Difúzia v ľudskom živote a živých organizmoch. Difúzia a ľudské zdravie. Aktualizácia referenčných znalostí

Výskum

Vykonané: Oksana Ryakhovskaya
žiak 7. ročníka
MBOU pomenované po. L. N. Tolstoj

vedúci: Učiteľ fyziky
MBOU pomenované po. L. N. Tolstoj

Shlyapina T.V.

Úvod.
I. Definícia pojmu „difúzia“.
1.1. Definícia pojmu „difúzia“.
1.2. Osmóza.

II. Difúzia je všade okolo nás.
2.1. Úloha šírenia v každodennom živote a technológii.
2.2. Difúzia v ľudskom živote
2.3. Difúzia v živej prírode.

III. Vplyv ľudskej činnosti na priebeh difúznych procesov v prírode.

IV. Praktické experimenty potvrdzujúce teóriu.

4.1 Pokus č.1 Pozorovanie difúzie pri zmiešaní dvoch kvapalín.

4.2. Skúsenosť č.2. Pozorovanie difúzie pri zmiešaní zrnitého telesa s kvapalinou.
4.3. Pokus č.3 Pozorovanie javu difúzie v kvapalinách.
4.4. Pokus č.4 Štúdium závislosti rýchlosti difúzie od teploty.
4.5. Pokus č.5 Pozorovanie javu difúzie v plynoch.
4.6. Skúsenosť č. 6 Vplyv rôzne látky na vodnej hladine na difúznom procese.

V. Sociologický prieskum.
5.1. Metodika vykonávania sociologického prieskumu o otázkach životného prostredia.
5.2. Analýza výsledkov.

VI. Záver.
VII. Zoznam použitej literatúry a online zdrojov

Úvod

Štruktúra hmoty je jedným z hlavných problémov vedy a základom modernej fyziky je atómovo-molekulárna veda.
V súčasnosti sú dôkazy o ustanoveniach molekulárnej kinetickej teórie také početné a presvedčivé, že existencia molekúl sa považuje za preukázaný fakt. Z veľkého množstva vedeckých ustanovení a experimentálnych faktov súvisiacich s molekulárnou kinetickou teóriou ma najviac zaujal fenomén difúzie, s ktorým som sa zoznámil v 7. ročníku na hodinách fyziky.
Každé ráno pri pití hrnčeka čaju ani netušíme, že pozorujeme fenomén difúzie. Tento fenomén ma začal zaujímať, pretože je to jeden z dôležitých procesov v podpore života ľudí a voľne žijúcich živočíchov na Zemi.
Úlohu, ktorú zohráva difúzia vo svete okolo nás, nemožno preceňovať. Nachádza sa všade, jeho prejavy sú v prírode, v technike a v každodennom živote. Žiaľ, difúzne procesy môžu mať nielen pozitívne, ale aj negatívne účinky na život rastlín, zvierat a ľudí.

Počas svojej práce som sa nastavil nasledujúce ciele:

prehĺbiť svoje vedomosti o tejto téme;

preskúmať vlastnosti difúzie v rôznych médiách a zvážiť jej aplikáciu;

ukázať úlohu difúznych procesov v ekologickej rovnováhe.

Úlohy:

1. Nájdite požadovaný materiál v literatúre, na internete, študovať a analyzovať.

2. Zistite, kde sa vyskytujú difúzne javy v živej a neživej prírode (fyzika a biológia), aký majú význam a kde ich človek využíva.

3. Najviac popíšte a navrhnite zaujímavé experimenty na tomto fenoméne.

Vo svojej práci som použil nasledovné výskumné metódy:

pozorovanie

experiment,

sociologický prieskum.

I. Definícia pojmu „difúzia“.

1.1. Definícia pojmu „difúzia“.

Difúzia ( lat. difúzia- šírenie, šírenie, rozptýlenie) je proces prenosu hmoty alebo energie z oblasti s vysokou koncentráciou do oblasti s nízkou koncentráciou. Tento proces je spôsobený chaotickým tepelným pohybom molekúl a pozostáva z prenosu častíc a vzájomného prenikania látok. Difúzia nastáva v smere poklesu koncentrácie látky a vedie k rovnomernej distribúcii látky v celom objeme, ktorý zaberá. Tento jav sa vyskytuje v plynoch, kvapalinách a pevných látkach a môžu difundovať (samo-difúzia) častice cudzorodých látok v nich obsiahnutých aj ich vlastné častice. K difúzii veľkých častíc suspendovaných v plyne alebo kvapaline dochádza v dôsledku ich Brownovho pohybu.
Difúzne procesy prebiehajú najrýchlejšie v plynoch, pomalšie v kvapalinách a ešte pomalšie v pevných látkach, čo je spôsobené povahou tepelného pohybu častíc v týchto médiách.
Najviac slávny príklad difúzia je miešanie plynov alebo kvapalín (ak sa atrament kvapne do vody, kvapalina sa po určitom čase rovnomerne zafarbí). Ďalší príklad zahŕňa tuhú látku: ak je jeden koniec tyče zahrievaný alebo elektricky nabitý, teplo (alebo zodpovedajúcim spôsobom elektrický prúd) sa šíri z horúcej (nabitej) časti do studenej (nenabitej) časti. V prípade kovovej tyče sa tepelná difúzia vyvíja rýchlo a prúd tečie takmer okamžite. Ak je tyč vyrobená zo syntetického materiálu, tepelná difúzia je pomalá a difúzia elektricky nabitých častíc je veľmi pomalá. Difúzia molekúl je vo všeobecnosti ešte pomalšia. Napríklad, ak sa kúsok cukru umiestni na dno pohára s vodou a voda sa nemieša, bude trvať niekoľko týždňov, kým sa roztok stane homogénnym.
Difúzia jednej pevnej látky do druhej prebieha ešte pomalšie. Napríklad, ak je meď pokrytá zlatom, potom dôjde k difúzii zlata do medi, ale za normálnych podmienok dosiahne zlatonosná vrstva hrúbku niekoľkých mikrometrov až po niekoľkých tisíckach rokov.

Keď sa častica pohybuje v látke, neustále sa zráža s jej molekulami. To je jeden z dôvodov, prečo je za normálnych podmienok difúzia pomalšia ako normálny pohyb. Od čoho závisí rýchlosť difúzie?

Po prvé, na priemernej vzdialenosti medzi zrážkami častíc, t.j. voľná dĺžka cesty. Čím väčšia je táto dĺžka, tým rýchlejšie častica preniká látkou.

Po druhé, tlak ovplyvňuje rýchlosť. Čím hustejšie sú častice v látke, tým ťažšie je pre cudziu časticu takýmto obalom preniknúť.

Po tretie, molekulová hmotnosť látky má hlavnú úlohu pri rýchlosti difúzie. Čím väčší je cieľ, tým je pravdepodobnejšie, že zasiahne a po kolízii sa rýchlosť vždy spomalí.

A po štvrté, teplota. Keď teplota stúpa, vibrácie častíc sa zvyšujú a rýchlosť molekúl sa zvyšuje. Rýchlosť difúzie je však tisíckrát nižšia ako rýchlosť voľného pohybu.

1.2. Osmóza.

Keď chceme uhasiť smäd, napijeme sa vody. Ako sa však voda, ktorú pijeme, dostane do buniek nášho tela? A to sa deje vďaka osmóze. Ak sa dva roztoky s rôznymi koncentráciami dostanú do kontaktu, potom sa tieto roztoky zmiešajú v dôsledku difúzie. Ale ak sú dve takéto riešenia oddelené nepreniknuteľnou priečkou, potom nebude fungovať vôbec nič.
Ale ak sú dva takéto roztoky oddelené prepážkou, ktorá umožňuje molekulám rozpúšťadla prechádzať, ale zadržiava molekuly rozpustenej látky, potom sa molekuly rozpúšťadla presunú do koncentrovanejšieho roztoku, čím ho viac a viac zriedia. Vyvstáva osmóza- riadený pohyb molekúl rozpúšťadla cez polopriepustnú prepážku oddeľujúcu dva roztoky rôznych koncentrácií. Difúzia rozpúšťadla pokračuje, kým sa v systéme neustanoví rovnováha v dôsledku vyrovnania koncentrácií na oboch stranách prepážky alebo v dôsledku výskytu osmotického tlaku.


Membrány všetkých živých buniek bez výnimky majú pozoruhodnú schopnosť prepúšťať molekuly vody a zadržiavať molekuly látok v nej rozpustených – práve vďaka tomu dokáže bunka uhasiť smäd

Pre živé organizmy je dôležitá najmä difúzia iónov vo vodných roztokoch. Úloha difúzie pri dýchaní, fotosyntéze a transpirácii rastlín je nemenej dôležitá; pri prenose vzdušného kyslíka cez steny pľúcnych alveol a jeho vstupe do krvi ľudí a zvierat. Difúzia molekulárnych iónov cez membrány sa uskutočňuje elektrickým potenciálom v bunke. Membrány, ktoré majú selektívnu priepustnosť, zohrávajú úlohu colníkov pri preprave tovaru cez hranice: niektoré látky sú povolené, iné sú zadržané a iné sú vo všeobecnosti „vytlačené“ z bunky. Úloha membrán v živote buniek je veľmi dôležitá. Umierajúca bunka stráca kontrolu nad schopnosťou regulovať koncentráciu látok cez membránu. Prvým znakom odumierajúcej bunky je začiatok zmien priepustnosti a poruchy jej vonkajšej membrány

Pokúsil som sa urobiť zaujímavý experiment. Vzal som citrón a odrezal niekoľko tenkých plátkov. Šťava sa prakticky nevyrábala. pokropil som kolieska citróna cukor – a po nejakom čase z nich tiekla šťava. Tu začala pôsobiť osmóza: z citróna vytekala šťava, akoby sa snažila čo najviac rozriediť koncentrovaný cukrový roztok, ktorý sa vytvoril na jeho povrchu.
A ak pomeliete strúhanú kapustu so soľou, jej objem sa prudko zníži a samotná kapusta zvlhne. To je tiež osmóza, len v tomto prípade je soľ mimo bunky.


