Примеры диффузии в жидкостях и газах. Газы и диффузия. Диффузия в газах

Многочисленные опыты показывают, что молекулы всех тел непрерывно движутся. Рассмотрим один из них.

В стеклянный сосуд наливают водный раствор медного купороса. Этот раствор имеет темно-голубой цвет, он тяжелее воды. Поверх раствора в сосуд очень осторожно, чтобы не смешать жидкости, наливают чистую воду. В начале опыта видна резкая граница раздела между водой и раствором медного купороса.

Сосуд оставляют в покое и продолжают наблюдать за границей раздела жидкостей. Через несколько дней обнаруживают, что граница раздела расплылась. Недели через две граница, отделявшая одну жидкость от другой, исчезает, в сосуде образуется однородная жидкость бледно-голубого цвета (см. цветную вклейку I, внизу ). Значит, жидкости перемешались.

Явление, при котором вещества сами собой смешиваются друг с другом, называют диффузией.

Это явление объясняют так (рис. 16). Сначала обмениваются местами вследствие своего движения отдельные молекулы воды и медного купороса, находящиеся около границы раздела этих жидкостей . Граница становится расплывчатой, так как молекулы медного купороса попадают в нижний слой воды и, наоборот, молекулы воды попадают в верхний слой раствора медного купороса. Затем часть этих молекул обменивается местами с молекулами, лежащими в следующих слоях. Граница раздела жидкостей становится еще более расплывчатой. Так как молекулы движутся непрерывно и беспорядочно, то этот процесс приводит к тому, что вся жидкость в сосуде становится однородной.

В газах диффузия происходит быстрее, чем в жидкостях. Если в комнату внести какое-нибудь пахучее вещество, например нафталин, то очень скоро его запах будет ощущаться во всей комнате. Значит, всюду проникают молекулы нафталина - происходит диффузия. Молекулы нафталина, сталкиваясь с молекулами воздуха и двигаясь во все стороны беспорядочно, разлетаются по комнате во всех направлениях.

Явление диффузии происходит и в твердых телах, но очень медленно. В одном из опытов гладко отшлифованные пластины свинца и золота положили одна на другую и сжали грузом. При обычной комнатной температуре (около 20° С) за 5 лет золото и свинец срослись, взаимно проникнув друг в друга на расстоянии 1 мм. Получился тонкий слой из сплава золота со свинцом.

Диффузия имеет большое значение в жизни человека и животных. Так, например, кислород из окружающей среды благодаря диффузии проникает внутрь организма через кожу человека. Питательные вещества благодаря диффузии проникают из кишечника в кровь животных.

Диффузия происходит и при спайке металлических деталей.

Вопрос. 1. Что такое диффузия? Опишите опыт, в котором наблюдают диффузию жидкостей. 2. Как объясняется диффузия с точки зрения молекулярного строения вещества? 3. При каких процессах и как происходит диффузия в организме человека и животных?

Упражнение. 1. На каком явлении основана засолка огурцов, капусты, рыбы и других продуктов? 2. В воде рек, озер и других водоемов всегда содержатся молекулы газов, входящих в состав воздуха. Благодаря какому явлению попадают эти молекулы в воду?_ Почему они проникают до дна водоема? Опишите, как происходит при этом перемешивание воздуха с водой. 1 2 3

Задание. 1. Налейте в стакан холодной воды и опустите на дно его кусочек марганцовки. Не перемешивая воду, определите, через какое время молекулы марганцовки попадут в верхний слой воды. Объясните наблюдаемое явление. 2. Налейте в два стакана по одинаковому количеству воды. Один из них поставьте в теплое место, другой - в холодное (в холодильник, за окно, в сени ). Через некоторое время опустите на дно каждого стакана по кусочку грифеля от «химического» карандаша (или крупинку марганцовки). Поставьте стаканы на прежние места. Утром и вечером отмечайте положение границы окрашенной и чистой воды в этих двух стаканах. На основании проделанного опыта сделайте соответствующий вывод. 3. Прочтите в конце учебника параграф «Броуновское движение».

Слайд 1

1
В одном мгновенье видеть вечность Огромный мир – в зерне песка, В едином мире – бесконечность И небо в чашечке цветка. У.Блейк

Слайд 2

Молекула – наименьшая частица вещества.
Михаил Васильевич Ломоносов в 1745 году разграничил понятия атом и молекула.
Молекулы состоят из атомов.
Атом – наименьшая частица химического элемента.

