ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА Диффузия. Экологические аспекты Номинация «Физика»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН

УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ МР ЕРМЕКЕЕВСКИЙ РАЙОН

МОКУ ООШ С.СТАРОТУРАЕВО

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

Диффузия. Экологические аспекты

Номинация «Физика»

Давлетшина Айгуль Ильгизаровна,

обучающаяся 7 класса

МОКУ ООШ с.Старотураево

Руководитель

Самигуллина Гузалия Фанузовна,

учитель физики

МОКУ ООШ с.Старотураево

с. Старотураево

2015 год

Содержание

1. Введение……………………………………………………………….........3

2. Основная часть

1. Роль диффузии в природе……………………………………………….....3

2. Влияние человека на протекание диффузии в природе………………….5

3. Проведенные опыты…. ……………………………… …………………6

1. Заключение. Литература …………………………………………..…….10

2. Приложения………………………………………..…………………… ..11

I. Введение.

Диффузия  играет огромную роль в природе, в быту человека  и  в технике. Диффузионные процессы могут оказывать как положительное, так  и  отрицательное влияние на жизнедеятельность человека  и  животных.

Актуальность  работы  состоит в том, что изучение влияния  диффузии  на жизнедеятельность растений, животных  и  человека расширит наши знания о живой природе, продемонстрирует тесную связь физики, химии, биологии и экологии.

Цели и задачи: изучить материал о роли диффузии в природе и жизнедеятельности человека и провести некоторые опыты, демонстрирующие явление диффузии в природе; провести опрос людей о роли диффузии в природе и проанализировать полученную информацию, сделать выводы о роли диффузии в экологическом равновесии природы, определить степень значимости этого явления для растений, животных, человека.

1. Основная часть.

§1. Роль диффузии в природе.

Диффузия (от лат. diffusio - распространение, растекание, рассеивание) - это явление, при котором происходит взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого.

Явление диффузии играет большую роль в природе. Например, благодаря диффузии поддерживается однородный состав атмосферного воздуха вблизи поверхности Земли. Примером диффузии в газах также является распространение запахов в воздухе. При этом запах распространяется не мгновенно, а спустя некоторое время. Почему же так происходит? Дело в том, что движению молекул пахучего вещества в определённом направлении мешает движение молекул воздуха.

Результатом диффузии может быть выравнивание температуры в помещении при проветривании. Таким же образом происходит загрязнение воздуха вредными продуктами промышленного производства, выхлопными газами автомобилей. Природный горючий газ, которым мы пользуемся дома для приготовления пищи, не имеет ни цвета, ни запаха. Поэтому трудно было бы сразу заметить утечку газа. А при утечке за счет диффузии газ распространяется по всему помещению. Между тем при определенном соотношении газа с воздухом в закрытом помещении образуется смесь, которая может взорваться (например, от зажженной спички). Газ также может вызвать отравление людей. Поэтому чтобы не было негативных последствий, на распределительных станциях газ смешивают с особым веществом, обладающим резким, неприятным запахом, который легко ощущается человеком.

Благодаря явлению диффузии нижний слой атмосферы – тропосфера - состоит из смеси газов: азота, кислорода, углекислого газа и паров воды. При отсутствии диффузии произошло бы расслоение под действием силы тяжести: внизу оказался бы слой тяжелого углекислого газа, над ним – кислород, выше – азот и инертные газы.

Посмотрим на дымовые трубы предприятий и выхлопные трубы автомобилей. Во многих случаях вблизи труб виден дым, а потом он куда-то исчезает. Что с ним происходит? Дело в том, что дым растворяется в воздухе за счет диффузии. Если же дым плотный, то его шлейф тянется довольно долго.

В любом случае, дымят трубы или нет, в атмосферу выбрасывается

одинаковое количество продуктов сгорания при сжигании одинакового количество топлива. Только в одном случае дым виден и вызывает наше беспокойство, в другом случае дым не виден и мы спокойны. Нужно четко понимать, что дымящие и недымящие трубы одинаково вредны для живого мира при большом количестве выбросов. В настоящее время общее количество выбросов газов в атмосферу составляет около 40 млрд. т в год. А избыток углекислого газа опасен для живого мира Земли, нарушает круговорот углерода в природе, приводит к образованию кислотных дождей, потеплению климата из-за парникового эффекта.

Летом, наблюдая за муравьями, мы всегда задумывались над тем, как они

в огромном для них мире узнают дорогу домой. Оказывается, и эту загадку открывает явление диффузии. Муравьи помечают свой путь капельками пахучей жидкости. Благодаря диффузии насекомые за многие километры обоняют аромат цветов и прилетают для сбора нектара, одновременно опыляя растение. А растение растет, цветет для них тоже благодаря диффузии. Ведь мы говорим, что растение дышит и выдыхает воздух, пьёт воду, получает из почвы различные микродобавки.