Osmóza nachádza praktické uplatnenie v procese čistenia vody.

II. Difúzia je všade okolo nás.

2.1. Úloha šírenia v každodennom živote a technológii.

V mnohých sa používa difúzia technologických procesov: solenie, získavanie cukru (hobliny cukrovej repy sa premyjú vodou, molekuly cukru difundujú z hoblín do roztoku), výroba džemu, farbenie látok, pranie vecí, cementovanie, zváranie a spájkovanie kovov vrátane difúzneho zvárania vo vákuu (kovy inak sa metódy nedajú kombinovať - ​​oceľ s liatinou, striebro s nerezom a pod.) a difúzna metalizácia výrobkov (sýtenie povrchu výrobkov z ocele hliníkom, chrómom, kremíkom), nitridácia - nasýtenie povrchu ocele dusíkom ( oceľ sa stáva tvrdou, odolnou voči opotrebovaniu), nauhličovanie - nasýtenie oceľových výrobkov uhlíkom, kyanidácia - nasýtenie povrchu ocele uhlíkom a dusíkom.
Šírenie pachov vo vzduchu je najbežnejším príkladom difúzie v plynoch. Prečo sa vôňa šíri nie okamžite, ale po určitom čase? Faktom je, že pri pohybe v určitom smere molekuly vonná látka zraziť s molekulami vzduchu. Dráha každej častice plynu je prerušovaná čiara, pretože Počas zrážok častice menia smer a rýchlosť svojho pohybu.
Pomocou difúzie sa vo vzduchu šíria rôzne plynné látky: človek napríklad cíti vôňu, dym, ktorý sa šíri na veľké vzdialenosti. Prírodný horľavý plyn, ktorý doma používame, je bez farby a bez zápachu. Ak dôjde k úniku, nie je možné si to všimnúť, preto sa na distribučných staniciach plyn zmiešava so špeciálnou látkou, ktorá má ostrý, nepríjemný zápach, čo človek ľahko pocíti.
Difúzia prebieha v kvapalinách pomalšie ako v plynoch, ale tento proces možno urýchliť zahrievaním. Napríklad, aby to bolo rýchlejšie
nakladajte uhorky, nalejte ich horúcou soľankou. Vieme, že cukor sa v ľadovom čaji rozpúšťa pomalšie ako v horúcom.
Ďalším bežným príkladom difúzie v každodennom živote je pranie farebných predmetov. Tkanina farbená za mokra sa neodporúča. tmavá farba, nechajte dlhší čas v kontakte s bielou handričkou. Začína sa difúzia, molekuly farbiva prenikajú do bielej látky.

Treba poznamenať, že difúzia našla široké uplatnenie v elektronickom priemysle, s jej pomocou sa vyrába mnoho polovodičových zariadení. Používa sa aj pri tavení mnohých kovov, napríklad ocele. Aby oceľové diely získali značnú pevnosť, sú umiestnené v špeciálnych peciach, kde sú v zahriatom stave nasýtené uhlíkom. Atómy uhlíka prenikajú do povrchovej vrstvy kovu a zvyšujú jeho pevnosť.
Difúzia je široko používaná pri metalizácii.
Metalizácia je metóda zvyšovania mechanických vlastností a zvyšovania odolnosti proti korózii nasýtením vrstiev v blízkosti povrchu prvkami legujúcich kovov. Vykonáva sa v dôsledku aktivácie difúznych procesov pri zvýšených teplotách a niektorých ďalších typov vplyvu. Preto hľadanie spôsobov zvýšenia účinnosti metalizácie priamo súvisí so štúdiom difúznych procesov.

Ako vidno z uvedených príkladov, difúzia zohráva veľmi dôležitú úlohu v každodennom živote a technológiách.

2.2. Difúzia v ľudskom živote

Pri štúdiu fenoménu difúzie som dospel k záveru, že práve vďaka tomuto fenoménu človek žije. Koniec koncov, ako viete, vzduch, ktorý dýchame, pozostáva zo zmesi plynov: dusíka, kyslíka, oxidu uhličitého a vodnej pary. Nachádza sa v troposfére – v spodnej vrstve atmosféry. Ak by neexistovali difúzne procesy, tak by sa naša atmosféra jednoducho rozvrstvila pod vplyvom gravitácie, ktorá pôsobí na všetky telesá nachádzajúce sa na povrchu Zeme alebo v jej blízkosti, vrátane molekúl vzduchu. Dole by bola ťažšia vrstva oxidu uhličitého, nad ňou by bol kyslík, hore by bol dusík a inertné plyny. Ale pre normálny život potrebujeme kyslík, nie oxid uhličitý.

K difúzii dochádza aj v samotnom ľudskom tele. Ľudské dýchanie a trávenie sú založené na difúzii. Ak hovoríme o dýchaní, tak v cievach splietajúcich alveoly je v každom okamihu približne 70 ml krvi, z ktorej do alveol difunduje oxid uhličitý a opačným smerom kyslík. Obrovský povrch alveol umožňuje zmenšiť hrúbku vrstvy plynov na výmenu krvi s intraalveolárnym vzduchom na 1 mikrón, čo umožňuje nasýtiť toto množstvo krvi kyslíkom za menej ako 1 sekundu a uvoľniť ju z prebytku oxidu uhličitého.

Ako vidno z uvedených príkladov, difúzne procesy zohrávajú v živote ľudí veľmi dôležitú úlohu.

2.3. Difúzia v prírode.

Ľudia za posledné desaťročia zásadne zmenili pohľad na lesy Zeme. A uvedomili si, že les nie je len budúce palivové drevo, dosky, polená, ale jeden z hlavných článkov obrovského prírodného reťazca. Lesy sú pľúcami planéty a pomáhajú všetkým živým veciam dýchať. Jeden hektár lesa za rok prečistí 18 miliónov m3 vzduchu od oxidu uhličitého, absorbuje 64 ton iných plynov a prachu, čím na oplátku dodá milióny kubických metrov kyslíka. Proces čistenia vzduchu prebieha difúziou.

Keď som pozoroval mravce, vždy som sa čudoval, ako v pre nich obrovskom svete zistia cestu domov. Ukazuje sa, že túto záhadu odhaľuje aj fenomén difúzie. Mravce si označujú cestu kvapôčkami zapáchajúcej kvapaliny.

Môžu živé organizmy využiť čuch v súboji? Zdvihnutím dlhého chlpatého chvosta s čierno-bielymi pruhmi, lemur obyčajný posiela správy svojim príbuzným vydávaním silného zápachu. Difúzia v akcii! Ak sa zrazia dva konkurenčné klany, samce natiahnutím chvosta medzi nohami si ho šúchajú zápästiami, ktorých žľazy vylučujú žieravý sekrét. Potom, keď sa postavia na všetky štyri, ohýbajú svoj „nabitý“ chvost nad hlavou a približujú sa k nepriateľovi, pričom naňho šíri pach hrozby. Kto sa nebál, vyhral!

Najbežnejší spôsob komunikácie hmyzu je prostredníctvom čuchových chemikálií. Existujú atraktívne arómy (atraktanty) a sú odpudivé (repelenty), ktoré vnímajú čuchové otvory (póry) na anténach. Medzi atraktanty patria feromóny a hormóny. "Kráľovná je tu," hovorí jeden z feromónov vo včelom hniezde. „Z tohto náhradného samca vychovajte chovateľa az tohto vojaka,“ znie príkaz cez feromón v termitom hniezde. A čo repelenty? „Je nás veľa, nie je dostatok jedla pre každého, počkajte, kým vyrastiete,“ zaznie pachový signál z prvého vyliahnutia komára. A ďalšia generácia lariev komárov pokorne čaká na príkaz premeniť sa na komáre.

Vďaka difúzii si hmyz nachádza potravu. Motýle, poletujúce medzi rastlinami, si vždy nájdu cestu krásna kvetina. Včely, ktoré objavili sladký predmet, zaútočili naň svojím rojom.

A rastlina im vďaka difúzii tiež rastie a kvitne. Veď hovoríme, že rastlina dýcha a vydychuje vzduch, pije vodu a z pôdy prijíma rôzne mikroaditíva.

Mäsožravce tiež nachádzajú svoje obete prostredníctvom difúzie. Žraloky a pirane cítia krv na niekoľko kilometrov. Princíp difúzie je založený na zmiešaní sladkej vody so slanou vodou, keď sa rieky vlievajú do morí.

Vo všetkých uvedených príkladoch sledujeme vzájomné prenikanie molekúl látok, t.j. difúzia, ktorá, ako vidíme, má veľký význam v prírode, ale tento jav je škodlivý aj z hľadiska znečisťovania životného prostredia.