Слайд 3

3
Все вещества состоят из мельчайших частиц -молекул
Между этими частицами имеются промежутки

Слайд 4

В природе вещества встречаются в 3-х состояниях: твёрдое, жидкое, газообразное.
Размеры молекулы порядка 10‾¹ºм
Повторим

Слайд 5

Что мешает семикласснику Васе, пойманному директором школы на месте курения, распасться на отдельные молекулы и врассыпную исчезнуть из вида?

Слайд 6

Рука золотой статуи в древнегреческом храме, которую целовали прихожане, за десятки лет заметно похудела. Священники в панике: кто украл золото? Или это чудо, знамение?

Слайд 7

Почему изнашиваются подметки у ботинок, и стираются до дыр локти пиджаков?

Слайд 8

тема урока: Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах.

Слайд 9

Цели и задачи урока
Изчить движение молекул происходящих в различных состояниях вещества Знать механизм протекания диффузии при различной температуре вещества.

Слайд 10

Броуновское движение
1773-1858
Роберт Броун в 1827 году, наблюдая под микроскопом взвесь в виде растительной пыльцой, обнаружил, что частицы находятся в непрерывном движении, описывая сложные траектории.

Слайд 11

Диффузия (лат. diffusio-распространение, растекание, рассеивание). Это явление, при котором происходит взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого.
Схема диффузии через полупроницаемую мембрану
Диффузия

Слайд 12

наблюдается
Диффузия
В газах
В жидкостях
В твердых телах

Слайд 13

Рассмотрим диффузию в газах
Причины и закономерности диффузии

Слайд 14

ГАЗЫ
Распространение запахов возможно благодаря движению молекул веществ. Это движение носит непрерывный и беспорядочный характер. Сталкиваясь с молекулами газов, входящих в состав воздуха, молекулы дезодоранта много раз меняют направление своего движения и, беспорядочно перемещаясь, разлетаются по всей комнате.

Слайд 15

Молекулы вещества находятся в непрерывном и беспорядочном движении
Причина диффузии:

Слайд 16

Ароматические масла, смолы широко используются в парфюмерной промышленности, лечебной ароматерапии, для церковных нужд.
Диффузия газов в газах

Слайд 17

Кого из нас не поражал запах весенней ночи? Мы могли ощущать запахи черемухи, акаций, сирени. Молекулы пахнущего вещества цветов диффундируют в воздух.
Диффузия газов в газах

Слайд 18

Самым многочисленным способом общения насекомых осуществляется с помощью обонятельных химических средств, которые животные используют для своей защиты или привлечения внимания. Передача запахов осуществляется посредством диффузии.
Диффузия газов в газах

Слайд 19

Привлекательные Феромоны, гормоны.
Диффузия газов в газах
Ароматы
Бабочки
Майские жуки
Хорьки
Клопы
Скунсы
Отталкивающие
Репелленты

Слайд 20

Применение диффузии Диффузия в растительном и животном мире
Запах клопов отвратительный, а божьи коровки выделяют желтую пахучую ядовитую жидкость
Осьминог выпускает чернильное пятно, чтобы спрятаться от неприятеля
Отпугивает своих обидчиков скунс

Слайд 21

Порешаем задачи
Задачи любителям биологии. 1. Большинство клопов, божьи коровки, некоторые листоеды вооружились для своей защиты: запах от клопов отвратителен, а божьи коровки выделяют жёлтую ядовитую жидкость. ?? Объясните передачу запахов 2. Рыбы дышат кислородом, растворённым в воде рек, озёр и морей. Какой физический процесс позволяет кислороду из атмосферы попадать в воду?

Слайд 22

Все знают, как полезен репчатый лук. Но при его разрезании мы проливаем слезы. Объясните почему?
Это объясняется явлением диффузии. Причина в летучем веществе лакриматоре, вызывающем слёзы. Оно растворяется в жидкости слизистой оболочки глаза, выделяя серную кислоту, которая и раздражает слизистую оболочку глаза.

