Reparație

Difuzia în viața umană și în organismele vii. Difuzia și sănătatea umană. Actualizarea cunoștințelor de referință

Efectuat: Oksana Ryakhovskaya
elev de clasa a VII-a
MBOU numit după. L.N. Tolstoi

supraveghetor: Profesor de fizică
MBOU numit după. L.N. Tolstoi

Shlyapina T.V.

Introducere.
I. Definiția conceptului de „difuzie”.
1.1. Definiția conceptului „difuzie”.
1.2. Osmoză.

II. Difuzia este peste tot în jurul nostru.
2.1. Rolul difuzării în viața de zi cu zi și în tehnologie.
2.2. Difuzia în viața umană
2.3. Difuzia în natura vie.

III. Influența activității umane asupra cursului proceselor de difuziune în natură.

IV. Experimente practice care confirmă teoria.

4.1.Experiment nr 1. Observarea difuziei la amestecarea a două lichide.

4.2. Experiența nr. 2. Observarea difuziei la amestecarea unui corp granular cu un lichid.
4.3. Experimentul nr. 3 Observarea fenomenului de difuzie în lichide.
4.4. Experimentul nr. 4 Studiul dependenței vitezei de difuzie de temperatură.
4.5. Experimentul nr. 5 Observarea fenomenului de difuzie în gaze.
4.6. Experiența nr. 6 Impact diverse substanțe pe suprafata apei pe procesul de difuzie.

V. Ancheta sociologică.
5.1. Metodologie de realizare a unei anchete sociologice pe probleme de mediu.
5.2. Analiza rezultatelor.

VI. Concluzie.
VII. Lista literaturii utilizate și a resurselor online

Introducere

Structura materiei este una dintre principalele probleme ale științei, iar baza fizicii moderne este știința atomo-moleculară.
În prezent, dovezile pentru prevederile teoriei cinetice moleculare sunt atât de numeroase și convingătoare încât existența moleculelor este recunoscută ca un fapt stabilit. Dintre numărul mare de prevederi științifice și de fapte experimentale legate de teoria cinetică moleculară, fenomenul difuziei, pe care l-am făcut cunoștință în clasa a VII-a la lecțiile de fizică, mi-a trezit cel mai mare interes.
În fiecare dimineață, în timp ce bem o cană de ceai, habar nu avem că observăm fenomenul de difuzie. Am devenit interesat de acest fenomen pentru că este unul dintre procesele importante în susținerea vieții oamenilor și a vieții sălbatice de pe Pământ.
Rolul jucat de difuzie în lumea din jurul nostru nu poate fi supraestimat. Se găsește peste tot, manifestările sale sunt în natură, în tehnologie și în viața de zi cu zi. Din păcate, procesele de difuzie pot avea nu numai efecte pozitive, ci și negative asupra vieții plantelor, animalelor și oamenilor.

În timpul muncii, m-am stabilit urmatoarele obiective:

aprofundați-vă cunoștințele pe această temă;

explorați caracteristicile difuzării în diverse medii și luați în considerare aplicarea acesteia;

arată rolul proceselor de difuzie în echilibrul ecologic.

Sarcini:

1. Găsiți materialul necesarîn literatură, pe internet, studiază-l și analizează-l.

2. Aflați unde apar fenomenele de difuzie în natura vie și neînsuflețită (fizică și biologie), ce semnificație au și unde sunt folosite de oameni.

3. Descrieți și proiectați cel mai mult experimente interesante asupra acestui fenomen.

În munca mea am folosit următoarele metode de cercetare:

observare

experiment,

anchetă sociologică.

I. Definiția conceptului de „difuzie”.

1.1. Definiția conceptului „difuzie”.

Difuzie ( lat. difuzio- răspândire, împrăștiere, împrăștiere) este procesul de transfer de materie sau energie dintr-o zonă de concentrație mare într-o zonă de concentrație scăzută. Acest proces este cauzat de mișcarea termică haotică a moleculelor și constă în transferul de particule și pătrunderea reciprocă a substanțelor. Difuzia are loc în direcția scăderii concentrației substanței și duce la o distribuție uniformă a substanței pe întregul volum pe care îl ocupă. Acest fenomen are loc în gaze, lichide și solide, iar atât particulele de substanțe străine conținute în ele, cât și particulele proprii pot difuza (autodifuzie). Difuzia particulelor mari suspendate într-un gaz sau lichid are loc datorită mișcării lor browniene.
Procesele de difuzie au loc cel mai rapid în gaze, mai lente în lichide și chiar mai lente în solide, ceea ce se datorează naturii mișcării termice a particulelor din aceste medii.
Cel mai exemplu celebru difuzia este amestecarea gazelor sau a lichidelor (dacă cerneala este picurată în apă, lichidul va deveni uniform colorat după un timp). Un alt exemplu implică un solid: dacă un capăt al unei tije este încălzit sau încărcat electric, căldura (sau, în mod corespunzător, curentul electric) se răspândește din partea fierbinte (încărcată) în partea rece (neîncărcată). În cazul unei tije metalice, difuzia termică se dezvoltă rapid, iar curentul curge aproape instantaneu. Dacă tija este făcută dintr-un material sintetic, difuzia termică este lentă și difuzia particulelor încărcate electric este foarte lentă. Difuzia moleculelor este în general și mai lentă. De exemplu, dacă o bucată de zahăr este pusă pe fundul unui pahar cu apă și apa nu este amestecată, va dura câteva săptămâni până când soluția devine omogenă.
Difuzia unei substanțe solide în alta are loc și mai lent. De exemplu, dacă cuprul este acoperit cu aur, atunci va avea loc difuzia aurului în cupru, dar în condiții normale stratul purtător de aur va atinge o grosime de câțiva micrometri numai după câteva mii de ani.

Când o particulă se mișcă într-o substanță, se ciocnește constant cu moleculele sale. Acesta este unul dintre motivele pentru care, în condiții normale, difuzia este mai lentă decât mișcarea normală. De ce depinde viteza de difuzie?

În primul rând, pe distanța medie dintre ciocnirile de particule, de ex. lungimea drumului liber. Cu cât această lungime este mai lungă, cu atât particula pătrunde mai repede în substanță.

În al doilea rând, presiunea afectează viteza. Cu cât împachetarea particulelor într-o substanță este mai densă, cu atât este mai dificil pentru o particulă străină să pătrundă într-o astfel de împachetare.

În al treilea rând, greutatea moleculară a unei substanțe are un rol major asupra vitezei de difuzie. Cu cât ținta este mai mare, cu atât este mai probabil să lovească, iar după o coliziune viteza întotdeauna încetinește.

Și în al patrulea rând, temperatura. Pe măsură ce temperatura crește, vibrațiile particulelor cresc, iar viteza moleculelor crește. Cu toate acestea, viteza de difuzie este de o mie de ori mai mică decât viteza de mișcare liberă.

1.2. Osmoză.

Când vrem să ne potolim setea, bem apă. Dar cum ajunge apa pe care o bem în celulele corpului nostru? Și asta se întâmplă datorită osmozei. Dacă două soluții cu concentrații diferite sunt aduse în contact, atunci aceste soluții se vor amesteca ca urmare a difuziei. Dar dacă două astfel de soluții sunt separate de o partiție impenetrabilă, atunci nimic nu va funcționa deloc.
Dar dacă două astfel de soluții sunt separate printr-o partiție care permite trecerea moleculelor de solvent, dar reține moleculele de dizolvat, atunci moleculele de solvent se vor muta într-o soluție mai concentrată, diluând-o din ce în ce mai mult. Apare osmoză- mișcarea dirijată a moleculelor de solvent printr-o partiție semipermeabilă care separă două soluții de concentrații diferite. Difuzia solventului continuă până când echilibrul este stabilit în sistem ca urmare a egalizării concentrațiilor pe ambele părți ale partiției sau ca urmare a apariției presiunii osmotice.

Membranele tuturor celulelor vii, fără excepție, au o capacitate remarcabilă de a trece moleculele de apă și de a reține molecule de substanțe dizolvate în ea - datorită acestui lucru celula poate potoli setea

Difuzia ionilor în soluții apoase este deosebit de importantă pentru organismele vii. Rolul difuziei în respirația, fotosinteza și transpirația plantelor nu este mai puțin important; în transferul de oxigen din aer prin pereții alveolelor plămânilor și intrarea acestuia în sângele oamenilor și animalelor. Difuzia ionilor moleculari prin membrane se realizează prin potențialul electric din interiorul celulei. Dispunând de permeabilitate selectivă, membranele joacă rolul de vamă la deplasarea mărfurilor peste graniță: unele substanțe sunt lăsate să treacă, altele sunt reținute, iar altele sunt în general „expulzate” din celulă. Rolul membranelor în viața celulară este foarte important. O celulă pe moarte pierde controlul asupra capacității de a regla concentrația de substanțe prin membrană. Primul semn al unei celule pe moarte este începutul schimbărilor în permeabilitatea și funcționarea defectuoasă a membranei sale exterioare.