III. Vplyv ľudskej činnosti na priebeh difúznych procesov v prírode.

Ľudstvo určite ovplyvňuje rôzne ekologické systémy. Príkladmi takýchto, najčastejšie nebezpečných dopadov sú odvodňovanie močiarov, odlesňovanie, ničenie ozónovej vrstvy, zvrátenie tokov riek a vypúšťanie odpadu do životného prostredia.

Difúzia zohráva obrovskú úlohu pri znečisťovaní ovzdušia škodlivými priemyselnými produktmi a výfukovými plynmi vozidiel. Obrovsky prispieva aj k znečisťovaniu riek, morí a oceánov ľudskými odpadmi. Ročné vypúšťanie priemyselných a domácich odpadových vôd vo svete predstavuje desiatky biliónov ton.
Jedným z príkladov negatívneho vplyvu človeka na difúzne procesy v prírode sú rozsiahle havárie, ku ktorým dochádza v povodiach rôznych nádrží. Do oceánu sa tak podľa odborníkov ročne dostane asi 10 miliónov ton ropy. Olej na vode vytvára tenký film, ktorý zabraňuje výmene plynov medzi vodou a vzduchom. Keď sa ropa usadzuje na dne, dostáva sa do sedimentov dna, kde narúša prirodzené životné procesy živočíchov a mikroorganizmov na dne. Okrem ropy výrazne vzrástli aj emisie domáceho a priemyselného odpadu do oceánu. Odpadová voda, obsahujúci najmä také nebezpečné škodliviny ako olovo, ortuť, arzén, ktoré majú silný toxický účinok. Pozaďové koncentrácie takýchto látok boli na mnohých miestach už niekoľkonásobne prekročené.

V dôsledku fenoménu difúzie je ovzdušie znečistené odpadom z rôznych tovární, vďaka čomu škodlivý ľudský odpad preniká do pôdy, vody a následne ovplyvňuje zlý vplyv o živote a fungovaní živočíchov a rastlín. Rozloha pôdy kontaminovanej emisiami z priemyselných podnikov atď. Viac ako 2 000 hektárov pôdy zaberajú skládky priemyselného a domového odpadu. Jedným z problémov, ktoré je v súčasnosti ťažké vyriešiť, je otázka recyklácie priemyselného odpadu vrátane toxického odpadu.

Naliehavým problémom je znečistenie ovzdušia výfukovými plynmi a odpadovými produktmi. škodlivé látky, ktoré do atmosféry vypúšťajú rôzne továrne. Niektoré lekárske štúdie preukázali súvislosť medzi chorobnosťou dýchacích ciest a horných dýchacích ciest a kvalitou ovzdušia. Medzi ukazovateľom úrovne respiračných ochorení a objemom emisií škodlivých látok do ovzdušia existuje priamy vzťah. Uvedené príklady difúzie majú škodlivý vplyv na rôzne procesy prebiehajúce v prírode.

Upozornenie o možné následky o rozširujúcej sa invázii človeka do prírody pred polstoročím akademik V.I. Vernadsky napísal: „Človek sa stáva geologickou silou schopnou zmeniť tvár Zeme. Toto varovanie bolo prorocky opodstatnené. Následky ľudskej činnosti sa prejavujú vyčerpaním prírodné zdroje, znečisťovanie biosféry priemyselným odpadom, ničenie prírodných ekosystémov, zmeny v štruktúre zemského povrchu, klimatické zmeny.

Chcel by som dúfať, že ľudia tomu budú stále venovať pozornosť a urobia všetko pre to, aby našu planétu zachovali a nie ničili...

IV. Praktické experimenty potvrdzujúce teóriu.

Koľko úžasných a zaujímavých vecí sa deje okolo nás! Chcem veľa vedieť, skús to vysvetliť sám. Práve z tohto dôvodu som sa rozhodol uskutočniť sériu experimentov, počas ktorých som sa snažil zistiť, či je difúzna teória skutočne platná a či sa v praxi potvrdzuje. Akákoľvek teória môže byť považovaná za spoľahlivú iba vtedy, ak je opakovane potvrdená experimentálne.

4.1. Skúsenosť č.1. Vezmite dve skúmavky: jednu polovicu naplnenú vodou a druhú polovicu naplnenú pieskom. Nalejte vodu do skúmavky s pieskom. Objem zmesi vody a piesku v skúmavke je menší ako súčet objemov vody a piesku.

4.2. Skúsenosť č.2. Naplňte dlhú sklenenú trubicu do polovice vodou a na vrch nalejte farebný alkohol. Všeobecná úroveň Kvapaliny v trubici označte gumeným krúžkom. Po zmiešaní vody a alkoholu sa objem zmesi zmenší.

(Experimenty 1 a 2 dokazujú, že medzi časticami hmoty sú medzery; počas difúzie sú vyplnené časticami cudzej látky.)

4.3. Pokus č.3 Pozorovanie javu difúzie v kvapalinách.

Cieľ : štúdium difúzie v kvapaline. Sledujte rozpúšťanie kúskov manganistanu draselného vo vode pri konštantnej teplote (pri t = 20°C)

Zariadenia a materiály : banka s vodou, teplomer, manganistan draselný.

Zobral som kúsok manganistanu draselného a nádobu s čistou vodou s teplotou 22 °C. Do nádoby vložila kúsok manganistanu draselného a začala pozorovať, čo sa deje. Po 1 minúte sa voda v nádobe začne farbiť. Voda je dobré rozpúšťadlo. Pod vplyvom molekúl vody sa zničia väzby medzi molekulami pevných látok manganistanu draselného.
Od začiatku experimentu uplynulo 18 minút. Farba vody sa stáva intenzívnejšou. Molekuly vody prenikajú medzi molekuly manganistanu draselného a narúšajú príťažlivé sily. Súčasne s príťažlivými silami medzi molekulami začnú pôsobiť odpudivé sily a v dôsledku toho dochádza k deštrukcii kryštálovej mriežky tuhej látky. Proces rozpúšťania manganistanu draselného sa skončil. Experiment trval 1 hodinu 27 minút. Voda sa zmenila úplne na karmínovú.

Môže byť urobené záverže fenomén difúzie v kvapaline je dlhý proces, ktorého výsledkom je rozpúšťanie pevných látok.
Po vykonaní rovnakého experimentu, ale zmiešaním vody (trasením), som bol presvedčený, že proces difúzie prebieha oveľa rýchlejšie (2 minúty).

4.4. Pokus č.4 Štúdium závislosti rýchlosti difúzie od teploty.

Cieľ : študujte, ako teplota vody ovplyvňuje rýchlosť difúzie.

Zariadenia a materiály : teplomery – 2 ks, stopky – 1 ks, šišky – 4 ks, čaj, manganistan draselný.

: (skúsenosť s prípravou čaju pri počiatočnej teplote 20°C a pri teplote 91°C v dvoch pohároch
Vzali sme dve nádoby s vodou pri t=20 °C a t=91 °C. Z tohto experimentu môžeme vyvodiť záver, že rýchlosť difúzie je ovplyvnená teplotou: čím vyššia je teplota, tým vyššia je rýchlosť difúzie.

Rovnaké výsledky som mal, keď som si namiesto čaju dal 2 poháre vody. Jeden z nich obsahoval vodu izbovej teploty, druhý mal vriacu vodu.

Do každého pohára dám rovnaké množstvo manganistanu draselného. V pohári, kde bola teplota vody vyššia, proces difúzie prebiehal oveľa rýchlejšie.

Preto rýchlosť difúzie závisí od teploty – čím vyššia je teplota, tým intenzívnejšia je difúzia.

4.5. Pokus č.5 Pozorovanie javu difúzie v plynoch.

Cieľ: štúdium zmien difúzie plynov vo vzduchu v závislosti od zmien teploty v miestnosti.

Zariadenia a materiály : stopky, parfum, teplomer.

Opis skúseností a dosiahnutých výsledkov : Študoval som dobu šírenia vône parfumu v miestnosti V = 60m 3 pri teplote t = +15 0 (miestnosť bola vetraním privedená na požadovanú teplotu). Zaznamenával sa čas od začiatku šírenia pachu v miestnosti až do dosiahnutia zjavnej citlivosti u ľudí stojacich vo vzdialenosti 5 m od skúmaného objektu (parfum). Potom bola miestnosť dôkladne vyvetraná a 3 hodiny potom tento experiment, zvýšením teploty na 20 0 C. Potom sa experiment zopakoval, pričom sa teplota zvýšila na 25 0 C. Pre všetky získané údaje sa určil aritmetický priemer. Experimentálne údaje som uviedol v tabuľke.

Ak predpokladáme, že difúzne procesy sú priamo úmerné dobe šírenia vône parfumu v miestnosti, potom ako výsledok tejto štúdie je možné identifikovať závislosť doby šírenia vône parfumu v miestnosti. miestnosti, a teda aj rýchlosti difúzie, pri zmenách teploty vzduchu.

Získané údaje naznačujú, že rýchlosť šírenia vône parfumu závisí od zvýšenia izbovej teploty nasledovne: keď sa teplota zvýšila z +15 0 na 5 0, tento parameter sa znížil o 8,9 sekundy. To naznačuje, že zápach sa šíri rýchlejšie. Pri ďalšom zvýšení izbovej teploty o 5 0 (až 25 0) klesla o 15,3 sekundy, čo svedčí o zrýchlení šírenia zápachu. Analýza časových ukazovateľov šírenia vône parfumu v miestnosti teda ukázala, že difúzia sa zrýchľuje so zvyšujúcou sa teplotou.