Слайд 23

Леса – легкие планеты, помогающие дышать всему живому. Городской воздух содержит много газообразных веществ (угарный газ, углекислый газ, оксиды азота, сера), полученных в результате работы промышленного комплекса, транспорта и коммунального хозяйства. Процесс очищения воздуха лесом можно объяснить диффузией.
Диффузия газов в газах

Слайд 24

Они вообще не имеют органов дыхания. Растворенный в воде кислород всасывается через их кожу, а растворенный углекислый газ выводится наружу тем же путем
Простейшей формой дыхания обладают медузы и черви

Слайд 25

Роль диффузии для человека
Благодаря диффузии кислород из легких пpоникaeт в кровь человека, а из крови – в ткани

Слайд 26

Слайд 27

Почему лёгкие курящего человека отличаются от лёгких некурящего?

Слайд 28

Космонавты отстёгиваются от своих спальных мешков, прикреплённых к стенам космического корабля. При этом расположение «кроватей» имеет принципиальное значение - их крепят в непосредственной близости к вентиляторам, чтобы обеспечивать космонавтам постоянный приток свежего воздуха во время сна. В противном случае работники станции рискуют задохнуться в замкнутом пространстве производимым ими углекислым газом либо будут мучиться мигренями из-за кислородного голодания.

Слайд 29

Природный горючий газ не имеет ни цвета, ни запаха.
Диффузия газов в газах
За счет диффузии газ распространяется по всему помещению, образуя взрывоопасную смесь.

Слайд 30

Мы не раз наблюдали, как от костра, закопченных труб сельских домов, ТЭС валит дым и, поднявших высоко, по мере его подъема перестает быть видимым Это следствие диффузии молекул дыма между молекулами воздуха
Диффузия газов в газах

Слайд 31

Четырехлетняя Маша подкралась у мамы за спиной к зеркалу и вылила себе на голову три флакона французских духов. Как мама, сидя к Маше спиной, догадалась о случившемся?

Слайд 32

Возможна ли диффузия в жидкостях?

Слайд 33

НАШ ЭКСПЕРИМЕНТ
Приглашаем на чай.

Слайд 34

Для приготовления чая используют цветы и листочки некоторых растений: жасмина, розы, липы, душицы, мяты, чабреца и других.
ДИФФУЗИЯ ЖИДКОСТИ В ЖИДКОСТИ

Слайд 35

ДИФФУЗИЯ ЖИДКОСТИ В ЖИДКОСТИ
ЧАЙ
Зелёный
Чёрный
В твёрдом состоянии цвет чая зависит от способа обработки листьев.
Заварка чая основана на диффузии молекул воды и красящего вещества растений.

Слайд 36

ЖИДКОСТИ
1. Молекулы двигаются беспорядочно 2. Молекулы веществ перемешиваются 3. Причина диффузии в жидкостях – движение молекул
Выводы:

Слайд 37

Для насыщения цвета свеклы в воде добавляется уксусная кислота.

Слайд 38

ТВЕРДЫЕ ТЕЛА
В твердых телах расстояния между молекулами совсем маленькие. Они такие же, как размеры самих молекул. Проникновение через такие малые промежутки молекул другого вещества крайне затруднено и поэтому диффузия происходит очень медленно

Слайд 39

Запах соли, запах йода. Непреступны и горды, Рифы каменные морды Выставляют из воды… Ю. Друнина Ежегодно в атмосферу попадает 2 млрд. тонн солей.

Слайд 40

Смог - желтый туман, отравляющий воздух, которым мы дышим. Смог - основная причина дыхательных и сердечных болезней, ослабления иммунитета человека.
ДИФФУЗИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА В ГАЗАХ

Слайд 41

Растут дома; гудят автомобили; Фабричный дым висит на всех кустах; Аэропланы крылья расстелили В облаках
Май. Грозовых туч клочки. Неживая зелень чахнет. Всё моторы и гудки, - И сирень бензином пахнет
Процесс диффузии играет большую роль в загрязнении воздуха, рек, морей и океанов
Вредная диффузия

Слайд 42

ДИФФУЗИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА В ГАЗАХ
Частицы, встречающиеся в городском воздухе. Пыльца растений Микроорганизмы, их споры Сухой песок Угольная пыль Цементная пыль Удобрение Асбест Кадмий Ртуть Свинец Оксид железа Оксид меди
Радиус частиц, мкм 20 – 60 1 - 15 200 - 2000 10 – 400 10 – 150 30 – 800 10 – 200 1-5 0,5-1 1-5 0,1-1 0,1-1

Слайд 43

Пути решения экологической проблемы, связанной с очищением воздуха: 1) фильтры на выхлопных трубах; 2) выращивание растений вдоль дорог и вокруг предприятий, поглощающих вредные вещества.
Диффузия газов в газах
Клен
Липа
Тополь