Am încercat să fac un experiment interesant. Am luat o lămâie și am tăiat câteva felii subțiri. Practic nu s-a produs suc. am stropit felii de lămâie zahăr - și după ceva timp a curgeat suc din ele. Aici osmoza a început să-și facă efectul: sucul curgea din lămâie, parcă ar fi încercat să dilueze cât mai mult soluția concentrată de zahăr care se formase la suprafața ei.
Și dacă măcinați varza mărunțită cu sare, volumul acesteia va scădea brusc, iar varza în sine va deveni umedă. Aceasta este și osmoză, doar că în acest caz există sare în afara celulei.

Osmoza își găsește aplicație practică în procesul de purificare a apei.

II. Difuzia este peste tot în jurul nostru.

2.1. Rolul difuzării în viața de zi cu zi și în tehnologie.

Difuzia este folosită în multe procese tehnologice: sărare, obținerea zahărului (așchii de sfeclă de zahăr se spală cu apă, moleculele de zahăr difuzează din tals în soluție), fabricarea gemului, vopsirea țesăturilor, spălarea lucrurilor, cimentarea, sudarea și lipirea metalelor, inclusiv sudarea prin difuzie în vid (metale). care altfel sunt metode nu pot fi combinate - oțel cu fontă, argint cu oțel inoxidabil etc.) și metalizarea prin difuzie a produselor (saturarea suprafeței produselor din oțel cu aluminiu, crom, siliciu), nitrurare - saturarea suprafeței oțelului cu azot ( oțelul devine dur, rezistent la uzură), carburare - saturarea produselor din oțel cu carbon, cianurare - saturarea suprafeței oțelului cu carbon și azot.
Răspândirea mirosurilor în aer este cel mai comun exemplu de difuzie în gaze. De ce mirosul se răspândește nu instantaneu, ci după ceva timp? Faptul este că în timp ce se mișcă într-o anumită direcție molecula substanță odoriferă se ciocnesc cu moleculele de aer. Traiectoria fiecărei particule de gaz este o linie întreruptă, deoarece În timpul coliziunilor, particulele își schimbă direcția și viteza mișcării.
Prin difuzie, în aer se răspândesc diferite substanțe gazoase: de exemplu, o persoană miroase parfum, fum, care se răspândește pe distanțe lungi. Gazul natural inflamabil pe care îl folosim acasă este incolor și inodor. Dacă există o scurgere, este imposibil să o observați, astfel încât la stațiile de distribuție gazul este amestecat cu o substanță specială, care are un ascuțit, miros neplăcut, care este ușor de simțit de către o persoană.
Difuzia are loc mai lent în lichide decât în gaze, dar acest proces poate fi accelerat prin încălzire. De exemplu, pentru a o face mai repede
murați castraveții, turnați-i cu saramură fierbinte. Știm că zahărul se va dizolva mai lent în ceaiul cu gheață decât în ceaiul fierbinte.
Un alt exemplu comun de difuzare în viața de zi cu zi este spălarea articolelor colorate. Țesătura vopsită umedă nu este recomandată. culoare inchisa, se lasa mult timp in contact cu o carpa alba. Difuzia începe, moleculele de colorant pătrund în țesătura albă.

Trebuie remarcat faptul că difuzia și-a găsit o aplicație largă în industria electronică; multe dispozitive semiconductoare sunt fabricate cu ajutorul acesteia. De asemenea, este folosit în topirea multor metale, cum ar fi oțelul. Pentru a conferi pieselor de oțel rezistență semnificativă, acestea sunt plasate în cuptoare speciale, unde, în stare de încălzire, sunt saturate cu carbon. Atomii de carbon pătrund în stratul de suprafață al metalului și îi măresc rezistența.
Difuzia este utilizată pe scară largă în metalizare.
Metalizarea este o metodă de creștere a proprietăților mecanice și de creștere a rezistenței la coroziune prin saturarea straturilor apropiate de suprafață cu elemente de aliere metalice. Se realizează datorită activării proceselor de difuzie la temperaturi ridicate și a unor tipuri suplimentare de influență. Prin urmare, căutarea modalităților de creștere a eficienței metalizării este direct legată de studiul proceselor de difuzie.

După cum se poate observa din exemplele date, difuzarea joacă un rol foarte important în viața de zi cu zi și în tehnologie.

2.2. Difuzia în viața umană

Studiind fenomenul difuziei, am ajuns la concluzia că datorită acestui fenomen trăiește o persoană. La urma urmei, după cum știți, aerul pe care îl respirăm este format dintr-un amestec de gaze: azot, oxigen, dioxid de carbon și vapori de apă. Este situat în troposferă - în stratul inferior al atmosferei. Dacă nu ar exista procese de difuzie, atunci atmosfera noastră s-ar stratifica pur și simplu sub influența gravitației, care acționează asupra tuturor corpurilor situate pe suprafața Pământului sau în apropierea acestuia, inclusiv asupra moleculelor de aer. Dedesubt ar fi un strat mai greu de dioxid de carbon, deasupra ar fi oxigenul, deasupra ar fi azotul și gazele inerte. Dar pentru viața normală avem nevoie de oxigen, nu de dioxid de carbon.

Difuzia are loc și în corpul uman însuși. Respirația și digestia umană se bazează pe difuzie. Dacă vorbim despre respirație, atunci la un moment dat există aproximativ 70 ml de sânge în vasele de sânge care împletesc alveolele, din care dioxidul de carbon difuzează în alveole, iar oxigenul în direcția opusă. Suprafața uriașă a alveolelor face posibilă reducerea grosimii stratului de sânge care schimbă gaze cu aerul intra-alveolar la 1 micron, ceea ce face posibilă saturarea acestei cantități de sânge cu oxigen în mai puțin de 1 secundă și eliberarea acesteia. din excesul de dioxid de carbon.

După cum se poate observa din exemplele date, procesele de difuzie joacă un rol foarte important în viața oamenilor.

2.3. Difuzia în natură.

În ultimele decenii, oamenii și-au schimbat fundamental viziunea asupra pădurilor Pământului. Și au realizat că pădurea nu este doar viitorul lemn de foc, scânduri, bușteni, ci una dintre verigile principale dintr-un lanț natural imens. Pădurile sunt plămânii planetei, ajutând toate ființele vii să respire. Un hectar de pădure pe an purifică 18 milioane m3 de aer de dioxid de carbon, absoarbe 64 de tone de alte gaze și praf, furnizând în schimb milioane de metri cubi de oxigen. Procesul de purificare a aerului are loc prin difuzie.

Privind furnicile, m-am întrebat mereu cum, într-o lume imensă pentru ele, află drumul spre casă. Se dovedește că acest mister este dezvăluit și de fenomenul difuziei. Furnicile își marchează calea cu picături de lichid mirositor.

Pot organismele vii să folosească mirosul într-un duel? Ridicându-și coada lungă și pufoasă cu dungi albe și negre, lemurul cu coadă inelară trimite mesaje rudelor emițând un miros puternic. Difuzie în acțiune! Dacă două clanuri concurente se ciocnesc, masculii, întinzându-și coada între picioare, o freacă cu încheieturile, ale căror glande secretă o secreție caustică. Apoi, ridicându-se în patru labe, își îndoaie coada „încărcată” deasupra capetelor și se apropie de inamic, trăgând spre el mirosul de amenințare. Cine nu i-a fost frică a câștigat!

Cel mai obișnuit mod în care insectele comunică este prin substanțele chimice olfactive. Există arome atractive (atractanți), și sunt respingătoare (repelente), percepute de orificiile olfactive (porii) de pe antene. Atractanții includ feromoni și hormoni. „Regina este aici”, spune unul dintre feromonii din cuibul de albine. „Din acest mascul de rezervă, creșteți un crescător și din acesta, un soldat”, sună ordinul prin feromonul din cuibul de termite. Ce zici de repellente? „Suntem mulți dintre noi, nu există suficientă hrană pentru toată lumea, așteptați să creștem”, vine semnalul mirositor de la prima trapă de țânțari. Și următoarea generație de larve de țânțari așteaptă cu umilință ordinul de a se transforma în țânțari.

Datorită difuziei, insectele își găsesc hrana. Fluturii, fluturând între plante, își găsesc mereu drumul spre floare frumoasa. Albinele, după ce au descoperit un obiect dulce, îl asaltează cu roiul lor.

Și planta crește și înflorește și pentru ei, datorită difuziei. La urma urmei, spunem că planta respiră și expiră aer, bea apă și primește diverși microaditivi din sol.

Carnivorile își găsesc și ele victimele prin difuzie. Rechinii și peștii piranha pot mirosi sânge de la câțiva kilometri distanță. Principiul difuziei se bazează pe amestecarea apei dulci cu apa sărată atunci când râurile se varsă în mări.

În toate exemplele date, observăm pătrunderea reciprocă a moleculelor de substanțe, adică. difuzie, care după cum vedem are mare importanțăîn natură, dar acest fenomen este dăunător și în ceea ce privește poluarea mediului.

III. Influența activității umane asupra cursului proceselor de difuziune în natură.

Omenirea influențează cu siguranță diverse sisteme ecologice. Exemple de astfel de impacturi, cel mai adesea periculoase, sunt drenarea mlaștinilor, defrișările, distrugerea stratului de ozon, inversarea debitelor râurilor și aruncarea deșeurilor în mediu.