Záver : Čím vyššia je teplota plynov, tým rýchlejšie prebiehajú difúzne procesy. Napríklad, keď sa horúce plyny uvoľňujú z potrubí rôznych podnikov (alebo z výfukových potrubí automobilov), tieto látky škodlivé pre zdravie ľudí a zvierat sa veľmi rýchlo šíria. V lete sa to deje ešte rýchlejšie.

^4.6. Pokus č.6 Vplyv rôznych látok na vodnej hladine na difúzny proces

Cieľ : študujte, ako rôzne látky na povrchu vody ovplyvňujú rýchlosť vyparovania vody a urobte záver o rýchlosti difúzie.

Zariadenia a materiály : teplomery – 3 ks, stopky – 1 ks, podšálky s vodou – 3 ks, petrolej, rastlinný olej.

Opis skúseností a dosiahnutých výsledkov : Do tanierikov som nalial vodu rovnakej hmotnosti a rovnakej teploty (36 stupňov), potom som v prvom tanieriku nechal vodu (5 ml), v druhom petrolej (5 ml) a v druhom rastlinný olej (5 ml). tretí. Rastlinný olej v našom experimente napodobňoval ropu. Zaznamenával sa čas a každých 10 minút sa merali údaje teplomerov umiestnených vo všetkých kvapalinách. Výsledky merania sú zaznamenané v tabuľke.

Keď sa voda vyparí, jednotlivé molekuly vyletia von. Keďže voda pokrytá filmom benzínu, petroleja a zeleninový olej, sa ochladzuje pomalšie, potom môžeme povedať, že molekuly kyslíka ťažšie odchádzajú do vody.

Záver : v prítomnosti rôznych látok na povrchu vody prebieha proces difúzie pomalšie. V okolitej prírode tak rozliata ropa narúša difúzne procesy a môže viesť k nežiaducim environmentálnym následkom.

V. Sociologický prieskum.

Účel prieskumu : upozorniť ľudí na problém životného prostredia a tiež zistiť, ako sú o tomto probléme informovaní a čo robia na každodennej úrovni na jeho riešenie.

Áno. Nie Ťažko sa mi odpovedá

Áno. Nie Ťažko sa mi odpovedá

Áno. Nie Ťažko sa mi odpovedá

Áno. Nie Ťažko sa mi odpovedá

Áno. Nie Ťažko sa mi odpovedá

Áno. Nie Ťažko sa mi odpovedá

Áno. Nie Ťažko sa mi odpovedá

5.1. Metodika vykonávania sociologického prieskumu o otázkach životného prostredia

S ľuďmi som robil rozhovory pomocou vopred pripraveného dotazníka, na pozície boli zadané hotové očakávané odpovede.

Prieskum prebiehal anonymne. Prieskumu sa zúčastnilo 20 dospelých a 20 školákov zo 7. až 10. ročníka. Dotazovaní boli známi (väčšina) aj náhodní okoloidúci na ulici.

5.2. Analýza výsledkov

Výsledky sociologického prieskumu ukázali, že dospelých oveľa častejšie znepokojujú problémy životného prostredia. Takže od dospelých, ktorých sme skúmali, otázka: „Ovplyvňuje difúzia ekológiu? Kladne odpovedalo 45 % dospelých a 3-krát menej – 15 % školákov a negatívne – 35 % dospelých a 70 % školákov. V dôsledku toho školské osnovy tomuto problému nevenujú dostatočnú pozornosť. Vo všeobecnosti o tejto problematike uvažuje 30 % opýtanej populácie a 45 % o nej neuvažuje.

Je možné, že dospelí nám napriek anonymite prieskumu chceli pripadať „správnejšie“, no možno častejšie musia riešiť problémy životného prostredia v každodennom živote.

Na základe prieskumu je možné urobiť nasledovné: závery:

1. Obyvatelia našej obce nevenujú dostatočnú pozornosť problémom životného prostredia.

2. Dospelí myslia na tento problém častejšie.

3. Počas prieskumu mnohí ľudia najskôr premýšľali o probléme difúznych procesov a ich úlohe v ekológii.

VI. Záver

V dôsledku narastajúceho rozsahu antropogénneho vplyvu (hospodárskej činnosti človeka) dochádza k narušeniu rovnováhy v biosfére, čo môže viesť k nezvratným procesom a nastoliť otázku možnosti života na planéte. Je to spôsobené rozvojom priemyslu, energetiky, dopravy, poľnohospodárstva a iných druhov ľudskej činnosti. Ľudstvo už teraz čelí vážnym environmentálnym problémom, ktoré si vyžadujú okamžité riešenia.

Ako sa ukázalo v práci, difúzne procesy zohrávajú kľúčovú úlohu pri udržiavaní rovnováhy ekosystémov. Prejav difúzie bol preukázaný v rôznych oblastiach vedy a techniky, v procesoch prebiehajúcich v živej i neživej prírode. Difúzia je v živote ľudí a zvierat nanajvýš dôležitá, bez tohto javu by život na Zemi nebol možný. Ale, bohužiaľ, ľudia v dôsledku svojej činnosti často negatívne ovplyvňujú prírodné procesy v prírode.

Dosiahol som ciele, ktoré som si stanovil pre svoju prácu. Bol som schopný vykonať štúdiu difúznych procesov; experiment ukázal dobrú zhodu medzi teóriou a praxou. Bolo tiež možné ukázať, aká rozšírená je difúzia v okolitom svete.

Na záver by som rád poznamenal, že v našej krajine sa problému environmentálnej bezpečnosti nevenuje dostatočná pozornosť, ako ukázal prieskum.

Dúfam, že moja práca pomôže ostatným študentom lepšie pochopiť taký zaujímavý a dôležitý fenomén, akým je difúzia, a prispeje k rozvoju záujmu o fyziku.

VII. Zoznam použitej literatúry

1. Astafurov V.I., Busev A.I. Štruktúra hmoty: Kniha. Pre študentov. M.: Vzdelávanie, 1983

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

   Biofyzika na hodinách fyziky. Z pracovných skúseností. M., "Osvietenie", 1984

   A.I. Kitaygorodsky. Úvod do fyziky. Vydavateľstvo "Veda", 1979

   Ryzhenkov A.P. fyzika. Ľudské. Životné prostredie. M. Vzdelávanie, 1996

   https://ru.wikipedia.org/wiki/

   https://globallab.org/de/project/cover/diffuzija_vokrug_nas.de.html#

   http://wiki.iteach.ru/index.php

Sociologický prieskum.

1. Ovplyvňuje difúzia ekológiu?
2. Sú pre vás osobne dôležité informácie o životnom prostredí?
3. Myslíte si, že je možné chrániť prírodu?
4. Premýšľate o našom probléme?
5. Ste pripravený podieľať sa na zlepšovaní životného prostredia za zálohovú platbu?
6. Chcete zmeniť prostredie k lepšiemu?
7. Chcete získať ďalšie vedomosti o ekológii?

PRESKÚMANIE

Predkladaná práca je venovaná téme "Ekologické aspekty difúzie."
Problém tejto štúdie má význam v modernom svete.
Treba poznamenať vysoký význam a nedostatočné praktické rozvinutie problému v stredoškolskom kurze fyziky, čo predurčuje nepochybnú novosť tohto výskumu.
Na dosiahnutie tohto cieľa si autor stanovil a vyriešil nasledujúce úlohy:
1. Zdôvodnite teoretické aspekty a identifikujte povahu „šírenia“;
2. Ukážte relevantnosť problému v moderných podmienkach;

3. Otestujte teóriu v praxi vykonaním série experimentov;
4. Identifikujte trendy vo vývoji tejto témy.

Práca má tradičnú štruktúru a obsahuje úvod, hlavnú časť, záver a bibliografiu.
Úvod zdôvodňuje relevantnosť výberu témy, stanovuje cieľ a ciele výskumu a popisuje metódy výskumu. Prvá kapitola odhaľuje všeobecné problémy témy a definuje základné pojmy. Druhá kapitola podrobnejšie skúma otázku, kde presne môžeme fenomén difúzie pozorovať a aké uplatnenie nachádza. Tretia kapitola je venovaná vplyvu ľudskej činnosti na priebeh difúznych procesov v prírode. Štvrtá kapitola má praktický charakter a na základe jednotlivých experimentov sa robí analýza teoretických záverov, ako aj perspektív a vývojových trendov. Piata kapitola predstavuje sociologickú štúdiu, na základe ktorej autor vyvodzuje závery o relevantnosti problému.
Na základe výsledkov štúdie sa odhalilo množstvo problémov súvisiacich s uvažovanou témou a vyvodili sa závery o potrebe ďalšieho štúdia táto záležitosť. Téma je spracovaná úplne podľa plánu.

Zdrojom informácií pre napísanie práce na tému „Ekologické aspekty difúzie“ bola základná náučná literatúra, zásadné teoretické práce najväčších mysliteľov v skúmanej oblasti, výsledky praktických výskumov popredných domácich a zahraničných autorov, články a recenzie. v odborných a periodikách, referenčných knihách a iných relevantných zdrojoch informácií.

Text práce je uverejnený bez obrázkov a vzorcov.
Plná verzia práca je dostupná v záložke "Pracovné súbory" vo formáte PDF

Úvod

Relevantnosť práce. Difúzia je základným prírodným fenoménom. Je základom premien hmoty a energie. Jeho prejavy prebiehajú na všetkých úrovniach organizácie prírodných systémov našej planéty, počnúc úrovňou elementárnych častíc, atómov a molekúl a končiac geosférou. Je široko používaný v technike a v každodennom živote.