Несмотря на то, что для твердого тела характерно упорядоченное расположение атомов в кристаллической решетке, перемещение атомов возможно и в нем. Тепловые движения, которые в основном имеют характер малых колебаний, в некоторых случаях приводят к тому, что атомы вовсе покидают свои места в решетке. О возможности таких срывов атомов свидетельствует уже тот факт, что твердые тела могут испаряться. Правда, при испарении отрыв атомов происходит в поверхностном слое, но нет оснований утверждать, что такой отрыв невозможен и внутри тела.

Именно благодаря тому, что атомы покидают свои места в узлах решетки, возникают некоторые дефекты в кристаллах -такие, как дефекты типа Шоттки и Френкеля. С этими срывами атомов и их последующим перемещением в кристалле связана и диффузия в твердых телах.

Так же, как в газах, частицы в твердых телах имеют различные энергии тепловых движений. И при любой температуре имеется определенная часть атомов, энергия которых значительно превосходит среднюю и достаточно велика для того, чтобы они могли покинуть свое место в решетке, и перейти в новое положение. Чем выше температура, тем таких атомов больше, и поэтому коэффициент диффузии с повышением температуры быстро возрастает (по экспоненциальному закону). Но так как число атомов с достаточно большой энергией всегда мало (если температура много ниже температуры плавления), то процесс диффузии в твердом теле оказывается еще более медленным процессом, чем в газах и жидкостях. Например, коэффициент диффузии меди в золото при

300 °С равен Для сравнения укажем, что при диффузии водного раствора метилового спирта в воду а диффузия аргона в гелий идет с Тем не менее диффузия в твердых телах играет большую роль в целом ряде процессов. Она наблюдается как в однокомпонентном (в этом случае говорят о самодиффузни), так и в многокомпонентных веществах, в моно- и в поликристаллах.

Опыт (в частности, исследования с помощью так называемых меченых атомов) показывает, что диффузия в твердых телах осуществляется главным образом следующими тремя способами:

1. Соседние атомы в решетке обмениваются местами в решетке, как это показано на рис. 198. Обмен этот может, например, явиться следствием поворота участвующей в ней пары атомов вокруг средней точки.

2. Атом, находящийся на «своем» месте в узле решетки, покидает его и располагается в междоузлии, а затем мигрирует в междоузлиях (рис. 199).

3. Атомы из узлов решетки переходят в незанятые узлы, так называемые вакансии (рис. 200). Этот последний процесс возможен только в дефектных кристаллах, так как вакансии являются, конечно, дефектами кристалла. Очевидно, что переход атомов на вакантные места эквивалентен перемещению самих вакансий в направлении, обратном направлению движения атомов.

Наиболее важную роль играет, по-видимому, последний механизм диффузии. Для его осуществления в твердом теле должен существовать градиент плотности вакансий, так что атомы (а значит и вакансии) чаще перемещаются в одном направлении, чем в другом. В поликристаллах важную роль играет процесс заполнения вакансий на границах кристалликов (зерен). По-видимому, в процессе создания вакансий, без которых невозможна диффузия, важную роль играют дислокации.

При экспериментальном изучении диффузии в твердых телах исследуемые вещества приводятся в надежный контакт друг с другом и затем длительное время выдерживаются при той или иной температуре опыта. После такой выдержки снимаются последовательно тонкие слои, перпендикулярные к направлению диффузии, и исследуются концентрации продиффундировавших веществ в зависимости от расстояния до места контакта.

В последнее время широко используются искусственные радиоактивные вещества, присутствие которых легко обнаруживается по их излучению.

Этот метод (метод меченых атомов) позволяет исследовать и явление самодиффузии, т. е. диффузии в твердом теле атомов самого этого тела.

Общий закон диффузии в твердых телах - такой же, как в газах и жидкостях. Это - закон Фика, о котором мы не раз упоминали.

Что касается коэффициента диффузии то выражение для него можно получить из соображений, сходных с теми, которые были приведены на стр. 318 в связи с вопросом о диффузии в жидкостях. Ведь диффузия в твердом теле тоже осуществляется скачками атомов из их положений равновесия в узлах кристаллической решетки. Но теперь о дальности скачка можно вполне определенно сказать, что она равна постоянной решетки а.