Difuzia joacă un rol important în poluarea aerului de la produse industriale nocive și gazele de eșapament ale vehiculelor. De asemenea, are o contribuție uriașă la poluarea râurilor, mărilor și oceanelor cu deșeuri umane. Deversarea anuală a apelor uzate industriale și menajere în lume se ridică la zeci de trilioane de tone.
Un exemplu al impactului negativ al oamenilor asupra proceselor de difuzie din natură îl reprezintă accidentele pe scară largă care au loc în bazinele diferitelor rezervoare. Astfel, conform experților, aproximativ 10 milioane de tone de petrol intră anual în ocean. Uleiul pe apă formează o peliculă subțire care împiedică schimbul de gaze între apă și aer. Pe măsură ce uleiul se depune pe fund, acesta intră în sedimentele de fund, unde perturbă procesele naturale de viață ale animalelor și microorganismelor de pe fund. Pe lângă petrol, emisiile de deșeuri menajere și industriale în ocean au crescut semnificativ. Ape uzate, care conțin, în special, astfel de poluanți periculoși precum plumbul, mercurul, arsenul, care au un efect toxic puternic. Concentrațiile de fond ale unor astfel de substanțe în multe locuri au fost deja depășite de zeci de ori.

Datorită fenomenului de difuzie, aerul este poluat cu deșeuri din diverse fabrici; din cauza acestuia, deșeurile umane dăunătoare pătrund în sol, apă și apoi afectează influenta negativa asupra vieții și funcționării animalelor și plantelor. Suprafața terenurilor contaminate cu emisii de la întreprinderile industriale etc. este în creștere. Peste 2 mii de hectare de teren sunt ocupate de haldele de deșeuri industriale și menajere. Una dintre problemele dificil de rezolvat în prezent este problema reciclării deșeurilor industriale, inclusiv a deșeurilor toxice.

O problemă urgentă este poluarea aerului de la gazele de eșapament și deșeurile. Substanțe dăunătoare, emise în atmosferă de diverse fabrici. Unele studii medicale au arătat o legătură între morbiditatea căilor respiratorii și ale căilor respiratorii superioare și calitatea aerului. Există o relație directă între indicatorul nivelului bolilor respiratorii și volumul emisiilor de substanțe nocive în atmosferă. Exemplele enumerate de difuzie au un efect dăunător asupra diferitelor procese care au loc în natură.

Avertisment despre consecinte posibile Invazia în expansiune a omului în natură, acum o jumătate de secol, academicianul V.I. Vernadsky scria: „Omul devine o forță geologică capabilă să schimbe fața Pământului”. Acest avertisment a fost justificat profetic. Consecințele activității umane se manifestă în epuizare resurse naturale, poluarea biosferei cu deșeuri industriale, distrugerea ecosistemelor naturale, modificări ale structurii suprafeței Pământului, schimbări climatice.

Aș dori să sper că oamenii vor acorda în continuare atenție acestui lucru și vor face tot posibilul pentru a ne conserva planeta și nu o distruge...

IV. Experimente practice care confirmă teoria.

Câte lucruri uimitoare și interesante se întâmplă în jurul nostru! Vreau să știu multe, încerc să-mi explic singur. Din acest motiv am hotărât să efectuez o serie de experimente, în cadrul cărora am încercat să aflu dacă teoria difuziei este cu adevărat valabilă și dacă este confirmată în practică. Orice teorie poate fi considerată de încredere numai dacă este confirmată în mod repetat experimental.

4.1. Experiența nr. 1. Luați două eprubete: o jumătate umplută cu apă, cealaltă jumătate umplută cu nisip. Se toarnă apa într-o eprubetă cu nisip. Volumul unui amestec de apă și nisip dintr-o eprubetă este mai mic decât suma volumelor de apă și nisip.

4.2. Experiența nr. 2. Umpleți până la jumătate un tub lung de sticlă cu apă, apoi turnați alcool colorat deasupra. Nivel general Marcați lichidele din tub cu un inel de cauciuc. După amestecarea apei cu alcoolul, volumul amestecului scade.

(Experimentele 1 și 2 demonstrează că există goluri între particulele de materie; în timpul difuziei, acestea sunt umplute cu particule de substanță extraterestră.)

4.3. Experimentul nr. 3 Observarea fenomenului de difuzie în lichide.

Ţintă : studiază difuzia în lichid. Observați dizolvarea bucăților de permanganat de potasiu în apă la temperatură constantă (la t = 20°C)

Dispozitive și materiale : balon cu apă, termometru, permanganat de potasiu.

Am luat o bucată de permanganat de potasiu și un vas cu apă curată la o temperatură de 22 °C. A pus o bucată de permanganat de potasiu în vas și a început să observe ce se întâmplă. După 1 minut, apa din vas începe să se coloreze. Apa este un solvent bun. Sub influența moleculelor de apă, legăturile dintre moleculele substanțelor solide de permanganat de potasiu sunt distruse.
Au trecut 18 minute de la începutul experimentului. Culoarea apei devine mai intensă. Moleculele de apă pătrund între moleculele de permanganat de potasiu, rupând forțele de atracție. Concomitent cu forțele de atracție dintre molecule, încep să acționeze și forțele de respingere și, ca urmare, rețeaua cristalină a substanței solide este distrusă. Procesul de dizolvare a permanganatului de potasiu sa încheiat. Experimentul a durat 1 oră 27 de minute. Apa a devenit complet purpurie.

Poate fi facut concluzie că fenomenul de difuzie într-un lichid este un proces îndelungat care are ca rezultat dizolvarea solidelor.
După ce am efectuat același experiment, dar amestecând apa (agitând), am fost convins că procesul de difuzie are loc mult mai rapid (2 minute).

4.4. Experimentul nr. 4 Studiul dependenței vitezei de difuzie de temperatură.

Ţintă : studiază modul în care temperatura apei afectează viteza de difuzie.

Dispozitive și materiale : termometre – 2 buc., cronometru – 1 buc., conuri – 4 buc., ceai, permanganat de potasiu.

: (experienta de preparare a ceaiului la o temperatura initiala de 20°C si la o temperatura de 91°C in doua pahare
Am luat două vase cu apă la t=20 °C și t=91 °C. Din acest experiment putem concluziona că viteza de difuzie este afectată de temperatură: cu cât temperatura este mai mare, cu atât este mai mare viteza de difuzie.

Am obtinut aceleasi rezultate cand am luat 2 pahare de apa in loc de ceai. Una dintre ele conținea apă la temperatura camerei, al doilea avea apă clocotită.

Am pus aceeași cantitate de permanganat de potasiu în fiecare pahar. În paharul unde temperatura apei era mai mare, procesul de difuzie a decurs mult mai rapid.

Prin urmare, viteza de difuzie depinde de temperatură - cu cât temperatura este mai mare, cu atât difuzia are loc mai intensă.

4.5. Experimentul nr. 5 Observarea fenomenului de difuzie în gaze.

Ţintă: studiul modificărilor difuziei gazelor în aer în funcție de modificările temperaturii camerei.

Dispozitive și materiale : cronometru, parfum, termometru.

Descrierea experienței și a rezultatelor obținute : Am studiat timpul de propagare a mirosului de parfum într-o încăpere V = 60m 3 la o temperatură t = +15 0 (camera a fost adusă la temperatura necesară prin ventilație). S-a înregistrat timpul de la începutul răspândirii mirosului în încăpere până când s-a obținut o sensibilitate evidentă la persoanele care stăteau la o distanță de 5 m de obiectul studiat (parfum). Apoi camera a fost bine ventilată și după 3 ore acest experiment, crescând temperatura la 20 0 C. Apoi s-a repetat experimentul, aducând temperatura la 25 0 C. Pentru toate datele obţinute s-a determinat media aritmetică. Am dat datele experimentale în tabel.

t 0 sediul	+15 0	+20 0	+25 0
Timp de propagare a mirosului de parfum, s
Numărul de experimente

Dacă presupunem că procesele de difuzie sunt direct proporționale cu timpul de propagare a mirosului de parfum într-o cameră, atunci în urma acestui studiu este posibil să se identifice dependența timpului de răspândire a mirosului de parfum într-o cameră. camera și, prin urmare, viteza de difuzie, la modificările temperaturii aerului.

Datele obținute indică faptul că viteza de propagare a mirosului de parfum depinde de creșterea temperaturii camerei astfel: când temperatura a crescut de la +15 0 la 5 0, acest parametru a scăzut cu 8,9 secunde. Acest lucru indică faptul că mirosul s-a răspândit mai repede. Odată cu o creștere suplimentară a temperaturii camerei cu 5 0 (până la 25 0), aceasta a scăzut cu 15,3 secunde, ceea ce indică o accelerare a răspândirii mirosului. Astfel, o analiză a indicatorilor de timp pentru răspândirea mirosului de parfum într-o cameră a arătat că difuzia se accelerează odată cu creșterea temperaturii.

Concluzie : Cu cât temperatura gazelor este mai mare, cu atât mai rapide au loc procesele de difuzie. De exemplu, atunci când gazele fierbinți sunt eliberate din țevile diferitelor întreprinderi (sau din țevile de eșapament ale mașinilor), aceste substanțe, dăunătoare sănătății oamenilor și animalelor, se răspândesc foarte repede. Vara acest lucru se întâmplă și mai repede.