Экология окружающей среды ухудшается за счет выбросов в атмосферу, в воду химических прочих вредных веществ, и это всё распространяется и загрязняет огромные территории. А вот деревья выделяют кислород и поглощают углекислый газ с помощью диффузии.

Во всех приведенных примерах мы наблюдаем взаимное проникновение молекул веществ, т.е. диффузию. На этом процессе основаны многие физиологические процессы в живых организмах: дыхание, всасывание и др. В общем, диффузия имеет большое значение в природе, но это явление также вредно в отношении загрязнения окружающей среды.

§2. Влияние человека на протекание диффузии в природе.

К сожалению, в результате развития человеческой цивилизации оказывается негативное влияние на природу и процессы, протекающие в ней. Процесс диффузии играет большую роль в загрязнении рек, морей, океанов.

Вследствие явления диффузии воздух загрязняется отходами разных фабрик, из-за него вредные отходы жизнедеятельности человека проникают в почву, воду, а затем оказывают вредное влияние на жизнь и функционирование животных и растений. Увеличивается площадь земель, загрязненных выбросами промышленных предприятий и т.д.

Загрязнение водоемов приводит к тому, что в них исчезает жизнь, а воду, используемую для питья, приходится очищать, что очень дорого. Кроме того в загрязненной воде происходят химические реакции с выделением тепла. Температура воды повышается, при этом снижается содержание кислорода в воде, что плохо влияет на живые водные организмы. Из-за повышения температуры многие реки теперь зимой не замерзают.

В комнатных пылинках благодаря диффузии содержатся частички плесени, молекулы тяжелых металлов, которые содержатся в мебели, отделочных материалах и других квартирных благах цивилизации. Но с легкостью справляются с токсичными веществами, растворенными в воздухе, такие комнатные цветы: нефролепис, диффенбахия, молочай, плющ, пеларгония, сансевиерия. Все это происходит благодаря диффузии.

Всем известный столетник (алоэ) способен снизить количество вредных микробов в 4 раза, а кактус-опунция в 6-7 раз уменьшает численность плесневых грибов в воздухе. Табачный дым, покрытия из линолеума также приносят вред нашему здоровью. Комнатные растения фикус Бенджамина, традесканция, хлорофитум могут поглощать и разлагать токсичные вещества.

§3. Проведенные опыты.

Опыт 1. Наблюдение явления диффузии в жидкости.

Цель: наблюдение явления диффузии в жидкости при различной температуре.

Приборы и материалы: стакан с холодной водой, тарелка с горячей водой, «зеленка», растительное масло.

Описание опыта и полученные результаты.

1. Берем стакан с холодной водой и капнем «зеленку», наблюдаем, как происходит диффузия.

2. Проведем тот же опыт, поставив стакан с холодной водой в тарелку с горячей водой: процесс диффузии происходит быстрее, чем в первом случае.

3. Перед тем, как капнуть воду «зеленку", добавим в нее несколько капель растительного масла: в этом случае диффузия происходит медленнее, чем в первом случае.

Вывод: 1. Диффузия при более высокой температуре происходит быстрее (с повышением температуры увеличивается скорость движения молекул). Поэтому, например, прежде чем сделать укол пациенту, холодный раствор с инъекцией врач немного нагревает до температуры, близкой к температуре человека.

Опыт 2. Наблюдение явления диффузии в газах.

Цель: изучение диффузии газа в воздухе в зависимости от изменения

температуры в помещении.

Приборы и материалы: термометр, электронный секундомер, аммиак.

Описание опыта и полученные результаты.

Измеряли время распространения запаха аммиака в помещении объёмом 4х5х2,2 м при температуре +17°С. Засекалось время от начала распространения запаха аммиака в комнате до получения явной чувствительности у людей, стоящих на расстоянии 4,5м от исследуемого объекта (аммиака). Затем комната проветривалась и через 2 часа после данного эксперимента повысили температуру до 20°С, потом - до 23°С. Опыт повторяли 3 раза. Для всех полученных данных определили среднее арифметическое.

Результаты занесли в таблицу:

Данные таблицы свидетельствуют о том, что скорость распространения запаха аммиака зависит от повышения температуры следующим образом: при повышении температуры с +17°С до 20°С (на 3°С) данный параметр уменьшается на 3,6с. Это свидетельствует о том, что запах распространился быстрее в 1,1 раза. При дальнейшем повышении температуры на +3°С, время уменьшилось на 14.2с, что свидетельствует об ускорении распространения запаха аммиака в 1,4 раза. Таким образом, анализ показателей времени распространения запаха аммиака в помещении объемом 44 м³ показал, что диффузия ускоряется при повышении температуры воздуха в помещении.