Необходимо, однако, иметь в виду, что при вэкансионном механизме диффузии атом из узла решетки может совершить скачок только в том случае, - если соседний узел пустует, если он представляет собой вакансию, как это показано на рис. 200. Но даже и при таком соседстве атому необходима добавочная энергия чтобы скачок в вакансию состоялся. Ведь в узле решетки потенциальная энергия атома минимальна. Поэтому любое смещение атома из узла, включая и смещение в соседнюю вакансию, требует добавочную энергию, которую он с некоторой вероятностью может получить в результате флуктуации. Эта вероятность, как всегда, определяется законом Больцмана:

Здесь -энергия, необходимая для скачка из узла решетки, энергия перемещения атома в вакансию.

По соображениям, приведенным на стр. 318, коэффициент самодиффузии в твердом теле может быть записан в виде:

где а - постоянная решетки и среднее время пребывания атома в узле решетки. Это время, очевидно, тем меньше, чем больше вероятность образования вакансии рядом с атомом и чем больше вероятность

того, что атом получит энергию перемещения На стр. 319 мы видели, что вероятность образования вакансии равна Теперь мы видим, что вероятность того, что атом получит энергию равна Поэтому выражение для коэффициента диффузии может) быть записано в виде:

Множитель (так называемый предэкспоненциальный множитель) - постоянная, характерная для данного вещества. Величина равная сумме энергии образования вакансии и энергии перемещения атома в вакансию, называется энергией активации диффузии и тоже является величиной, характерной для вещества.

Коэффициент диффузии в твердых телах очень мал. Для золота, например, при комнатной температуре он порядка Даже вблизи температуры плавления золота он достигает значения лишь в Это показывает, как сильно зависит коэффициент диффузии от температуры. 1

Малость коэффициента диффузии в твердых телах объясняется тем, что для того, чтобы диффузионный скачок атома в вакансию состоялся, необходимо, чтобы практически одновременно произошли два, вообще говоря, маловероятных события: чтобы рядом с атомом образовалась вакансия и чтобы сам атом получил в результате флуктуации энергию, достаточную для скачка.

При других механизмах диффузии, при диффузии одних веществ в другие, коэффициент диффузии вычисляется иначе. Об этом читатель узнает из специальных курсов. Но во всех случаях коэффициенты диффузии по абсолютному значению малы. Так, например, коэффициент диффузии серы в железо даже при температуре, близкой к равен приблизительно Но несмотря на малость коэффициентов диффузии в твердых телах, роль диффузии в твердых телах очень велика. Именно диффузия обеспечивает такие явления и процессы в твердых телах, как отжиг для устранения неоднородностей в сплавах, насыщение поверхностей деталей углеродом, азотом и т. д., спекание порошков и другие процессы обработки металлов.

Диффузия в газах,жидкостях и твердых телах Подготовила: ученица 10 «а» Корякина Анастасия Учитель: Малышева В.И. МКОУ «СОШ №1 пос. Теплое»

Цель работы Узнать что такое диффузия Как она воздействует на окружающую среду Узнать про диффузию в газах и жидкостях Какую пользу и вред приносит диффузия

Движение частиц вещества Мельчайшие частицы любого вещества, будь то газ, жидкость или твердое тело, находятся в постоянном беспорядочном движении. Причем чем быстрее движутся частицы, тем выше температура вещества. Правильность этого предположения подтверждает ряд явлений. Одно из них - диффузия - явление, когда вещества смешиваются сами собой.

Диффузия в жидкостях В жидкостях диффузия протекает медленнее, чем в газах, но если мы нагреем воду, то процесс диффузии ускорится. На принципе диффузии основано перемешивание пресной воды с соленой при в падении рек в моря.

Диффузия применяется и в консервировании

Диффузия в газах Диффузия в газах происходит быстрее, чем в жидкостях, потому что расстояние между молекулами газа заметно больше, и молекулы его могут перемещаться более свободно.

Примером диффузии в газах является распространение запахов в воздухе, но запах распространяется не мгновенно, а спустя некоторое время. Так происходит, потому что движение молекул пахучего вещества в определенном направлении мешает движение молекул воздуха

Деревья выделяют кислород и поглощают углекислый газ с помощью диффузии. Плотоядные животные находят своих жертв тоже благодаря диффузии. Результатом диффузии может быть выравнивание температуры в помещении. 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, инертные газы.