^4.6. Experimentul nr. 6 Influența diferitelor substanțe de pe suprafața apei asupra procesului de difuzie

Ţintă : studiați modul în care diferitele substanțe de la suprafața apei afectează viteza de evaporare a apei și trageți o concluzie despre viteza de difuzie.

Dispozitive și materiale : termometre – 3 buc., cronometru – 1 buc., farfurioare cu apă – 3 buc., kerosen, ulei vegetal.

Descrierea experienței și a rezultatelor obținute : Am turnat apă de aceeași masă și aceeași temperatură (36 de grade) în farfurii, apoi am lăsat apă (5 ml) în prima farfurie, kerosen (5 ml) în a doua și ulei vegetal (5 ml) în cea de-a doua. al treilea. Uleiul vegetal din experimentul nostru a imitat petrolul. S-a înregistrat ora, iar citirile termometrelor plasate în toate lichidele au fost luate la fiecare 10 minute. Rezultatele măsurătorilor sunt înregistrate în tabel.

Timp, s	Temperatura apei curate	Temperatura apei cu kerosen	Temperatura apei cu ulei vegetal

Când apa se evaporă, moleculele individuale zboară afară. Deoarece apa acoperită cu o peliculă de benzină, kerosen și ulei vegetal, se răcește mai lent, apoi putem spune că este mai greu ca moleculele de oxigen să plece în apă.

Concluzie : în prezența diferitelor substanțe la suprafața apei, procesul de difuzie are loc mai lent. Astfel, în natura înconjurătoare, uleiul vărsat perturbă procesele de difuzie și poate duce la consecințe nedorite asupra mediului.

V. Ancheta sociologică.

Scopul sondajului : atrage atenția oamenilor asupra problemei de mediu și, de asemenea, află cum sunt informați despre această problemă și ce fac ei la nivel de zi cu zi pentru a o rezolva.

Da. Nu. Îmi este greu să răspund

5.1. Metodologie de realizare a unei anchete sociologice pe probleme de mediu

Am intervievat oameni folosind un chestionar pre-dezvoltat; răspunsurile așteptate gata făcute au fost date pentru poziții.

Sondajul a fost realizat anonim. Sondajul a implicat 20 de adulți și 20 de școlari din clasele 7-10. Au fost chestionați atât cunoscuții (majoritatea), cât și trecătorii întâmplători de pe stradă.

5.2. Analiza rezultatelor

Rezultatele unui sondaj sociologic au arătat că adulții sunt mult mai des preocupați de problemele de mediu. Astfel, de la adulții intervievați, întrebarea: „Afectează difuzia ecologia?” 45% dintre adulți au răspuns afirmativ și de 3 ori mai puțin - 15% dintre școlari, iar negativ - 35% dintre adulți și 70% dintre școlari. În consecință, programa școlară nu acordă suficientă atenție acestei probleme. În general, 30% din populația chestionată se gândește la această problemă și 45% nu se gândește la aceasta.

Este posibil ca adulții, în ciuda anonimatului sondajului, să fi vrut să ne pară mai „corecți”, dar poate că trebuie să se confrunte mai des cu problemele de mediu în viața de zi cu zi.

Pe baza sondajului se pot face următoarele: concluzii:

1. Locuitorii satului nostru nu acordă suficientă atenție problemei de mediu.

2. Adulții se gândesc mai des la această problemă.

3. În timpul sondajului, mulți oameni s-au gândit mai întâi la problema proceselor de difuzie și la rolul lor în ecologie.

VI. Concluzie

Datorită amplorii tot mai mari a impactului antropic (activitatea economică umană), echilibrul în biosferă este perturbat, ceea ce poate duce la procese ireversibile și poate ridica problema posibilității vieții pe planetă. Acest lucru se datorează dezvoltării industriei, energiei, transporturilor, agriculturii și a altor tipuri de activitate umană. Deja, omenirea se confruntă cu probleme grave de mediu care necesită soluții imediate.

După cum sa arătat în lucrare, procesele de difuzie joacă un rol cheie în menținerea echilibrului ecosistemelor. Manifestarea difuziei a fost demonstrată în diverse domenii ale științei și tehnologiei, în procese care au loc în natura vie și neînsuflețită. Difuzia este de cea mai mare importanță în viața oamenilor și a animalelor; fără acest fenomen, viața pe Pământ ar fi imposibilă. Dar, din păcate, oamenii, ca urmare a activităților lor, au adesea un impact negativ asupra proceselor naturale din natură.

Am atins scopurile și obiectivele stabilite pentru munca mea. Am putut realiza un studiu al proceselor de difuzie; experimentul a arătat un acord bun între teorie și practică. De asemenea, a fost posibil să se arate cât de răspândită este difuzarea în lumea înconjurătoare.

În sfârșit, aș dori să remarc că în țara noastră nu se acordă suficientă atenție problemei siguranței mediului, după cum a arătat sondajul.

Sper că munca mea va ajuta alți studenți să înțeleagă mai bine un fenomen atât de interesant și important precum difuziunea și va contribui la dezvoltarea interesului pentru fizică.

VII. Lista literaturii folosite

Astafurov V.I., Busev A.I. Structura materiei: carte. Pentru studenti. M.: Educație, 1983
Alekseev S.V., Gruzdeva M.V., Muravyov A.G., Gushchina E.V. Atelier de ecologie. M. JSC MDS, 1996
Biofizica in lectiile de fizica. Din experiența de muncă. M., „Iluminismul”, 1984
A.I. Kitaygorodsky. Introducere în fizică. Editura „Știință”, 1979
Ryzhenkov A.P. Fizică. Uman. Mediu inconjurator. M. Educaţie, 1996
https://ru.wikipedia.org/wiki/
https://globallab.org/de/project/cover/diffuzija_vokrug_nas.de.html#
http://wiki.iteach.ru/index.php

Ancheta sociologică.

1. Difuzia afectează ecologia?
2. Informațiile de mediu sunt importante pentru dvs. personal?
3. Crezi că este posibil să protejezi natura?
4. Te gândești la problema noastră?
5. Sunteți gata să participați la îmbunătățirea mediului pentru o plată în avans?
6. Vrei să schimbi mediul în bine?
7. Doriți să obțineți cunoștințe suplimentare despre ecologie?

REVIZUIRE

Lucrarea prezentată este dedicată temei „Aspecte ecologice ale difuzării”.
Problema acestui studiu are relevanță în lumea modernă.
De remarcat semnificația ridicată și dezvoltarea practică insuficientă a problemei într-un curs de fizică de liceu, ceea ce determină noutatea neîndoielnică a acestei cercetări.
Pentru a atinge acest obiectiv, autorul a stabilit și a rezolvat următoarele sarcini:
1. Justificați aspectele teoretice și identificați natura „difuziei”;
2. Arătați relevanța problemei în condiții moderne;

3. Testați teoria în practică prin efectuarea unei serii de experimente;
4. Identificați tendințele în dezvoltarea acestui subiect.

Lucrarea are o structură tradițională și include o introducere, partea principală, concluzie și bibliografie.
Introducerea fundamentează relevanța alegerii temei, stabilește scopul și obiectivele cercetării și descrie metodele de cercetare. Capitolul unu dezvăluie probleme generale ale subiectului și definește concepte de bază. Capitolul doi examinează mai detaliat problema unde exact putem observa fenomenul de difuzie și ce aplicație găsește. Al treilea capitol este consacrat influenței activității umane asupra cursului proceselor de difuziune în natură. Capitolul patru este de natură practică și, pe baza experimentelor individuale, se face o analiză a concluziilor teoretice, precum și a perspectivelor și tendințelor de dezvoltare. Al cincilea capitol prezintă un studiu sociologic, pe baza căruia autorul trage concluzii despre relevanța problemei.
Pe baza rezultatelor studiului, au fost dezvăluite o serie de probleme legate de subiectul luat în considerare și s-au tras concluzii cu privire la necesitatea unui studiu suplimentar. această problemă. Subiectul este acoperit complet conform planului.

Sursele de informare pentru redactarea unei lucrări pe tema „Aspecte ecologice ale difuzării” au fost literatura educațională de bază, lucrările teoretice fundamentale ale celor mai mari gânditori din domeniul luat în considerare, rezultatele cercetărilor practice ale unor autori importanți interni și străini, articole și recenzii. în publicații de specialitate și periodice, cărți de referință și alte surse relevante de informații.

Textul lucrării este postat fără imagini și formule.
Versiunea completa munca este disponibilă în fila „Fișiere de lucru” în format PDF

Introducere

Relevanța lucrării. Difuzia este un fenomen fundamental al naturii. Ea stă la baza transformărilor materiei și energiei. Manifestările sale au loc la toate nivelurile de organizare a sistemelor naturale de pe planeta noastră, începând de la nivelul particulelor elementare, atomilor și moleculelor, și terminând cu geosfera. Este utilizat pe scară largă în tehnologie și în viața de zi cu zi.

Esența difuziei este mișcarea particulelor dintr-un mediu, care duce la transferul de substanțe și egalizarea concentrațiilor sau stabilirea unei distribuții de echilibru a particulelor de un anumit tip în mediu. Difuzia moleculelor și atomilor se datorează mișcării lor termice.