Podstatou difúzie je pohyb častíc média, ktorý vedie k prenosu látok a vyrovnávaniu koncentrácií alebo k nastoleniu rovnovážneho rozloženia častíc daného typu v médiu. Difúzia molekúl a atómov je spôsobená ich tepelným pohybom.

Difúzia je tiež základným procesom, ktorý je základom fungovania živých systémov na akejkoľvek úrovni organizácie, od úrovne elementárnych častíc (elektrónová difúzia) až po úroveň biosféry (cirkulácia látok v biosfére).

Zohráva obrovskú úlohu v prírode, v ľudskom živote a v technike. Difúzne procesy môžu mať pozitívny aj negatívny vplyv na život ľudí a zvierat. Príkladom pozitívneho vplyvu je udržiavanie rovnomerného zloženia atmosférického vzduchu v blízkosti zemského povrchu. Difúzia zohráva dôležitú úlohu v rôznych oblastiach vedy a techniky, v procesoch prebiehajúcich v živej i neživej prírode. Ovplyvňuje priebeh chemických reakcií.

Za účasti difúzie alebo pri narušení a zmene tohto procesu môže dochádzať k negatívnym javom v prírode a ľudskom živote, ako je rozsiahle znečistenie životného prostredia produktmi technického pokroku človeka.

Cieľ práce: Skúmať znaky difúzie v plynoch, kvapalinách a tuhých látkach a zistiť využitie difúzie človekom a prejav difúzie v prírode, zvážiť vplyv difúznych procesov na ekologickú rovnováhu v prírode a vplyv človeka na difúzne procesy.

Podstata difúzie

Preukazuje difúziu plynov nastriekaním dezodorantu do rohu triedy. Šírenie zápachu sa vysvetľuje pohybom molekúl. Tento pohyb je nepretržitý a neusporiadaný. Molekuly dezodorantu, ktoré sa zrážajú s molekulami plynov, ktoré tvoria vzduch, mnohokrát menia smer svojho pohybu a náhodne sa pohybujú, rozptyľujú sa po miestnosti.

Proces prenikania častíc (molekúl, atómov, iónov) jednej látky medzi častice inej látky v dôsledku chaotického pohybu sa nazýva tzv. difúzia(z lat. diffusio - distribúcia, šírenie, rozptyl). Difúzia je teda výsledkom chaotického pohybu všetkých častíc látky, akéhokoľvek mechanického pôsobenia.

Pohyby častíc počas difúzie sú úplne náhodné, všetky smery posunu sú rovnako pravdepodobné,

Keďže častice sa pohybujú v plynoch, kvapalinách a pevných látkach, v týchto látkach je možná difúzia. Difúzia je prenos hmoty spôsobený spontánnym vyrovnaním nerovnomernej koncentrácie atómov alebo molekúl odlišné typy. Ak sa do nádoby privedú časti rôznych plynov, po určitom čase sa všetky plyny rovnomerne premiešajú: počet molekúl každého typu na jednotku objemu nádoby sa stane konštantným, koncentrácia sa vyrovná. Difúzia sa vysvetľuje nasledovne . Po prvé, rozhranie medzi dvoma médiami je jasne viditeľné medzi dvoma telesami (obr. 1a). Potom si vďaka svojmu pohybu jednotlivé častice látok nachádzajúce sa v blízkosti hranice vymieňajú miesta.

Hranica medzi látkami sa stiera (obr. 1b). Po preniknutí medzi častice inej látky si častice prvej začnú vymieňať miesta s časticami druhej, ktoré sa nachádzajú v stále hlbších vrstvách. Rozhranie medzi látkami je ešte viac rozmazané. V dôsledku kontinuálneho a náhodného pohybu častíc tento proces v konečnom dôsledku vedie k tomu, že roztok v nádobe sa stáva homogénnym (obr. 1c).

Obr.1. Vysvetlenie fenoménu difúzie.

Difúzia v prírode

Pomocou difúzie sa vo vzduchu šíria rôzne plynné látky: napríklad dym z požiaru sa šíri na veľké vzdialenosti.

Výsledkom tohto javu môže byť vyrovnávanie teploty v miestnosti pri vetraní. Rovnakým spôsobom dochádza k znečisteniu ovzdušia škodlivými priemyselnými výrobkami a výfukovými plynmi vozidiel. Prírodný horľavý plyn, ktorý doma používame, je bez farby a bez zápachu. Ak dôjde k úniku, nie je možné si to všimnúť, takže na distribučných staniciach sa plyn zmieša so špeciálnou látkou, ktorá má ostrý nepríjemný zápach, ktorý ľudia ľahko vnímajú.

Vďaka fenoménu difúzie sa spodná vrstva atmosféry - troposféra - skladá zo zmesi plynov: dusíka, kyslíka, oxidu uhličitého a vodnej pary. Pri absencii difúzie by došlo k stratifikácii pod vplyvom gravitácie: pod ňou by bola vrstva ťažkého oxidu uhličitého, nad ňou - kyslík, nad - dusík a inertné plyny.

Tento jav pozorujeme aj na oblohe. Príkladom difúzie sú aj rozptýlené oblaky a ako o tom presne povedal F. Tyutchev: „Oblaky sa na oblohe roztápajú...“

Difúzia prebieha v kvapalinách pomalšie ako v plynoch, ale tento proces možno urýchliť zahrievaním. Napríklad na rýchle nakladanie uhoriek sa nalejú horúcou soľankou. Vieme, že cukor sa v ľadovom čaji rozpúšťa pomalšie ako v horúcom.

V lete som pri pozorovaní mravcov vždy rozmýšľal, ako v tomto pre nich obrovskom svete zistia cestu domov. Ukazuje sa, že túto záhadu odhaľuje aj fenomén difúzie. Mravce si označujú cestu kvapôčkami zapáchajúcej kvapaliny

Vďaka difúzii si hmyz nachádza potravu. Motýle, vlajúce medzi rastlinami, si vždy nájdu cestu ku krásnemu kvetu. Včely, ktoré objavili sladký predmet, zaútočili naň svojím rojom.

A rastlina im vďaka difúzii tiež rastie a kvitne. Veď hovoríme, že rastlina dýcha a vydychuje vzduch, pije vodu a z pôdy prijíma rôzne mikroaditíva.

Mäsožravce tiež nachádzajú svoje obete prostredníctvom difúzie. Žraloky cítia pach krvi na niekoľko kilometrov, rovnako ako ryby pirane.

Ekológia životného prostredia sa zhoršuje uvoľňovaním chemikálií a iných škodlivých látok do atmosféry, vody a to všetko sa šíri a znečisťuje obrovské územia. Stromy však uvoľňujú kyslík a absorbujú oxid uhličitý difúziou.

Princíp difúzie je založený na zmiešaní sladkej vody so slanou vodou, keď sa rieky vlievajú do morí. Difúzia roztokov rôznych solí v pôde prispieva k normálnej výžive rastlín.

Vo všetkých uvedených príkladoch sledujeme vzájomné prenikanie molekúl látok, t.j. difúzia. Na tomto procese sú založené mnohé fyziologické procesy v ľudskom a zvieracom tele: ako dýchanie, absorpcia atď. Vo všeobecnosti má difúzia v prírode veľký význam, ale tento jav je škodlivý aj v súvislosti so znečistením životného prostredia.

2.1 Difúzia v rastlinnej ríši

K.A. Timiryazev povedal: „Či už hovoríme o výžive koreňa vďaka látkam nachádzajúcich sa v pôde, či už hovoríme o vzdušnej výžive listov kvôli atmosfére alebo výžive jedného orgánu na úkor druhého, susedného. - všade sa budeme uchýliť k rovnakým dôvodom na vysvetlenie: difúzia“.

V rastlinnom svete je úloha difúzie skutočne veľmi dôležitá. Napríklad veľký rozvoj listovej koruny stromov sa vysvetľuje tým, že difúzna výmena cez povrch listov plní nielen funkciu dýchania, ale čiastočne aj výživu. V súčasnosti sa široko praktizuje listové kŕmenie. ovocné stromy striekaním ich korún.

Difúzne procesy zohrávajú hlavnú úlohu pri zásobovaní prírodných nádrží a akvárií kyslíkom. Kyslík sa dostáva do hlbších vrstiev vody v stojatých vodách vďaka difúzii cez ich voľný povrch. Akékoľvek obmedzenia voľnej hladiny vody sú preto nežiaduce. Napríklad listy alebo žaburinka pokrývajúca hladinu vody môže úplne zastaviť prístup kyslíka do vody a viesť k smrti jej obyvateľov. Z rovnakého dôvodu sú nádoby s úzkym hrdlom nevhodné na použitie ako akvárium.

V procese látkovej premeny, kedy sa zložité živiny alebo ich prvky štiepia na jednoduchšie, sa uvoľňuje energia potrebná pre život organizmu.

2.2 Úloha difúzie vo výžive rastlín.

Hlavnú úlohu v difúznych procesoch v živých organizmoch zohrávajú bunkové membrány, ktoré majú selektívnu permeabilitu. Prechod látok cez membránu závisí od:

Molekulové veľkosti;

Nabíjačka;

Na prítomnosť a počet molekúl vody;

Z rozpustnosti týchto častíc v tukoch;

Zo štruktúry membrány.

