Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение
«Основная общеобразовательная школа № 19»
Информационно-познавательный проект
«О диффузии просто»
Выполнил: Лакман Артем
ученик 7 класса
Наставник: учитель физики и химии
ЛакманТатьянаНиколаевна
2019
Содержание
Введение …………………………………………………………………………..4
Основная часть: знания о диффузии……………………………………….5.6
От чего зависит процесс протекания диффузии? Три агрегатных состояния вещества……………………………………………………………………….7
Влияние явления диффузии на окружающую среду и человека………………………………………………………………………..8
Диффузия в морях и океанах…………………………………………………9
Заключение …………………………………………………………………..10
Список используемой литературы………………………………………….11
Цель: рассмотреть роль диффузии в природе и жизнедеятельности человека, и показать общую значимость этого явления.
Задачи:
Изучение научной литературы по теме диффузия.
Выяснить: от чего зависит процесс протекания диффузии?
Изучитьвлияние явления диффузии на процессы, протекающие в природе, и связанные с жизнедеятельностью человека.
Введение
С явлением диффузии каждый человек встречается еще в раннем детстве. Но объяснение этого процесса я узнал только на уроках физики.
Мне захотелось более подробно изучить это явление.
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. Однако, не у всех людей есть достаточное представление о протекании этого явления.
Актуальность заключается в том, что диффузия одно из самых значимых явлений в физике, имеющее так много в себе того, что мы встречаем повседневно и используем в своё благо. Диффузия играет существенно - важную роль в природе и жизни человека.
Изучение влияния диффузии на жизнедеятельность растений, животных и человека расширит спектр наших знаний о живой природе, продемонстрирует тесную связь физики, биологии, экологии.
Уже в глубокой древности, за 2500 лет до нашего времени, зародилось представление, что все окружающие нас тела состоят из мельчайших частиц, недоступных непосредственному наблюдению. Диффузия это удивительное явление, с которым мы сталкиваемся на протяжении всей нашей жизни. Роль, которую играет диффузия в окружающем нас мире трудно переоценить. Её проявления есть и в природе, и в технике, и в быту. Каждое утро, выпивая кружку чая, мы не догадываемся, что наблюдаем явление диффузии. Ведь именно благодаря этому явлению мы дышим, ощущаем приятные запахи, едим вкусную пищу, источающую чудные ароматы. К сожалению, диффузионные процессы могут оказывать не только положительное, но и негативное влияние на жизнедеятельность растений, животных и человека.
Я заинтересовался этим явлением потому, что это один из важных процессов в жизнеобеспечении людей и живой природы Земли.
Основная часть: знания о диффузии.
Диффузия (от лат. diffusio — распространение, растекание), взаимное проникновение соприкасающихся веществдруг в друга вследствие теплового движения частиц вещества.
Еще одно определение: диффузия - процесс переноса материи или энергии из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией.
Явление диффузии можно объяснить лишь в том случае, если считать, что:
• Все вещества состоят из частиц (молекул, атомов, ионов);
• Между частицами имеются промежутки;
• Частицы вещества находятся в постоянном, хаотическом движении.
Диффузия объясняется так. Сначала между двумя телами чётко видна граница раздела двух сред. Затем, вследствие своего движения отдельные частицы веществ, находящиеся около границы, обмениваются местами. Граница между веществами расплывается.
Проникнув между частицами другого вещества, частицы первого начинают обмениваться местами с частицами второго, находящимися во всё более глубоких слоях. Граница раздела веществ становится ещё более расплывчатой. Благодаря непрерывному и беспорядочному движению частиц этот процесс приводит, в конце концов к тому, что раствор в сосуде становится однородным.
Диффузия – это самопроизвольное выравнивание неоднородной концентрации атомов или молекул разного сорта. Если воду и чернила осторожно налить в тонкую (во избежание конвекции) пробирку, то четкая в начале граница раздела двух жидкостей расплывается, и в конце концов жидкости перемешиваются. Перемешиваются и атомы твердых тел, если тела растворяются друг в друге.
Диффузия происходит в жидкостях, твердых телах и газах. Наиболее быстро диффузия происходит в газах, медленнее в жидкостях, ещё медленнее в твёрдых телах, что обусловлено характером теплового движения частиц в этих средах. Траектория движения каждой частицы газа представляет собой ломаную линию, т.к. при столкновениях частицы меняют направление и скорость своего движения. Столетиями рабочие сваривали металлы и получали сталь нагреванием твердого железа в атмосфере углерода, не имея ни малейшего представления о происходящих при этом диффузионных процессах. Лишь в 1896г. началось изучение проблемы.
Английский металлург Вильям Робертс –Аустин в простом эксперименте измерил диффузию золота в свинце. Он наплавил тонкий диск золота на конец цилиндра из чистого свинца длиной в 1 дюйм (2,45 см), поместил этот цилиндр в печь, где поддерживалась температура около 2000С, и держал его в печи 10 дней.