Difuzia este și un proces fundamental care stă la baza funcționării sistemelor vii la orice nivel de organizare, de la nivelul particulelor elementare (difuzia electronilor) până la nivelul biosferei (circulația substanțelor în biosferă).

Joacă un rol imens în natură, în viața umană și în tehnologie. Procesele de difuzie pot avea atât efecte pozitive, cât și negative asupra vieții oamenilor și animalelor. Un exemplu de impact pozitiv este menținerea unei compoziții uniforme a aerului atmosferic lângă suprafața Pământului. Difuzia joacă un rol important în diverse domenii ale științei și tehnologiei, în procesele care au loc în natura vie și neînsuflețită. Ea influențează cursul reacțiilor chimice.

Cu participarea difuzării sau atunci când acest proces este perturbat și modificat, pot apărea fenomene negative în natură și viața umană, cum ar fi poluarea extinsă a mediului cu produsele progresului tehnic uman.

Scopul lucrării: Investigați caracteristicile difuziei în gaze, lichide și solide și aflați utilizarea difuziei de către oameni și manifestarea difuziei în natură, luați în considerare influența proceselor de difuzie asupra echilibrului ecologic în natură și influența oamenilor asupra proceselor de difuzie.

Esența difuziei

Demonstrează difuzia în gaze prin pulverizarea deodorantului în colțul sălii de clasă. Răspândirea mirosului se explică prin mișcarea moleculelor. Această mișcare este continuă și dezordonată. Ciocnind cu moleculele de gaze care alcătuiesc aerul, moleculele deodorantului își schimbă de multe ori direcția de mișcare și, mișcându-se aleatoriu, se împrăștie prin încăpere.

Procesul de penetrare a particulelor (molecule, atomi, ioni) unei substanțe între particulele unei alte substanțe datorită mișcării haotice se numește difuziune(din latină diffusio - răspândire, răspândire, dispersie). Astfel, difuzia este rezultatul mișcării haotice a tuturor particulelor unei substanțe, al oricărei acțiuni mecanice.

Mișcările particulelor în timpul difuziei sunt complet aleatorii, toate direcțiile de deplasare sunt la fel de probabile,

Deoarece particulele se mișcă în gaze, lichide și solide, difuzia este posibilă în aceste substanțe. Difuzia este transferul de materie cauzat de egalizarea spontană a unei concentrații neuniforme de atomi sau molecule. tipuri diferite. Dacă într-un vas sunt introduse porțiuni de gaze diferite, atunci după un timp toate gazele sunt amestecate uniform: numărul de molecule de fiecare tip pe unitatea de volum a vasului va deveni constant, concentrația se va nivela. Difuzia este explicată după cum urmează . În primul rând, interfața dintre cele două medii este clar vizibilă între cele două corpuri (Fig. 1a). Apoi, datorită mișcării lor, particulele individuale de substanțe situate în apropierea locurilor de schimb de frontieră.

Granița dintre substanțe se estompează (Fig. 1b). După ce au pătruns între particulele unei alte substanțe, particulele primei încep să facă schimb de locuri cu particulele celei de-a doua, situate în straturi din ce în ce mai adânci. Interfața dintre substanțe devine și mai neclară. Datorită mișcării continue și aleatorii a particulelor, acest proces duce în cele din urmă la omogenizarea soluției din vas (Fig. 1c).

Fig.1. Explicarea fenomenului de difuzie.

Difuzia în natură

Cu ajutorul difuziei, în aer se răspândesc diverse substanțe gazoase: de exemplu, fumul unui incendiu se răspândește pe distanțe lungi.

Rezultatul acestui fenomen poate fi egalizarea temperaturii din cameră în timpul ventilației. În același mod, poluarea aerului are loc cu produse industriale nocive și cu gazele de eșapament ale vehiculelor. Gazul natural inflamabil pe care îl folosim acasă este incolor și inodor. Dacă există o scurgere, este imposibil de observat, așa că la stațiile de distribuție gazul este amestecat cu o substanță specială care are un miros ascuțit, neplăcut, ușor de perceput de oameni.

Datorită fenomenului de difuzie, stratul inferior al atmosferei - troposfera - este format dintr-un amestec de gaze: azot, oxigen, dioxid de carbon și vapori de apă. În absența difuziei, stratificarea s-ar produce sub influența gravitației: dedesubt ar fi un strat de dioxid de carbon greu, deasupra acestuia - oxigen, deasupra - azot și gaze inerte.

De asemenea, observăm acest fenomen pe cer. Norii dispersați sunt, de asemenea, un exemplu de difuzie și, așa cum a spus cu exactitate F. Tyutchev despre asta: „Norii se topesc pe cer...”

Difuzia are loc mai lent în lichide decât în gaze, dar acest proces poate fi accelerat prin încălzire. De exemplu, pentru a mura rapid castraveții, aceștia sunt turnați cu saramură fierbinte. Știm că zahărul se va dizolva mai lent în ceaiul cu gheață decât în ceaiul fierbinte.

Vara, privind furnicile, mă întrebam mereu cum vor afla ele, în această lume imensă pentru ele, drumul spre casă. Se dovedește că acest mister este dezvăluit și de fenomenul difuziei. Furnicile își marchează calea cu picături de lichid mirositor

Datorită difuziei, insectele își găsesc hrana. Fluturii, fluturând între plante, își găsesc întotdeauna drumul către o floare frumoasă. Albinele, după ce au descoperit un obiect dulce, îl asaltează cu roiul lor.

Și planta crește și înflorește și pentru ei, datorită difuziei. La urma urmei, spunem că planta respiră și expiră aer, bea apă și primește diverși microaditivi din sol.

Carnivorile își găsesc și ele victimele prin difuzie. Rechinii pot mirosi sânge de la câțiva kilometri distanță, la fel ca peștii piranha.

Ecologia mediului se deteriorează din cauza eliberării de substanțe chimice și alte substanțe nocive în atmosferă, apă, iar toate acestea se răspândesc și poluează zone vaste. Dar copacii eliberează oxigen și absorb dioxid de carbon prin difuzie.

Principiul difuziei se bazează pe amestecarea apei dulci cu apa sărată atunci când râurile se varsă în mări. Difuzia soluțiilor de diferite săruri în sol contribuie la nutriția normală a plantelor.

În toate exemplele date, observăm pătrunderea reciprocă a moleculelor de substanțe, adică. difuziune. Pe acest proces se bazează multe procese fiziologice din corpul uman și animal: precum respirația, absorbția etc. În general, difuzia are o mare importanță în natură, dar acest fenomen este dăunător și în raport cu poluarea mediului.

2.1 Difuzia în regnul vegetal

K.A. Timiryazev a spus: „Fie că vorbim despre nutriția rădăcinii datorită substanțelor găsite în sol, fie că vorbim despre alimentația aeriană a frunzelor din cauza atmosferei sau despre alimentația unui organ în detrimentul altuia, vecin. - peste tot vom recurge la aceleași motive de explicație: difuzia”.

Într-adevăr, în lumea plantelor rolul difuziei este foarte important. De exemplu, marea dezvoltare a coroanei frunzelor copacilor se explică prin faptul că schimbul de difuzie prin suprafața frunzelor îndeplinește nu numai funcția de respirație, ci parțial și de nutriție. În prezent, hrănirea foliară este practicată pe scară largă. pomi fructiferi prin pulverizarea coroanelor lor.

Procesele difuze joacă un rol major în alimentarea rezervoarelor naturale și a acvariilor cu oxigen. Oxigenul ajunge la straturile mai adânci de apă în apele stagnante datorită difuziei prin suprafața lor liberă. Prin urmare, orice restricții asupra suprafeței libere a apei sunt nedorite. De exemplu, frunzele sau lintia de rață care acoperă suprafața apei pot opri complet accesul oxigenului la apă și pot duce la moartea locuitorilor săi. Din același motiv, vasele cu gât îngust nu sunt potrivite pentru utilizare ca acvariu.

În procesul de metabolism, atunci când nutrienții complecși sau elementele lor sunt descompuse în altele mai simple, se eliberează energia necesară vieții organismului.

2.2 Rolul difuziei în nutriția plantelor.

Rolul principal în procesele de difuzie în organismele vii îl au membranele celulare, care au permeabilitate selectivă. Trecerea substanțelor prin membrană depinde de:

Dimensiuni moleculare;

Incarcare electrica;

Despre prezența și numărul de molecule de apă;

Din solubilitatea acestor particule în grăsimi;

Din structura membranei.

Există două forme de difuzie: a) dializă- este difuzia moleculelor unei substante dizolvate; b) osmoză este difuzia solventului printr-o membrană semipermeabilă. Soluţiile de sol conţin săruri minerale şi compusi organici. Apa din sol intră în plantă prin osmoză prin membranele semi-permeabile ale firelor de păr rădăcină. Concentrația de apă în sol este mai mare decât în interiorul firelor de păr, astfel încât difuzia are loc dintr-o zonă de concentrație mai mare într-o zonă de concentrație mai mică. Apoi, concentrația de apă în aceste celule devine mai mare decât în cele de deasupra - apare presiunea rădăcinii, provocând un flux ascendent de seva prin rădăcini și tulpină, iar pierderea apei de către frunze asigură absorbția ulterioară a apei.