Existujú dve formy difúzie: a) dialýza- je difúzia molekúl rozpustenej látky; b) osmóza je difúzia rozpúšťadla cez polopriepustnú membránu. Pôdne roztoky obsahujú minerálne soli a Organické zlúčeniny. Voda z pôdy sa do rastliny dostáva osmózou cez polopriepustné membrány koreňových vláskov. Koncentrácia vody v pôde je vyššia ako vo vnútri koreňových vláskov, takže k difúzii dochádza z oblasti s vyššou koncentráciou do oblasti s nižšou koncentráciou. Potom je koncentrácia vody v týchto bunkách vyššia ako v nadložných - vzniká koreňový tlak, ktorý spôsobuje prúdenie miazgy smerom nahor cez korene a stonku a strata vody listami zabezpečuje ďalšiu absorpciu vody.

Minerály sa do rastliny dostávajú: a) difúziou; b) niekedy aktívnym transportom proti koncentračnému gradientu sprevádzanému spotrebou energie. Existujú tiež tlak turgoru je tlak vyvíjaný obsahom bunky na bunkovú stenu. Je takmer vždy nižší ako osmotický tlak bunky miazgy, pretože vonku nie je čistá voda, ale fyziologický roztok. Hodnota turgorového tlaku:

Zachovanie tvaru rastlinného organizmu;

Zabezpečenie rastu v mladých rastlinných bunkách;

Zachovanie elasticity rastlín (ukážka rastlín kaktusov a aloe);

Tvorba tvaru v neprítomnosti výstužnej tkaniny (ukážka paradajky);

Aplikácia difúzie v medicíne.

Pred viac ako 30 rokmi použil nemecký lekár William Kolf prístroj na „umelú obličku“. Odvtedy sa používa: na núdzovú chronickú starostlivosť pri akútnej intoxikácii; pripraviť pacientov s chronickým zlyhaním obličiek na transplantáciu obličky; na dlhodobú (10-15 rokov) podporu života u pacientov s chronickým ochorením obličiek.

Používanie prístroja „umelej obličky“ sa stáva čoraz viac liečebným postupom, prístroj sa používa na klinike aj v domácnosti. Pomocou prístroja bol príjemca pripravený na prvú úspešnú transplantáciu obličky na svete, ktorú v roku 1965 vykonal akademik B.V. Petrovský.

Prístroj je hemodialyzátor, v ktorom krv prichádza do kontaktu s fyziologickým roztokom cez polopriepustnú membránu. V dôsledku rozdielu osmotického tlaku prechádzajú cez membránu z krvi do soľného roztoku ióny a molekuly metabolických produktov (močovina, kyselina močová), ako aj rôzne toxické látky, ktoré sa musia z tela odstrániť. Zariadenie je sústava plochých kanálikov oddelených tenkými celofánovými membránami, cez ktoré sa v protiprúdoch pomaly pohybuje krv a dialyzát - soľný roztok obohatený o zmes plynov CO 2 + O 2. Zariadenie je napojené na obehový systém pacienta pomocou katétrov zavedených do dutej (vstup krvi) do dialyzátu) a ulnárnej (výstupnej) žily. Dialýza trvá 4-6 hodín.Tým sa dosiahne prečistenie krvi od dusíkatých odpadov pri nedostatočnej funkcii obličiek, t.j. sa vykonáva regulácia chemické zloženie krvi.

učiteľ biológie: Nasledujúca správa vám pomôže pochopiť a pochopiť formy difúzie, osmózy a dialýzy.

Aplikácia difúzie v technike a v každodennom živote

Difúzia má široké uplatnenie v priemysle a každodennom živote. Difúzne zváranie kovov je založené na fenoméne difúzie. Metóda difúzneho zvárania bez použitia spájok, elektród a tavív spája kovy, nekovy, kovy a nekovy a plasty. Diely sú umiestnené v uzavretej zváracej komore so silným vákuom, stlačené a zahriate na 800 stupňov. V tomto prípade dochádza k intenzívnej vzájomnej difúzii atómov v povrchových vrstvách kontaktujúcich materiálov. Difúzne zváranie sa používa najmä v elektronickom a polovodičovom priemysle a jemnom strojárstve.

Na extrakciu rozpustných látok z drveného pevného materiálu sa používa difúzna aparatúra. Takéto zariadenia sú rozšírené hlavne pri výrobe repného cukru, kde sa pomocou nich získava cukrová šťava z repných štiepkov zahrievaných spolu s vodou.

Pri prevádzke jadrových reaktorov zohráva významnú úlohu neutrónová difúzia, teda šírenie neutrónov v hmote, sprevádzané mnohonásobnými zmenami smeru a rýchlosti ich pohybu v dôsledku zrážok s atómovými jadrami. Difúzia neutrónov v médiu je podobná difúzii atómov a molekúl v plynoch a riadi sa rovnakými zákonmi.

V dôsledku difúzie nosičov v polovodičoch vzniká elektrický prúd Pohyb nosičov náboja v polovodičoch je spôsobený heterogenitou ich koncentrácie. Na vytvorenie napríklad polovodičovej diódy je indium zatavené do jedného z povrchov germánia. Vplyvom difúzie atómov india hlboko do monokryštálu germánia v ňom vzniká p-n prechod, ktorým môže pretekať značný prúd s minimálnym odporom.

Proces pokovovania je založený na fenoméne difúzie - pokrytie povrchu výrobku vrstvou kovu alebo zliatiny, aby sa mu udelili fyzikálne, chemické a mechanické vlastnosti, ktoré sa líšia od vlastností pokovovaného materiálu. Používa sa na ochranu výrobkov pred koróziou, opotrebovaním, na zvýšenie kontaktnej elektrickej vodivosti a na dekoratívne účely; nauhličovanie sa teda používa na zvýšenie tvrdosti a tepelnej odolnosti oceľových častí. Spočíva v umiestnení oceľových dielov do krabice s grafitovým práškom, ktorá je inštalovaná v tepelnej peci. Vďaka difúzii prenikajú atómy uhlíka do povrchovej vrstvy dielov. Hĺbka prieniku závisí od teploty a doby držania dielov v tepelnej peci.

Vplyv človeka na priebeh difúzie v prírode.

Bohužiaľ, v dôsledku rozvoja ľudskej civilizácie dochádza k negatívnemu vplyvu na prírodu a procesy v nej prebiehajúce. Proces difúzie zohráva veľkú úlohu pri znečisťovaní riek, morí a oceánov. Napríklad tým si môžete byť istí čistiace prostriedky, odvádzaná do kanalizácie, napríklad v Odese, skončí pri pobreží Turecka v dôsledku difúzie a existujúcich prúdov. Ročné vypúšťanie priemyselných a domácich odpadových vôd vo svete predstavuje desiatky biliónov ton. Príkladom negatívneho vplyvu človeka na difúzne procesy v prírode sú rozsiahle havárie, ku ktorým došlo v povodiach rôznych nádrží. V dôsledku tohto javu sa ropa a jej produkty šíria po povrchu vody a v dôsledku toho sú narušené difúzne procesy, napríklad: kyslík sa nedostane do vodného stĺpca a ryby bez kyslíka hynú.

V dôsledku fenoménu difúzie je ovzdušie znečistené odpadom z rôznych fabrík, vďaka čomu škodlivý ľudský odpad preniká do pôdy, vody a následne má škodlivý vplyv na život a fungovanie zvierat a rastlín. Rozloha pôdy kontaminovanej emisiami z priemyselných podnikov atď. Viac ako 2 000 hektárov pôdy zaberajú skládky priemyselného a domového odpadu. Jedným z problémov, ktoré je v súčasnosti ťažké vyriešiť, je otázka recyklácie priemyselného odpadu vrátane toxického odpadu.

Naliehavým problémom je znečistenie ovzdušia výfukovými plynmi a produktmi spracovania škodlivých látok, ktoré do ovzdušia vypúšťajú rôzne továrne. Komíny podnikov vypúšťajú do atmosféry oxid uhličitý, oxidy dusíka a síru. V súčasnosti celkové množstvo emisií plynov do atmosféry presahuje 40 miliárd ton ročne. Nadbytok oxidu uhličitého v atmosfére je nebezpečný pre živý svet Zeme, narúša kolobeh uhlíka v prírode a vedie k tvorbe kyslých dažďov. Proces difúzie zohráva veľkú úlohu pri znečisťovaní riek, morí a oceánov. Ročné vypúšťanie priemyselných a domácich odpadových vôd na svete je približne 10 biliónov ton.

Niektoré lekárske štúdie preukázali súvislosť medzi chorobnosťou dýchacích ciest a horných dýchacích ciest a kvalitou ovzdušia. Medzi ukazovateľom úrovne respiračných ochorení a objemom emisií škodlivých látok do ovzdušia existuje priamy vzťah. Uvedené príklady difúzie majú škodlivý vplyv na rôzne procesy prebiehajúce v prírode.

Znečistenie vodných útvarov vedie k zániku života v nich a voda používaná na pitie sa musí čistiť, čo je veľmi nákladné. Okrem toho v kontaminovanej vode existujú chemické reakcie s uvoľňovaním tepla. Teplota vody stúpa a obsah kyslíka vo vode klesá, čo je zlé pre vodné organizmy. Kvôli zvyšujúcej sa teplote vody už mnohé rieky v zime nezamŕzajú. Na zníženie emisií škodlivých plynov z priemyselných potrubí a potrubí tepelných elektrární sú inštalované špeciálne filtre. Takéto filtre sú inštalované napríklad v tepelnej elektrárni v okrese Leninsky v Čeľabinsku, ale ich inštalácia je veľmi nákladná. Aby sa zabránilo znečisteniu vodných plôch, je potrebné zabezpečiť, aby sa v blízkosti brehov nevyhadzovali odpadky, potravinový odpad, hnoj a rôzne druhy chemikálií.