Потом он разрезал цилиндр на тонкие диски и измерил массу золота, которое продиффундировало в каждый срез свинца.
Оказалось, что к “чистому концу” через весь цилиндр прошло вполне измеримое количество золота. Это еще раз доказывает, что скорость диффузии очень быстро возрастает с повышением температуры. Например, цинк диффундирует в медь при 3000С почти в 100 миллионов раз быстрее, чем при комнатной температуре.
С точки зрения атомного строения вещества проницаемость твердых тел вполне объяснима. В настоящее время мы хорошо представляем себе, что даже наиболее твердое тело – всего лишь довольно слабо связанный набор атомов. В кристаллах, образующих металл, атомы (ионы, молекулы) располагаются в строго определенном порядке. Такое расположение атомов в кристаллах образует кристаллическую решетку. Однако идеальных и полностью застроенных решеток не существует. В них всегда имеются пустые места, которые носят название вакансий или дырок, в которые могут переходить диффундирующие атомы. Эту вакансию атом оставляет после себя, занимая новую вакансию. В нее может перейти соседний атом; итак, путем непрерывных перемещений атом может пройти через кристалл.
От чего зависит процесс протекания диффузии? Три агрегатных состояния вещества.
Существует три агрегатных состояния вещества: твердое, жидкое и газообразное.
Молекулы газов свободны, так как расстояние между молекулами много больше размеров молекул, двигаются с большими скоростями. Молекулы жидкостей расположены так же беспорядочно, как и в газах, но значительно плотнее друг к другу и поэтому взаимодействуют друг с другом сильнее, чем в газах. Каждая молекула, находясь в окружении соседних молекул, ка бы топчется на одном месте и медленно перемещается внутри жидкости. Молекулы твердых веществ расположены в строгом порядке, образовывая пространственную решетку, чем обеспечивается сохранение формы и объема твердого тела. Частицы твердого тела совершают колебания около положения равновесия, которое остается неизменным очень продолжительное время. Т.е., скорость диффузии зависит от того, в каком агрегатном состоянии находятся вещества, а соответственно и от температуры.
Еще одно определение: диффузия ( diffusio - распространение, растекание, рассеивание) - процесс переноса материи или энергии из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией.
Быстрее всего диффузия протекает в газах, например, когда кто-нибудь пролил духи в комнате, то вся комната наполнится запахом духов через несколько минут.
Диффузия в жидкостях протекает медленнее, чем диффузия в газах, нальем в стакан немного медного купороса , сверху добавим воды, сначала между водой и медным купоросом будет видна разница….
В твердых телах также происходит диффузия ,но только еще медленнее. Например, очень гладко отшлифованные пластинки свинца или золота кладут друг на друга и ставят на них груз. Пластинки медленно срастаются.
Влияние явления диффузии на окружающую среду и человека.
Явление диффузии играет большую роль в природе. Так, например, благодаря диффузии поддерживается однородный состав атмосферного воздуха вблизи поверхности Земли. Деревья выделяют кислород и поглощают углекислый газ с помощью диффузии. Корни растений захватывают необходимые для растения вещества из почвенных вод благодаря диффузионному потоку внутрь корней.
На явлении диффузии основаны многие физиологические процессы, происходящие в организме человека: такие как дыхание, всасывание питательных веществ в кишечнике и др.
Диффузия находит широкое применение в различных сферах деятельности человека. На этом явлении основана, например, диффузионная сварка металлов, никелирование. Результатом диффузии может быть выравнивание температуры в помещении при проветривании.
На явлении диффузии основаны соление овощей, варка варения, получение компотов и многое другое.
В общем, диффузия имеет большое значение в природе и жизнедеятельности человека, но это явление также вредно в отношении загрязнения окружающей среды.
На протекание диффузных процессов в природе отрицательное влияние оказывает деятельность человека.
Большую роль играют диффузионные процессы в снабжении кислородом природных водоемов.
Кислород попадает в более глубокие слои воды в водоемах за счет диффузии через их свободную поверхность. Поэтому любое загрязнение поверхности воды, губительно для всего живого в водоеме. Загрязняющие вещества, выбрасываемые в атмосферу из дымовых труб промышленных и энергетических предприятий, выхлопные газы автомобилей, благодаря диффузии, распространяются на большие расстояния. Воздух и земля ещё загрязняется бытовыми отходами. Загрязняющие вещества попадают в пищу, воздух, воду и наносят огромный вред здоровью человека.
Ярким проявлением диффузии, напрямую связанным с экологическими проблемами - это грязный, фактически отравленный выхлопными газами автомобилей, воздух в черте крупных городов, загрязнение отравляющими отходами многочисленных водоёмов, почвы и т.д.
Явление диффузии широко применяется на производстве, в процессах жизнедеятельности человека, животных и растений, в медицине, в полупроводниковом производстве (для создания микросхем).