Mineralele pătrund în plantă: a) prin difuzie; b) uneori prin transport activ împotriva unui gradient de concentraţie, însoţit de consum de energie. Există, de asemenea presiunea turgenței este presiunea exercitată de conținutul celulei asupra peretelui celular. Este aproape întotdeauna mai mică decât presiunea osmotică a celulei sevei, deoarece afara nu este apa pura, ci o solutie salina. Valoarea presiunii turgenței:

Conservarea formei organismului vegetal;

Asigurarea creșterii în celulele plantelor tinere;

Păstrarea elasticității plantelor (demonstrarea plantelor de cactus și aloe);

Formarea formei în absența țesăturii de întărire (demonstrația unei roșii);

Aplicarea difuziei în medicină.

În urmă cu mai bine de 30 de ani, medicul german William Kolf folosea un dispozitiv „rinichi artificial”. De atunci a fost folosit: pentru îngrijirea cronică de urgență pentru intoxicație acută; să pregătească pacienții cu insuficiență renală cronică pentru transplant de rinichi; pentru susținerea vieții pe termen lung (10-15 ani) pentru pacienții cu boală cronică de rinichi.

Utilizarea unui dispozitiv de rinichi artificial devine din ce în ce mai mult o procedură terapeutică; dispozitivul este utilizat atât în clinică, cât și acasă. Cu ajutorul aparatului, primitorul a fost pregătit pentru primul transplant renal de succes din lume, efectuat în 1965 de academicianul B.V. Petrovsky.

Aparatul este un hemodializator în care sângele intră în contact cu o soluție salină printr-o membrană semi-permeabilă. Datorită diferenței de presiune osmotică, ionii și moleculele produselor metabolice (uree, acid uric), precum și diferite substanțe toxice care trebuie îndepărtate din organism, trec prin membrana din sânge în soluția salină. Aparatul este un sistem de canale plate separate prin membrane subțiri de celofan, prin care sângele și dializatul - o soluție salină îmbogățită cu un amestec gazos de CO 2 + O 2 - se deplasează lent în contra-debite.Aparatul este conectat la sistemul circulator al pacientului. folosind catetere introduse în cavitatea (admisie de sânge) în dializat) și vena ulnară (ieșire). Dializa durează 4-6 ore.Astfel se realizează purificarea sângelui din deșeurile azotate în caz de funcționare insuficientă a rinichilor, adică. reglementarea se realizează compoziție chimică sânge.

Profesor de biologie: Următorul mesaj vă va ajuta să înțelegeți și să înțelegeți formele de difuzie, osmoză și dializă.

Aplicarea difuziei în tehnologie și în viața de zi cu zi

Difuziunea are aplicații largi în industrie și viața de zi cu zi. Sudarea prin difuzie a metalelor se bazează pe fenomenul difuziei. Metoda de sudare prin difuzie, fără utilizarea lipiturilor, electrozilor și fluxurilor, conectează metale, nemetale, metale și nemetale și materiale plastice. Piesele sunt plasate într-o cameră de sudare închisă cu vid puternic, comprimate și încălzite la 800 de grade. În acest caz, difuzia reciprocă intensă a atomilor are loc în straturile de suprafață ale materialelor în contact. Sudarea prin difuzie este utilizată în principal în industria electronică și semiconductoare și în inginerie de precizie.

Un aparat de difuzie este utilizat pentru a extrage substanțele solubile din materialul solid zdrobit. Astfel de dispozitive sunt răspândite mai ales în producția de zahăr din sfeclă, unde sunt folosite pentru a obține suc de zahăr din chipsuri de sfeclă încălzite împreună cu apă.

Difuzia neutronilor joacă un rol semnificativ în funcționarea reactoarelor nucleare, adică în propagarea neutronilor în materie, însoțită de multiple modificări ale direcției și vitezei de mișcare a acestora ca urmare a ciocnirilor cu nucleele atomice. Difuzia neutronilor într-un mediu este similară cu difuzia atomilor și moleculelor în gaze și respectă aceleași legi.

Ca urmare a difuziei purtătorilor în semiconductori, apare un curent electric.Mișcarea purtătorilor de sarcină în semiconductori se datorează eterogenității concentrației lor. Pentru a crea, de exemplu, o diodă semiconductoare, indiul este fuzionat într-una dintre suprafețele germaniului. Datorită difuziei atomilor de indiu adânc în monocristalul de germaniu, în el se formează o joncțiune p-n, prin care poate circula un curent semnificativ cu o rezistență minimă.

Procesul de metalizare se bazează pe fenomenul de difuzie - acoperirea suprafeței unui produs cu un strat de metal sau aliaj pentru a-i conferi proprietăți fizice, chimice și mecanice care diferă de proprietățile materialului metalizat. Este folosit pentru a proteja produsele de coroziune, uzură, creșterea conductibilității electrice de contact și în scopuri decorative; astfel, carburarea este utilizată pentru a crește duritatea și rezistența la căldură a pieselor din oțel. Constă în așezarea pieselor de oțel într-o cutie cu pulbere de grafit, care se instalează într-un cuptor termic. Datorită difuziei, atomii de carbon pătrund în stratul de suprafață al pieselor. Adâncimea de pătrundere depinde de temperatura și timpul de păstrare a pieselor în cuptorul termic.

Influența umană asupra cursului difuziei în natură.

Din păcate, ca urmare a dezvoltării civilizației umane, există un impact negativ asupra naturii și a proceselor care au loc în ea. Procesul de difuzie joacă un rol important în poluarea râurilor, mărilor și oceanelor. De exemplu, poți fi sigur că detergenti, drenat în canalizare, de exemplu, la Odesa, va ajunge în largul coastei Turciei din cauza difuziei și a curenților existenți. Deversarea anuală a apelor uzate industriale și menajere în lume se ridică la zeci de trilioane de tone. Un exemplu de impact negativ al oamenilor asupra proceselor de difuzie din natură sunt accidentele de amploare care au avut loc în bazinele diferitelor rezervoare. Ca urmare a acestui fenomen, uleiul și produsele sale se răspândesc pe suprafața apei și, ca urmare, procesele de difuzie sunt întrerupte, de exemplu: oxigenul nu intră în coloana de apă, iar peștii mor fără oxigen.

Datorită fenomenului de difuzie, aerul este poluat cu deșeuri din diverse fabrici, din cauza cărora deșeurile umane dăunătoare pătrund în sol, apă și apoi au un efect dăunător asupra vieții și funcționării animalelor și plantelor. Suprafața terenurilor contaminate cu emisii de la întreprinderile industriale etc. este în creștere. Peste 2 mii de hectare de teren sunt ocupate de haldele de deșeuri industriale și menajere. Una dintre problemele dificil de rezolvat în prezent este problema reciclării deșeurilor industriale, inclusiv a deșeurilor toxice.

O problemă urgentă este poluarea aerului de la gazele de eșapament și produsele prelucrării substanțelor nocive emise în atmosferă de diferite fabrici. Coșurile de fum ale întreprinderilor emit dioxid de carbon, oxizi de azot și sulf în atmosferă. În prezent, cantitatea totală de emisii de gaze în atmosferă depășește 40 de miliarde de tone pe an. Excesul de dioxid de carbon din atmosferă este periculos pentru lumea vie a Pământului, perturbă ciclul carbonului în natură și duce la formarea ploii acide. Procesul de difuzie joacă un rol important în poluarea râurilor, mărilor și oceanelor. Deversarea anuală de ape uzate industriale și menajere în lume este de aproximativ 10 trilioane de tone.

Unele studii medicale au arătat o legătură între morbiditatea căilor respiratorii și ale căilor respiratorii superioare și calitatea aerului. Există o relație directă între indicatorul nivelului bolilor respiratorii și volumul emisiilor de substanțe nocive în atmosferă. Exemplele enumerate de difuzie au un efect dăunător asupra diferitelor procese care au loc în natură.

Poluarea corpurilor de apă duce la dispariția vieții din ele, iar apa folosită pentru băut trebuie purificată, ceea ce este foarte scump. În plus, în apa contaminată există reacții chimice cu degajare de căldură. Temperatura apei crește, iar conținutul de oxigen din apă scade, ceea ce este rău pentru organismele acvatice. Din cauza creșterii temperaturii apei, multe râuri nu mai îngheață iarna. Pentru a reduce emisiile de gaze nocive din conductele industriale și conductele centralelor termice, sunt instalate filtre speciale. Astfel de filtre sunt instalate, de exemplu, la o centrală termică din districtul Leninsky din Chelyabinsk, dar instalarea lor este foarte costisitoare. Pentru a preveni poluarea corpurilor de apă, este necesar să ne asigurăm că gunoiul, deșeurile alimentare, gunoiul de grajd și diverse tipuri de substanțe chimice nu sunt aruncate în apropierea țărmurilor.

Având în vedere încălzirea globală, este important să se studieze modificarea ratei de difuzie în funcție de creșterea temperaturii ambientale.

Partea experimentală.