Vzhľadom na globálne otepľovanie je dôležité študovať zmenu rýchlosti difúzie ako funkciu zvyšujúcej sa teploty okolia.

Experimentálna časť.

prežívam. Pozorovanie prieniku častíc jednej látky medzi molekuly inej látky .

Cieľ : študujte difúziu pevných látok a urobte záver o rýchlosti difúzie.

Zariadenia a materiály : želatína, manganistan draselný, síran meďnatý, Petriova miska, pinzeta, ohrievacie zariadenie.

:

Pevný roztok je želatína. Na prípravu roztoku musíte vložiť 1 lyžicu želatíny studená voda 2 hodiny, aby sa prášok nechal napučať, potom zmes zohrejte a rozpustite želatínu bez privedenia do varu, potom ju nalejte do Petriovej misky (obr. 3). Po vychladnutí želatíny sa do jedného pohára rýchlym pohybom pomocou pinzety vložil do stredu kryštál manganistanu draselného a do druhého síran meďnatý.A teraz môžeme pozorovať výsledok difúzie.

Tu sme pozorovali prienik častíc manganistanu draselného a síranu meďnatého medzi molekuly želatíny. Po 24 hodinách sa zistilo, že nedochádza k difúzii manganistanu draselného (obr. 4), pretože manganistan draselný je silné oxidačné činidlo.

Difúzia v pevných látkach teda prebieha pomalšie. Ak sa silné oxidačné činidlá dostanú do životného prostredia, vedú k jeho zničeniu.

II experiment. Pozorovanie rozpúšťania kúskov kvašu vo vode pri konštantnej teplote (pri t = 22°C)

Vzali sme si kúsok kvašu oranžová farba a nádobu s čistou vodou s teplotou 22 °C. Do nádoby vložili kúsok kvašu (obr. 1) a začali pozorovať, čo sa deje. Po 10 minútach sa voda v nádobe začne meniť na gvaš (tuhá látka) (obr. 2). Voda je dobré rozpúšťadlo. Pod vplyvom molekúl vody sa zničia väzby medzi molekulami kvašových pevných látok. Od začiatku experimentu uplynulo 25 minút. Farba vody sa stáva intenzívnejšou (obr. 3). Molekuly vody prenikajú medzi molekuly kvašu a narúšajú príťažlivé sily. Od začiatku experimentu ubehlo 45 minút (obr. 4). Súčasne s príťažlivými silami medzi molekulami začínajú pôsobiť odpudivé sily a v dôsledku toho dochádza k deštrukcii kryštálovej mriežky tuhej látky (kvaš). Proces rozpúšťania gvaše sa skončil. Experiment trval 2 hodiny 50 minút. Voda bola úplne natretá gvašom.

Fenomén difúzie je teda dlhý proces, v dôsledku ktorého sa tuhé látky rozpúšťajú.

Skúsenosti.Štúdium závislosti rýchlosti difúzie od teploty a prieniku do potravinárskych produktov.

Cieľ : študujte, ako teplota ovplyvňuje rýchlosť difúzie.

Zariadenia a materiály : teplomery - 2 ks, hodinky - 1 ks, sklo - 1 ks, jód, zemiaky, magnetické miešadlo.

Opis skúseností a dosiahnutých výsledkov : Vzali pohár, umiestnili doň jód a pohár uzavreli zemiakmi rozrezanými na polovicu pri t = 22 °C. Po 15 minútach od začiatku experimentu je proces difúzie neaktívny. Proces zahrievania začal po 4 minútach. Proces difúzie začal, po 1 minúte vidíme prienik jódu do zemiakov, po 2 minútach.

Z tejto skúsenosti môžeme konštatovať, že rýchlosť difúzie je ovplyvnená teplotou: čím vyššia je teplota, tým vyššia je rýchlosť difúzie, ktorá negatívne ovplyvňuje potraviny.

Ovzdušie je teda znečistené odpadom z rôznych tovární, výfukové plyny áut prenikajú do potravín a potom majú škodlivý vplyv na život a fungovanie ľudí, zvierat a rastlín.

IV skúsenosti.Štúdium závislosti rýchlosti difúzie plynných látok do vody pri konštantnej teplote

Cieľ : študovať rýchlosť difúzie plynných látok do vody pri konštantnej teplote a vyvodiť záver o rýchlosti difúzie.

Zariadenia a materiály : teplomery - 1 kus, hodiny - 1 kus, banka - 1 kus, voda, jód.

Opis skúseností a dosiahnutých výsledkov : Voda rovnakej hmotnosti a rovnakej teploty (22 °C) sa naleje do banky, potom sa do inej banky naleje rastlinný olej (5 ml). Rastlinný olej v našom experimente napodobňoval ropu. Banky boli uzavreté páskou s nalepeným jódom. Pozorovanie bolo odstránené po 45 minút.

Voda pokrytá filmom rastlinného oleja je veľmi slabo sfarbená, čo znamená, že molekuly kyslíka ťažšie prenikajú do vody: ryby a ďalší vodní obyvatelia pociťujú nedostatok kyslíka a môžu dokonca zomrieť.

Záver : prítomnosť rôznych látok na povrchu vody narúša difúzne procesy a môže viesť k nežiaducim environmentálnym následkom.

Záver

Vidíme, aký veľký význam má difúzia v neživej prírode a existencia živých organizmov by bola nemožná, keby nebolo tohto javu. Žiaľ, musíme sa vyrovnať s negatívnym prejavom tohto javu, no pozitívnych faktorov je oveľa viac a preto hovoríme o obrovskom význame difúzie v prírode.

Príroda vo veľkej miere využíva schopnosti, ktoré sú vlastné procesu difúznej penetrácie a zohráva zásadnú úlohu pri absorpcii výživy a okysličovaní krvi. V plameni Slnka, v živote a smrti vzdialených hviezd, vo vzduchu, ktorý dýchame, všade vidíme prejav všemocného a univerzálneho šírenia.

Difúzia má teda veľký význam v životných procesoch ľudí, zvierat a rastlín. Vďaka difúzii kyslík z pľúc preniká do ľudskej krvi a z krvi do tkanív. Ale, bohužiaľ, ľudia v dôsledku svojej činnosti často negatívne ovplyvňujú prírodné procesy v prírode.

Štúdiom difúzie, jej úlohy v ekologickej rovnováhe prírody a faktorov ovplyvňujúcich jej výskyt v prírode som dospel k záveru, že je potrebné upútať pozornosť verejnosti na environmentálne problémy.

Literatúra

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

Ilčenko V.R. Križovatky fyziky, chémie a biológie.M: „Osvietenie“, 1986.

Kirillova I.G. Kniha na čítanie o fyzike. M. "Osvietenie", 1986

Peryshkin A.V.. Učebnica fyziky, 7. ročník. M. "Osvietenie", 2005

Prochorov A.M. Fyzický encyklopedický slovník. 1995

Ryzhenkov A.P. fyzika. Ľudské. Životné prostredie. M: Osvietenie, 1996

Chuyanov V.A. Encyklopedický slovník mladého fyzika. 1999

Shakhmaev N. M. a kol. Fyzika 7. M.: Mnemosyne, 2007.

Encyklopédia pre deti.T.19. Ekológia: V 33 zväzkoch/ Ch. vyd. Volodin V. A. - M.: Avanta +, 2004 - 448 s.

Popis prezentácie po jednotlivých snímkach:

1 snímka

Popis snímky:

MBOU "Stredná škola č. 11" "Difúzia v prírode a v ľudskom živote" Balakhna 2017 Prácu dokončila: Vera Lyanguzova, študentka 7. ročníka. Vedúca: Semyonova V.Z., učiteľka fyziky

2 snímka

Popis snímky:

Predmet štúdia: fenomén difúzie. Predmet výskumu: vplyv fenoménu difúzie na procesy prebiehajúce v prírode a procesy spojené so životom človeka. Cieľ: Študovať znaky difúzie v rôznych stavoch agregácie, zvážiť využitie difúzie človekom a jej prejav v prírode a tiež objasniť environmentálne aspekty difúzie. Ciele: 1. Študijný materiál o úlohe difúzie v prírode a ľudskej činnosti. 2. Vykonajte niekoľko experimentov charakterizujúcich vzorce difúzie. 3. Analyzujte získané informácie o fenoméne difúzie a tiež určte stupeň významnosti tohto javu pre rastliny, zvieratá a ľudí. Metódy: - Zber, spracovanie, analýza informácií o význame fenoménu difúzie v prostredí rastlín a živočíchov. - Vykonávanie difúznych experimentov.

3 snímka

Popis snímky:

Relevantnosť zvolenej témy Difúzia je rozšírená vo svete flóry a fauny a je veľmi dôležitá pre rastliny a živočíchy. Ale nie všetci ľudia majú dostatočné predstavy o priebehu tohto javu. Relevantnosť tejto práce pre mňa spočíva v tom, že štúdium vplyvu difúzie na život rastlín, zvierat a ľudí rozšírilo rozsah mojich vedomostí o živej prírode a preukázalo úzke prepojenie fyziky, biológie a ekológie. .