- именно благодаря диффузии кислород из легких проникает в кровь, из крови в ткани.
- питательные вещества благодаря диффузии из кишечника поступает в кровь.
- вследствие диффузии газов состав воздуха у поверхности Земли однороден.
- диффузия играет существенную роль в питании растений и животных.
-на явлении диффузии основана концентрация продуктов питания.
-явление диффузии используется при извлечении из свеклы на сахарных заводах.
И еще очень многое, что происходит благодаря диффузии.
Диффузия обеспечивает безопасность.
Горючий природный 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 взорвать, например, от зажженной спички. Газ может вызвать и отравление у людей.
Чтобы сделать поступление газа в помещение заметным, на распределительных станциях горючий газ предварительно смешивают с особыми веществами, обладающими резким неприятным запахом, который легко ощущается человеком даже при весьма малой концентрации. Такая мера предосторожности позволяет быстро заметить газа в помещении, если образовалась утечка. Явление диффузии удивительно и имеет большое значение.
4.Диффузия в морях и океанах
Сушу и океан связывают реки, впадающие в моря и несущие различные загрязнители. Не распадающиеся при контакте с почвой химические вещества, такие как нефтепродукты, нефть в результате попадают в реки, а затем в океан. В итоге океан превращается в место сброса «коктейля» из химических веществ и ядов.
Поэтому все серьёзные случаи загрязнения океана связаны с нефтью. В результате широко распространённой практики мытья трюмов танкеров, в океан ежегодно сознательно сбрасывается от 8 до 20 млн баррелей нефти. Раньше такие нарушения часто оставались безнаказанными, но сегодня спутники позволяют собрать необходимые улики и привлечь виновных к ответственности.
Нефть и нефтепродукты — основные загрязнители океанов.
Исследование Северного моря показало, что около 65 % обнаруженных там загрязняющих веществ были принесены реками. Ещё 25 % загрязнителей поступили из атмосферы (включая 7000 т свинца от выхлопов автомобилей), 10 % — от прямых сбросов (в основном сточные воды), а остальное — от сливов с судов.
Крушения крупных танкеров.
Крушение танкера ТоррейКанион в марте 1967 года около Ландс Энд в Великобритании. Согласно подсчётам, тогда в море попало около 106 тысяч тонн нефти.
Крушение танкера АмокоКадиз на бретонском побережье Франции в 1978 году, произошедшее из-за поломки двигателя танкера, в результате разбившегося о скалистый берег. Погибли тысячи перелётных птиц.
В 1989 г. танкер «ЭкссонВальдес» сел на мель в районе Аляски, и нефтяное пятно в результате разлива почти 11 млн. галлонов (ок. 50 тыс. т) нефти растянулось на 1600 км вдоль побережья.
В результате большего разлива нефти в морях и океанах гибнет растительный и животный мир в результате нарушается экосистема Земли.
Заключение
Диффузия играет огромную роль в растительном мире, в пищеварении и дыхании человека. Это явление имеет широкое применение в медицине, в технике, в быту. Напримерв домашних процессах при засолке овощей, стирке вещей (линька), распространение различных ароматов из кухни.
Но, не всегда диффузия благо для человека. Дымовые трубы предприятий выбрасывают в атмосферу углекислый газ, оксиды азота и серы. Избыток углекислого газа в атмосфере опасен для живого мира Земли, нарушает круговорот углерода в природе, приводит к образованию кислотных дождей. Процесс диффузии играет большую роль в загрязнении рек, морей и океанов. Приходится бороться с отрицательным проявлением этого явления, но положительных факторов намного больше и поэтому мы говорим об огромном значении диффузии
Во всех случаях мы наблюдали процесс диффузии. Диффузия – это временный процесс. Продолжительность диффузии зависит от рода вещества. И от температуры: чем выше температура, тем быстрее протекает диффузия. Диффузия протекает во всех трех агрегатных состояниях вещества. В газах диффузия протекает быстрее, чем в жидкостях, а в жидкостях быстрее, чем в твердых телах.
Как вы поняли, процесс диффузии может оказывать на нашу жизнь как положительный, так и отрицательный эффект. Нужно уметь управлять своей жизнью и максимально использовать пользу от этого физического явления, а также минимизировать вред. Теперь вы знаете, в чём сущность такого физического явления, как диффузия. Она заключается во взаимном проникновении частиц благодаря их движению.
Исходя из выше изложенного, можно сделать вывод о том, что явление диффузии является одним из главных общих условий жизнедеятельности растений, животных и человека.
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 Земли
Список используемой литературы
В.А. Чуянов. Энциклопедический словарь юного физика. М.: “Педагогика-Пресс”
Перышкин А.В.Физика 7 класс. – М.: Дрофа, 2016. – 189 с.
Рыженков А. П.Физика Человек окружающая среда. - .:Просвещение,1996.
4.http://www.krugosvet.ru/articles/116/
1011616/0012597g.htm Живая природа
1 859
33 851 