Вывод: Чем выше температура газов, тем быстрее происходит диффузия.

При выбросе горячих газов из труб предприятий или из выхлопных труб автомобилей эти вредные для здоровья человека и живых организмов вещества распространяются очень быстро. Летом это происходит еще быстрее.

Опыт 3. Влияние различных веществ на поверхности воды на процесс диффузии.

Цель: изучить, как различные вещества на поверхности воды влияют на скорость испарения воды.

Приборы и материалы: термометры, электронный секундомер, тарелки, теплая вода, бензин, растительное масло.

Описание опыта и полученные результаты.

В тарелки налили воду одинаковой температуры (35°С). Затем первую тарелку оставили без изменения, во вторую налили бензин, в третью – растительное масло. Засекалось время, и каждые 10 мин снимались показания термометров, помещенных в эти жидкости.

Вывод: Наличие различных веществ на поверхности воды может привести к нежелательным экологическим последствиям: рыбы и другие обитатели вод испытывают недостаток кислорода и могут при этом погибнуть.

Социологический опрос.

Цель опроса: привлечь внимание людей к экологической проблеме; узнать, насколько они информированы о ней и что делают на бытовом уровне.

1. Вопросы:

1. Интересуют ли вас вопросы экологии?

2. Как вы думаете, можно ли защитить природу?

3. Готовы ли вы участвовать в улучшении экологии?

4. Хотели бы вы изменить экологию в лучшую сторону?

1. Влияет ли диффузия на экологию?

2. Хотели бы вы получить дополнительные знания об экологии?

( Ответы: А) да; Б) нет; В) затрудняюсь ответить)

2. Методика проведения и анализ результатов.

Я опрашивала людей по заранее составленным вопросам, на которые были даны готовые ответы. Опрос проводился анонимно. Было опрошено 22 ученика 7 - 9 классов и 19 взрослых. Ответы детей и взрослых были отмечены карандашами разных цветов, поэтому их можно было подсчитать.

Результаты опроса показали следующее: проблема экологии больше всего волнует взрослых, потому что они чаще сталкиваются с экологическими проблемами в повседневной жизни. А школьники, как нам показалось, более равнодушны этой проблеме. Это нас огорчило. Следовательно, в школе уделяется мало внимания этой проблеме.

4. Выводы.

1. Взрослые чаще задумываются над проблемой экологии.

2. В школе мало уделяется внимания этой проблеме.

3. Встречаются люди, равнодушные этой проблеме.

1. Рекомендации.

1. Ввести в школьную программу элективные курсы по экологии.

III. Заключение.

Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод о том, что диффузия играет огромную роль в жизни человека, животных и растений, без этого явления жизнь на Земле была бы невозможна. Но, к сожалению, люди в результате своей деятельности часто оказывают негативное влияние на естественные процессы в природе.

И человеку нет необходимости что-то специально делать для улучшения протекания явления диффузии в живой природе. Просто надо исключить загрязнение окружающей среды своей деятельностью, так как по вине человека это явление играет заметную роль в загрязнении рек, морей и океанов, почвы и атмосферы Земли.

Целью этой работы было изучение роли диффузии в экологическом равновесии природы и влияние человека на процессы диффузии. Для этого я изучала литературу, занималась исследовательской деятельностью, провела опрос населения. Это было сделано для того, чтобы люди хранили, ценили нашу природу. Я пришла к выводу, что экологическое воспитание нужно начать с младших классов.

Чтобы внести свой посильный вклад в экологическое воспитание школьников, я хочу выступить с этой работой перед учащимися нашей школы во время декадника по физике для того, чтобы они поняли, как важно бережное отношение к природе и нашей Земле, ведь нам и нашим потомкам жить на ней.

Список литературы.

1. Перышкин А.В. «Физика» , 7 класс.- Москва: Дрофа, 2012г.

2. Рыженков А.П. «Физика. Человек. Окружающая среда», Москва: Просвещение, 2006г.

3. Фадеев Г.А. «Физика и экология». Волгоград, 2003г.

4. Миркин Б.М., Наумова Л.Г. «Экология Башкортостана». - Уфа, «Китап», 2008г.

5. Алексеев С.В. «Практикум по экологии».- Москва, АО МДС, 1996г.

6. Криксунов Е.А. «Экология», Москва, «Дрофа», 1995г.

IV. Приложения

Наблюдение диффузии в холодной воде.

Диффузия в теплой воде.

Влияние различных веществ на поверхности воды на процесс диффузии.