4 snímka

Popis snímky:

Difúzia a jej zákony Difúzia (lat. diffusio - šírenie, šírenie, rozptyl, interakcia) je proces vzájomného prenikania molekúl jednej látky medzi molekuly druhej, čo vedie k samovoľnému rovnomernému premiešaniu látok v celom objeme. Fenomén difúzie pozorujeme každý deň: či už čajové lístky zalejeme vriacou vodou, alebo si pripravíme farbiaci roztok. A aj keď niečo horí na sporáku a zápach je cítiť v celom dome, opäť čelíme fenoménu difúzie.

5 snímka

Popis snímky:

Keďže častice sa pohybujú v plynoch, kvapalinách a pevných látkach, vo všetkých týchto látkach je možná difúzia. Rýchlosť výskytu tohto javu je však u nich iná. V dôsledku pozorovaní sa zistilo, že k difúzii v plynoch dochádza veľmi rýchlo. V kvapalinách je difúzia pomalšia ako v plynoch, pretože Molekuly kvapaliny sú umiestnené oveľa hustejšie, takže je oveľa ťažšie „prejsť“ cez ne. Difúzia môže dokonca nastať aj v pevných látkach, hoci priestory medzi časticami sú malé, a preto je pre iné látky veľmi ťažké medzi ne preniknúť. Proces difúzie v pevných látkach je pomalý a voľným okom neviditeľný.

6 snímka

Popis snímky:

Rýchlosť difúzie závisí nielen od stavu agregácie látky, ale aj od teploty. Čím vyššia je teplota tela, tým väčšia je rýchlosť molekúl a difúzia prebieha rýchlejšie.

7 snímka

Popis snímky:

Význam difúzie Dýchanie rastlín, výživa rastlín, vstrebávanie oxidu uhličitého a uvoľňovanie kyslíka rastlinami potrebného na dýchanie človeka, zásobovanie prirodzených zásobární kyslíkom prebieha difúziou. Je známe, že kvety mnohých rastlín voňajú. Je to spôsobené tým, že opeľujúci hmyz (a drobné vtáky v tropických pralesoch) vyhľadáva kvety s chutným nektárom na veľkú vzdialenosť nielen podľa žiarivej farby okvetných lístkov, ale aj podľa vône éterických olejov, ktoré vylučujú. Ak kvety vo väčšine prípadov vyžarujú príjemnú vôňu, aby prilákali opeľujúci hmyz, potom na odpudzovanie nepriateľov, ktorí sa živia týmito rastlinami, ich stonky a listy získali nepríjemný zápach.

8 snímka

Popis snímky:

Mäsožravce tiež nachádzajú svoje obete prostredníctvom difúzie. Žraloky a pirane cítia krv na niekoľko kilometrov.

Snímka 9

Popis snímky:

Horľavý zemný plyn používaný v každodennom živote na varenie nemá farbu ani zápach. Aby bol plyn vstupujúci do miestnosti zreteľný, horľavý plyn je vopred zmiešaný s ostro zapáchajúcimi látkami. To vám umožní rýchlo si všimnúť prítomnosť úniku plynu v miestnosti. V bežnom živote sa stretávame s procesom difúzie pri solení a cukrení, miešaní rôznych prísad pri varení, lepení povrchov, farbení látok, praní vecí atď.

10 snímka

Popis snímky:

Škodlivé prejavy difúzie Je potrebné upozorniť na škodlivé prejavy difúzie. Komíny podnikov vypúšťajú do atmosféry oxid uhličitý, oxidy dusíka a síru. V súčasnosti celkové množstvo emisií plynov do atmosféry presahuje 40 miliárd ton ročne. Proces difúzie zohráva veľkú úlohu pri znečisťovaní riek, morí a oceánov. Ročné vypúšťanie priemyselných a domácich odpadových vôd na svete je približne 10 biliónov ton. Hrozí „ekologická“ katastrofa...

11 snímka

Popis snímky:

Experimentálna časť Zážitok 1. Nastriekala som okolo seba parfém predné dvere do kancelárie. Dĺžka skrine je 10 metrov. Moja spolužiačka, ktorá bola pri protiľahlej stene, zacítila vôňu po 2,6 minútach. Pokus 2. Čajové vrecúška boli vložené do dvoch rovnakých pohárov. Do pravého pohára sa nalievala studená voda s teplotou 25 stupňov a do ľavého horúca voda s teplotou 95 stupňov. Pozorovania sa zaznamenávali pomocou kamery v intervaloch najskôr 10 minút, potom 15 minút, posledná fotografia bola urobená o deň neskôr.

12 snímka

Popis snímky:

Pokus 3. Zo želatíny a vody som vyrobil dva kotúčiky a do jedného z nich som pridal farbivo. Pri izbovej teplote si zachovávajú svoj tvar a objem ako pevné látky. Položil som namaľovaný disk na vrch nenatretého disku a každý deň som fotografoval.

Snímka 13

Popis snímky:

Závery z experimentov: 1. Difúziu pozorujeme v plynoch, kvapalinách a pevných látkach. 2. Difúzia v plynoch prebieha rýchlo (minúty). 3. Difúzia v kvapalinách trvá dlhšie ako v plynoch (niekoľko hodín). Čím vyššia je teplota kvapaliny, tým rýchlejšia je difúzia. 4. V pevných látkach prebieha difúzia oveľa pomalšie ako v kvapalinách (niekoľko dní).

Snímka 14

Popis snímky:

Záver Fenomén difúzie je jednou z hlavných všeobecných podmienok života rastlín, živočíchov a ľudí. Bez tohto javu by život na Zemi nebol možný. Žiaľ, čoraz častejšie sa stretávame s negatívnym vplyvom človeka na životné prostredie. A začína byť desivé, že chvíľa ľútosti príde v bode, kedy už niet návratu ku kráse, ktorá nás stále obklopuje. Pre zlepšenie výskytu fenoménu difúzie v živej prírode človek nemusí robiť nič špeciálne. Musíte len eliminovať svoj negatívny vplyv na voľne žijúcich živočíchov prostredníctvom svojich aktivít častejšie priťahovať pozornosť verejnosti k problémom životného prostredia a potom bude môcť každý žiť v úplnej harmónii s prírodou, so sebou samým.

15 snímka

Popis snímky:

Literatúra 1. Efgrafova N.N., Kagan V.L. Kurz fyziky pre prípravné katedry vysokých škôl: Proc. úžitok. – 3. vydanie, rev. A prepracované. – M.: Vyššie. Shk., 1984.- 487 s., ill. 2. Kurz fyziky A.V.Peryškina, II. časť pre stredoškolskú mechaniku (pokračovanie), tepelnú a molekulovú fyziku, zostavený za účasti N.P. Suvorov pätnáste vydanie Editor L.L. Veličko. Umelecký redaktor B.L. Nikolajev. Technický redaktor N.N. Makhovej. Korektorka T. Kuznetsova Vydavateľstvo "Prosveshchenie" Moskva 1968 3. Učebnica elementárnej fyziky: Návod. V 3 zväzkoch/Ed. G.S. Landsberg. T. I. mechanika. Teplo. Molekulárna fyzika. - 10. vyd., prepracované - M.: Nauka. Hlavná redakcia fyzikálnej a matematickej literatúry, 1985. -608 s., il. 4. Semke A.I. „Neštandardné problémy vo fyzike“, Jaroslavľ: Akadémia rozvoja, 2007. 5. Shustova L.V., Shustov S.B. "Chemické základy ekológie." M.: Vzdelávanie, 1995. 6. Lukashik V.I. Kniha úloh z fyziky pre 7-8 ročníkov. M.: Vzdelávanie, 2002. 7. Katz Ts.B. Biofyzika na hodinách fyziky. M.: Vzdelávanie, 1998. 8. Encyklopédia fyziky. M.: Avanta +, 1999. 9. Bogdanov K.Yu. Fyzik na návšteve biológa. M.: Nauka, 1986. 10. Enochovich A.S. Príručka fyziky. M.: Education, 1990. 11. Olgin O.I. Experimenty bez výbuchov. M.: Chémia, 1986. 12. Kovtunovič M.G. "Domáce experimenty vo fyzike ročníky 7-11." M.: Humanitárne vydavateľské centrum, 2007. 13. Internetové zdroje.

16 snímka

Popis snímky:

Difúzia je v ľudskom živote pomerne bežná. ale ani na to nemyslíme.

Príklady difúzie v ľudskom živote

Difúzia je prienik molekúl jednej látky do priestorov molekúl inej látky.

Fenomén difúzie zohráva v živote človeka veľkú úlohu. Kyslík zo vzduchu preniká do krvných kapilár pľúc difúziou cez steny alveol a potom sa v nich rozpúšťa a šíri sa po celom tele a obohacuje ho kyslíkom.

Fenomén difúzie možno pozorovať doma pomerne často:

• keď použijeme aromalampu s esenciálne oleje alebo spreje na telo alebo nohy, parfumy,
• keď striekame znamená zabiť komáre a muchy v interiéri,
• keď niečo zlepíme
• keď pijeme čaj alebo kávu. V hrnčeku je čaj s cukrom a plátkom citróna. Lyžicou premiešame horúca voda- to urýchľuje proces prieniku molekúl cukru a citrónu medzi molekuly vody.

Príklady difúzie v prírode

Vďaka difúzii hmyz cíti vôňu kvetov na mnoho kilometrov a lieta zbierať nektár a súčasne opeľuje rastliny. Zvieratá nachádzajú svoju korisť alebo príbuzných jedincov čuchom.