10 snímek

Popis snímku:

Škodlivé projevy difúze Je nutné upozornit na škodlivé projevy difúze. Komíny podniků vypouštějí do ovzduší oxid uhličitý, oxidy dusíku a síru. V současnosti celkové množství plynových emisí do atmosféry přesahuje 40 miliard tun ročně. Proces difúze hraje velkou roli ve znečištění řek, moří a oceánů. Roční vypouštění průmyslových a domácích odpadních vod na světě je přibližně 10 bilionů tun. Hrozí „ekologická“ katastrofa...

11 snímek

Popis snímku:

Experimentální část Zkušenost 1. Rozstříkl jsem parfém kolem sebe přední dveře do kanceláře. Délka skříně je 10 metrů. Můj spolužák, který byl u protější zdi, ucítil parfém po 2,6 minutách. Pokus 2. Čajové sáčky byly umístěny do dvou stejných sklenic. Do pravé sklenice se nalévala studená voda o teplotě 25 stupňů a do levé byla nalévána horká voda o teplotě 95 stupňů. Pozorování byla zaznamenávána kamerou v intervalech nejprve 10 minut, poté 15 minut, poslední fotografie byla pořízena o den později.

12 snímek

Popis snímku:

Pokus 3. Vytvořil jsem dva kotouče ze želatiny a vody a do jednoho z nich jsem přidal barvivo. Při pokojové teplotě si zachovávají svůj tvar a objem jako pevné látky. Položil jsem nabarvený kotouč na nenatřený a fotografoval jsem každý den.

Snímek 13

Popis snímku:

Závěry z experimentů: 1. Difúze je pozorována v plynech, kapalinách a pevných látkách. 2. Difúze v plynech probíhá rychle (minuty). 3. Difúze v kapalinách trvá déle než v plynech (několik hodin). Čím vyšší je teplota kapaliny, tím rychleji dochází k difúzi. 4. V pevných látkách probíhá difúze mnohem pomaleji než v kapalinách (několik dní).

Snímek 14

Popis snímku:

Závěr Fenomén difúze je jednou z hlavních obecných podmínek pro život rostlin, zvířat i lidí. Bez tohoto jevu by život na Zemi nebyl možný. Bohužel se stále častěji setkáváme s negativním vlivem člověka na životní prostředí. A začíná být děsivé, že okamžik lítosti přijde v okamžiku, kdy už není návratu ke kráse, která nás stále obklopuje. Pro zlepšení výskytu fenoménu difúze v živé přírodě člověk nemusí dělat nic zvláštního. Musíte pouze eliminovat svůj negativní dopad na divoká zvěř svými aktivitami častěji přitahovat pozornost veřejnosti k problémům životního prostředí, a pak každý bude moci žít v naprostém souladu s přírodou, sám se sebou.

15 snímek

Popis snímku:

Literatura 1. Efgrafova N.N., Kagan V.L. Kurz fyziky pro přípravné katedry vysokých škol: Proc. Výhoda. – 3. vyd., rev. A přepracováno. – M.: Vyšší. Shk., 1984.- 487 s., ill. 2. Kurz Fyzika A.V.Peryškina, II. část pro SŠ Mechanik (pokračování), tepelná a molekulová fyzika, sestavený za účasti N.P. Suvorov patnácté vydání Editor L.L. Velichko. Umělecký redaktor B.L. Nikolajev. Technický redaktor N.N. Machová. Korektor T. Kuzněcova Nakladatelství "Prosveshchenie" Moskva 1968 3. Učebnice elementární fyziky: Tutorial. Ve 3 svazcích/Ed. G.S. Landsberg. T. I. Mechanika. Teplo. Molekulární fyzika. - 10. vyd., revidováno - M.: Nauka. Hlavní redakce fyzikální a matematické literatury, 1985. -608 s., il. 4. Semke A.I. "Nestandardní problémy ve fyzice", Jaroslavl: Akademie rozvoje, 2007. 5. Shustova L.V., Shustov S.B. "Chemické základy ekologie." M.: Education, 1995. 6. Lukashik V.I. Kniha úloh z fyziky pro 7-8 ročníků. M.: Vzdělávání, 2002. 7. Katz Ts.B. Biofyzika v hodinách fyziky. M.: Vzdělávání, 1998. 8. Encyklopedie fyziky. M.: Avanta +, 1999. 9. Bogdanov K.Yu. Fyzik na návštěvě u biologa. M.: Nauka, 1986. 10. Enochovich A.S. Příručka fyziky. M.: Education, 1990. 11. Olgin O.I. Experimenty bez výbuchů. M.: Chemie, 1986. 12. Kovtunovič M.G. "Domácí pokus ve fyzikálních třídách 7-11." M.: Humanitarian Publishing Center, 2007. 13. Internetové zdroje.

16 snímek

Popis snímku:

Difúze je v lidském životě poměrně běžná. ale ani o tom nepřemýšlíme.

Příklady difúze v lidském životě

Difúze je pronikání molekul jedné látky do prostorů molekul jiné látky.

Fenomén difúze hraje v životě člověka velkou roli. Kyslík ze vzduchu proniká do krevních kapilár plic difúzí stěnami alveolů a poté, co se v nich rozpouští, se šíří po celém těle a obohacuje ho kyslíkem.

Fenomén difúze lze doma pozorovat poměrně často:

když použijeme aromalampu s éterické oleje nebo spreje na tělo nebo nohy, parfémy,
když stříkáme znamená zabít komáry a mouchy uvnitř,
když něco slepíme
když pijeme čaj nebo kávu. V hrnku je čaj s cukrem a plátkem citronu. Promícháme lžící horká voda- tím se urychlí proces pronikání molekul cukru a citronu mezi molekuly vody.

Příklady difúze v přírodě

Díky difúzi hmyz cítí vůni květin na mnoho kilometrů a létá sbírat nektar a zároveň opyluje rostliny. Zvířata nalézají svou kořist nebo příbuzné jedince čichem.