Eu experimentez. Observarea pătrunderii particulelor unei substanțe între moleculele altei substanțe .

Ţintă : studiază difuzia solidelor și trage o concluzie despre viteza de difuzie.

Dispozitive și materiale : gelatină, permanganat de potasiu, sulfat de cupru, vas Petria, pensetă, dispozitiv de încălzire.

Soluția solidă este gelatina. Pentru a pregăti soluția, trebuie să puneți 1 lingură de gelatină apă rece timp de 2 ore pentru a lăsa pudra să se umfle, apoi încălziți amestecul și dizolvați gelatina fără a o aduce la fierbere, apoi turnați-o într-un vas Petria (Fig. 3). Când gelatina s-a răcit, un cristal de permanganat de potasiu a fost introdus în mijloc cu o mișcare rapidă folosind o pensetă într-un pahar și sulfat de cupru în celălalt. Și acum putem observa rezultatul difuziei.

Aici am observat pătrunderea particulelor de permanganat de potasiu și sulfat de cupru între moleculele de gelatină. După 24 de ore, s-a observat că difuzia permanganatului de potasiu nu are loc (Fig. 4), deoarece permanganatul de potasiu este un agent oxidant puternic.

Astfel, difuzia în solide are loc mai lent. Dacă agenții oxidanți puternici intră în mediu, aceștia duc la distrugerea acestuia.

II experiment. Observarea dizolvării bucăților de guașă în apă la temperatură constantă (la t = 22°C)

Am luat o bucată de guașă culoare portocalieși un vas cu apă curată la o temperatură de 22 °C. Au pus o bucată de guașă în vas (Fig. 1) și au început să observe ce se întâmplă. După 10 minute, apa din vas începe să capete culoarea guașului (solid) (Fig. 2). Apa este un solvent bun. Sub influența moleculelor de apă, legăturile dintre moleculele solidelor de guașă sunt distruse. Au trecut 25 de minute de la începutul experimentului. Culoarea apei devine mai intensă (Fig. 3). Moleculele de apă pătrund între moleculele de guașă, rupând forțele de atracție. Au trecut 45 de minute de la începutul experimentului (Fig. 4). Concomitent cu forțele de atracție dintre molecule, încep să acționeze și forțe de respingere și, ca urmare, rețeaua cristalină a substanței solide (guașa) este distrusă. Procesul de dizolvare a guașei s-a încheiat. Experimentul a durat 2 ore și 50 de minute. Apa a devenit complet guașă.

Astfel, fenomenul de difuzie este un proces lung, în urma căruia solidele se dizolvă.

experiență SH.Studiul dependenței vitezei de difuzie de temperatură și pătrundere în produsele alimentare.

Ţintă : studiază modul în care temperatura afectează viteza de difuzie.

Dispozitive și materiale : termometre - 2 buc., ceasuri - 1 buc., sticla - 1 buc., iod, cartofi, agitator magnetic.

Descrierea experienței și a rezultatelor obținute : Au luat un pahar, au pus iod în el și au închis paharul cu cartofi tăiați în jumătate la t = 22 °C. După 15 minute de la începutul experimentului, procesul de difuzie este inactiv. Procesul de încălzire a început după 4 minute. Procesul de difuzie a început, după 1 minut, vedem pătrunderea iodului în cartofi, după 2 minute.

Din această experiență putem concluziona că viteza de difuzie este afectată de temperatură: cu cât temperatura este mai mare, cu atât este mai mare rata de difuzie, ceea ce afectează negativ alimentele.

Astfel, aerul este poluat de deșeurile din diverse fabrici, gazele de eșapament ale mașinilor pătrund în produsele alimentare, iar apoi au un efect dăunător asupra vieții și funcționării oamenilor, animalelor și plantelor.

IV experiență.Studiul dependenței vitezei de difuzie a substanțelor gazoase în apă la temperatură constantă

Ţintă : studiați viteza de difuzie a substanțelor gazoase în apă la o temperatură constantă și trageți o concluzie despre viteza de difuzie.

Dispozitive și materiale : termometre - 1 bucată, ceas - 1 bucată, balon - 1 bucată, apă, iod.

Descrierea experienței și a rezultatelor obținute : Într-un balon s-a turnat apă de aceeași masă și aceeași temperatură (22 °C), apoi s-a turnat ulei vegetal (5 ml) într-un alt balon. Uleiul vegetal din experimentul nostru a imitat petrolul. Baloanele au fost închise cu bandă adezivă cu iod lipită de ea. Observația a fost eliminată după 45 minute.

Apa, acoperită cu o peliculă de ulei vegetal, este foarte slab colorată, ceea ce înseamnă că este mai greu pentru moleculele de oxigen să pătrundă în apă: peștii și alți locuitori acvatici se confruntă cu o lipsă de oxigen și chiar pot muri.

Concluzie : prezența diferitelor substanțe la suprafața apei perturbă procesele de difuzie și poate duce la consecințe nedorite asupra mediului.

Concluzie

Vedem cât de mare este importanța difuziei în natura neînsuflețită, iar existența organismelor vii ar fi imposibilă dacă nu ar fi acest fenomen. Din păcate, avem de a face cu manifestarea negativă a acestui fenomen, dar sunt mult mai mulți factori pozitivi și de aceea vorbim despre importanța enormă a difuziei în natură.

Natura folosește pe scară largă capacitățile inerente procesului de penetrare prin difuzie și joacă un rol vital în absorbția nutriției și oxigenarea sângelui. În flacăra Soarelui, în viața și moartea stelelor îndepărtate, în aerul pe care îl respirăm, peste tot vedem manifestarea unei difuzii atotputernice și universale.

Astfel, difuzia este de mare importanță în procesele de viață ale oamenilor, animalelor și plantelor. Datorită difuziei, oxigenul din plămâni pătrunde în sângele uman, iar din sânge în țesuturi. Dar, din păcate, oamenii, ca urmare a activităților lor, au adesea un impact negativ asupra proceselor naturale din natură.

Studiind difuziunea, rolul acesteia în echilibrul ecologic al naturii și factorii care influențează apariția ei în natură, am ajuns la concluzia că este necesară atragerea atenției publicului asupra problemelor de mediu.

Literatură

Alekseev S.V., Gruzdeva M.V., Muravyov A.G., Gushchina E.V. Atelier de ecologie. M. JSC MDS, 1996

Ilchenko V.R. Răscruce de fizică, chimie și biologie M: „Iluminismul”, 1986.

Kirillova I.G. O carte de citit despre fizică. M. „Iluminismul”, 1986

Peryshkin A.V.. Manual de fizică, clasa a VII-a. M. „Iluminismul”, 2005

Prohorov A.M. Dicționar enciclopedic fizic. 1995

Ryzhenkov A.P. Fizică. Uman. Mediu inconjurator. M: Iluminarea, 1996

Chuyanov V.A. Dicționar enciclopedic al unui tânăr fizician. 1999

Shakhmaev N.M. și colab. Fizica 7.M.: Mnemosyne, 2007.

Enciclopedie pentru copii.T.19. Ecologie: În 33 de volume/ Cap. ed. Volodin V. A. - M.: Avanta +, 2004 - 448 p.

Descrierea prezentării prin diapozitive individuale:

1 tobogan

Descrierea diapozitivei:

MBOU „Școala secundară nr. 11” „Difuziunea în natură și în viața umană” Balakhna 2017 Lucrarea a fost finalizată de Vera Lyanguzova, elevă în clasa a VII-a. Șef: Semyonova V.Z., profesor de fizică

2 tobogan

Descrierea diapozitivei:

Obiect de studiu: fenomenul difuziei. Obiectul cercetării: influența fenomenului de difuziune asupra proceselor care au loc în natură și a proceselor asociate vieții umane. Scop: Studierea caracteristicilor difuziei în diferite stări de agregare, luarea în considerare a utilizării difuziei de către oameni și manifestarea acesteia în natură, precum și clarificarea aspectelor de mediu ale difuziei. Obiective: 1. Material de studiu despre rolul difuzării în natură și viața umană. 2. Efectuați câteva experimente care caracterizează modelele de difuzie. 3. Analizați informațiile primite despre fenomenul difuziei și, de asemenea, determinați gradul de semnificație a acestui fenomen pentru plante, animale și oameni. Metode: - Colectarea, prelucrarea, analiza informaţiilor despre semnificaţia fenomenului de difuzie în mediul vegetal şi lumea animală. - Realizarea experimentelor de difuzie.

3 slide

Descrierea diapozitivei:

Relevanța temei alese Difuzia este larg răspândită în lumea florei și faunei și este foarte importantă pentru plante și animale. Dar nu toți oamenii au suficiente idei despre cursul acestui fenomen. Relevanța acestei lucrări pentru mine constă în faptul că studiul influenței difuziei asupra activității vitale a plantelor, animalelor și oamenilor a extins gama cunoștințelor mele despre natura vie și a demonstrat legătura strânsă dintre fizică, biologie și ecologie.

4 slide

Descrierea diapozitivei:

Difuzia și legile ei Difuziunea (în latină diffusio - răspândire, răspândire, împrăștiere, interacțiune) este procesul de pătrundere reciprocă a moleculelor unei substanțe între moleculele alteia, ducând la amestecarea uniformă spontană a substanțelor pe întreg volumul. Observăm fenomenul de difuzie în fiecare zi: fie că turnăm frunze de ceai în apă clocotită, fie că preparăm o soluție de colorare. Și chiar și atunci când ceva arde pe aragaz, iar mirosul se simte în toată casa, ne aflăm din nou în fața fenomenului de difuzie.

5 slide

Descrierea diapozitivei:

Deoarece particulele se mișcă în gaze, lichide și solide, difuzia este posibilă în toate aceste substanțe. Cu toate acestea, rata cu care apare acest fenomen este diferită pentru ei. În urma observațiilor, s-a constatat că difuzia în gaze are loc foarte rapid. În lichide difuzia este mai lentă decât în gaze, deoarece Moleculele lichide sunt situate mult mai dense, deci este mult mai dificil să „treci prin ele”. Difuzia poate apărea chiar și în solide, deși spațiile dintre particule sunt mici și, prin urmare, este foarte dificil pentru alte substanțe să pătrundă între ele. Procesul de difuzie în solide este lent și invizibil cu ochiul liber.

6 diapozitiv

Descrierea diapozitivei:

Viteza de difuzie depinde nu numai de starea de agregare a substanței, ci și de temperatură. Cu cât temperatura corpului este mai mare, cu atât viteza moleculelor este mai mare, iar difuzia are loc mai rapid.

7 slide

Descrierea diapozitivei:

Importanța difuziei Respirația plantelor, nutriția plantelor, absorbția dioxidului de carbon și eliberarea de către plante a oxigenului necesar respirației umane, alimentarea rezervoarelor naturale cu oxigen are loc datorită difuziei. Se știe că florile multor plante au un miros. Acest lucru se datorează faptului că insectele polenizatoare (și păsările mici din pădurile tropicale) caută flori cu nectar gustos la mare distanță nu doar prin culoarea strălucitoare a petalelor, ci și prin mirosul uleiurilor esențiale pe care le secretă. Dacă, pentru a atrage insectele polenizatoare, florile emit în cele mai multe cazuri o aromă plăcută, atunci pentru a respinge inamicii care se hrănesc cu aceste plante, tulpinile și frunzele lor au căpătat un miros neplăcut.

8 slide

Descrierea diapozitivei:

Carnivorile își găsesc și ele victimele prin difuzie. Rechinii și peștii piranha pot mirosi sânge de la câțiva kilometri distanță.

Slide 9

Descrierea diapozitivei:

Gazul natural combustibil folosit în viața de zi cu zi pentru gătit nu are nici culoare, nici miros. Pentru a face vizibilă gazul care intră în cameră, gazul inflamabil este pre-amestecat cu substanțe cu miros ascuțit. Acest lucru vă permite să observați rapid prezența unei scurgeri de gaz în cameră. În viața de zi cu zi, întâlnim procesul de difuzie în timpul sărării și zahărării, amestecând diverse ingrediente la gătit, lipirea suprafețelor, vopsirea țesăturilor, spălarea lucrurilor etc.

10 diapozitive

Descrierea diapozitivei:

Manifestări nocive ale difuziei Este necesar să se noteze manifestările nocive ale difuziei. Coșurile de fum ale întreprinderilor emit dioxid de carbon, oxizi de azot și sulf în atmosferă. În prezent, cantitatea totală de emisii de gaze în atmosferă depășește 40 de miliarde de tone pe an. Procesul de difuzie joacă un rol important în poluarea râurilor, mărilor și oceanelor. Deversarea anuală de ape uzate industriale și menajere în lume este de aproximativ 10 trilioane de tone. Există amenințarea unei catastrofe „ecologice”...

11 diapozitiv

Descrierea diapozitivei:

Partea experimentală Experiența 1. Am pulverizat parfum în jur usa din fata la birou. Lungimea dulapului este de 10 metri. Colegul meu de clasă, care era la peretele opus, a mirosit parfumul după 2,6 minute. Experimentul 2. Pliculetele de ceai au fost puse în două pahare identice. În paharul din dreapta a fost turnată apă rece cu o temperatură de 25 de grade, iar în paharul din stânga a fost turnată apă caldă cu o temperatură de 95 de grade. Observațiile au fost înregistrate folosind o cameră la intervale de primele 10 minute, apoi 15 minute, ultima fotografie a fost făcută o zi mai târziu.

12 slide

Descrierea diapozitivei:

Experimentul 3. Am făcut două discuri din gelatină și apă și am adăugat colorant la unul dintre ele. La temperatura camerei își păstrează forma și volumul ca solidele. Am așezat discul pictat deasupra celui nevopsit și am făcut fotografii în fiecare zi.

Slide 13

Descrierea diapozitivei:

Concluzii din experimente: 1. Difuzia se observă în gaze, lichide și solide. 2. Difuzia în gaze are loc rapid (minute). 3. Difuzia în lichide durează mai mult decât în gaze (câteva ore). Cu cât temperatura lichidului este mai mare, cu atât are loc difuzia mai rapidă. 4. În solide, difuzia are loc mult mai lent decât în lichide (câteva zile).

Slide 14

Descrierea diapozitivei:

Concluzie Fenomenul de difuzie este una dintre principalele conditii generale ale vietii plantelor, animalelor si oamenilor. Fără acest fenomen, viața pe Pământ ar fi imposibilă. Din păcate, din ce în ce mai des observăm impactul negativ al oamenilor asupra mediului. Și devine înfricoșător că va veni un moment de regret în punctul de neîntoarcere la frumusețea care încă ne înconjoară. O persoană nu trebuie să facă nimic special pentru a îmbunătăți apariția fenomenului de difuzie în natura vie. Trebuie doar să eliminați impactul negativ asupra animale sălbatice prin activitățile lor, să atragă mai des atenția publicului asupra problemelor de mediu, iar atunci fiecare va putea trăi în deplină armonie cu natura, cu ei înșiși.

15 slide

Descrierea diapozitivei:

Referințe 1. Efgrafova N.N., Kagan V.L. Curs de fizică pentru catedre pregătitoare ale universităților: Proc. Beneficiu. – Ed. a III-a, rev. Și refăcut. – M.: Mai sus. Shk., 1984.- 487 p., ill. 2. Curs de fizică A.V. Peryshkin, partea a II-a pentru mecanică de liceu (continuare), fizică termică și moleculară, întocmit cu participarea lui N.P. Suvorov ediția a XV-a Editor L.L. Velichko. Editor artistic B.L. Nikolaev. Redactor tehnic N.N. Makhova. Corrector T. Kuznetsova Editura „Prosveshchenie” Moscova 1968 3. Manual de fizică elementară: Tutorial. În 3 volume/Ed. G.S. Landsberg. T. I. Mecanica. Căldură. Fizica moleculară. - Ed. a X-a, revăzută - M.: Nauka. Redacţia principală de literatură fizică şi matematică, 1985. -608 p., ilus. 4. Semke A.I. „Probleme non-standard în fizică”, Yaroslavl: Academia de Dezvoltare, 2007. 5. Shustova L.V., Shustov S.B. „Bazele chimice ale ecologiei.” M.: Educație, 1995. 6. Lukashik V.I. Carte de probleme de fizică pentru clasele 7-8. M.: Educație, 2002. 7. Katz Ts.B. Biofizica in lectiile de fizica. M.: Educație, 1998. 8. Enciclopedia de fizică. M.: Avanta +, 1999. 9. Bogdanov K.Yu. Un fizician în vizită la un biolog. M.: Nauka, 1986. 10. Enochovici A.S. Manual de fizică. M.: Educaţie, 1990. 11. Olgin O.I.Experimente fără explozii. M.: Chimie, 1986. 12. Kovtunovich M.G. „Experiment acasă la fizică clasele 7-11”. M.: Humanitarian Publishing Center, 2007. 13. Resurse Internet.

16 slide

Descrierea diapozitivei:

Difuzia este destul de comună în viața umană. dar nici nu ne gândim la asta.

Exemple de difuzie în viața umană

Difuzia este pătrunderea moleculelor unei substanțe în spațiile moleculelor unei alte substanțe.

Fenomenul de difuzie joacă un rol important în viața umană. Oxigenul din aer pătrunde în capilarele sanguine ale plămânilor prin difuzie prin pereții alveolelor, iar apoi, dizolvându-se în ele, se răspândește în tot organismul, îmbogățindu-l cu oxigen.

Fenomenul de difuzie poate fi observat acasă destul de des:

când folosim o lampă de aromă cu Uleiuri esentiale sau spray-uri pentru corp sau picioare, parfumuri,
când pulverizăm înseamnă a ucide țânțarii și muștele în interior,
când lipim ceva împreună
când bem ceai sau cafea. Într-o cană este ceai cu zahăr și o felie de lămâie. Amestecam cu o lingura apa fierbinte- aceasta accelereaza procesul de patrundere a moleculelor de zahar si lamaie intre moleculele de apa.

Exemple de difuzie în natură

Datorită difuziei, insectele miros aroma florilor de la mulți kilometri distanță și zboară pentru a colecta nectar, în timp ce polenizează simultan plantele. Animalele își găsesc prada sau indivizii înrudiți prin miros.