Диффузия в газах Газы. Вот на таком расстоянии молекулы газа находятся друг от друга.

Диффузия в жидкостях Жидкости. На таком расстоянии молекулы жидкости находятся друг от друга.

Диффузия в твердых телах Твердые тела. Расстоянии молекул между твердыми телами.

Вред диффузии Вследствие явления диффузии воздух загрязняется отходами разных фабрик, из-за него вредные отходы жизнедеятельности человека проникают в почву, в воду, а затем оказывают вредное влияние на жизнь и функционирование животных и растений.

Вред диффузии 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 и океанов. В некоторых медицинских исследованиях была показана связь заболеваемости органов дыхания и верхних дыхательных путей с состоянием воздуха.

Вывод Диффузия имеет большое значение в природе, но это явление также вредно в отношении загрязнения окружающей среды.

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Применение педагогических технологий : развивающее обучение, дифференцированное обучение, использование ИКТ.

Задачи урока:

Образовательные: закрепить знание понятий молекулы и атома, порядка размера молекулы; закрепить знания опытных фактов, подтверждающих, что вещества состоят из отдельных частиц, между которыми есть промежутки; ввести понятие диффузии; рассмотреть особенности процесса диффузии в различных средах; изучить специфику явления диффузии в природе и быту.
Развивающие : развивать интерес к естественным наукам; умение исследовать, объяснять, анализировать, сравнивать результаты эксперимента и делать выводы; развивать умение выявлять причинно-следственные связи на примере протекания диффузии в зависимости от физических особенностей агрегатных состояний вещества и температуры; развивать монологическую речь и умение строить ученический диалог.
Воспитательные: формирование мировоззрения об объективности проявления законов физики и познаваемости явлений природы; формирование культуры общения; развитие самостоятельности; умение работать в группах при выполнении домашнего эксперимента.

Оборудование: флакон с духами, сосуд с раствором медного купороса, гуашь, кристаллики калия перманганата, сосуду с холодной и горячей водой; набор кружков (двух цветов) для каждого учащегося, мультимедийный видеопроектор, интерактивная доска; презентации.

Структура урока:

организационный момент (1 мин.)
актуализация опорных знаний (5 мин.)
решение основной задачи урока: новый материал излагает группа учащихся, представляя результаты домашних экспериментов (25 мин.)
первичная проверка усвоения материала (4 мин.)
выходной уровневый контроль: самостоятельная работа (8 мин.)
домашнее задание (2 мин.)

Ход урока

I. Организационный момент.

II. Подготовка к усвоению нового материала.

Мотивация.

Учитель: На предыдущем уроке вы изучили строение вещества и знаете, что все тела состоят из мельчайших частиц. Сегодня наш разговор будет посвящен движению этих частиц. Тема урока: «Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах».

(Запись в тетрадях). Презентация 1 . Слайд 1.

Цели и задачи урока: Слайд 2.

Урок – какое слово интересное!
В нём каждой букве роль отведена,
И каждая, в порядке очерёдности,
Значеньем смысловым наделена:
У – установка к поиску, к познанью,
улыбки педагога и детей.
Р – разума работа, в результате –
создание гипотез и идей.
О – обобщенье сделанное вместе:
очарование понятной новизной.
К – конец урока – свой багаж проверьте:
всё, что узнали каждый взял с собой?

В конце урока каждый должен знать: основные положения МКТ; определение диффузии; особенности процесса диффузии в различных средах, и уметь: – объяснять явление диффузии на основании МКТ.

III. Актуализация опорных знаний.

Повторение пройденного материала учащимися на базе знаний полученных на предыдущих уроках: Слайд 3-4

– Из чего состоят вещества?

– Какие опыты подтверждают, что вещества состоят из мельчайших частиц?

– Как меняется объем тела при изменении расстояния между частицами?

– Кто из ученых разграничил понятия атом и молекула.

– Что такое молекула и атом?

– Что вы знаете о размерах молекул?

– Какие опыты показывают, что частицы вещества очень малы?

– Как определить размер одной молекулы способом рядов и истинный размер молекулы?

– Какие агрегатные состояния вещества вы знаете?

IV. Решение основной задачи урока.

Слайд 5. Источниками физических знаний являются наблюдения и опыты. Значит, для изучения особенностей явления диффузии необходимо выполнить эксперименты.

"Один опыт я ставлю выше 1000 мнений, рожденных воображением" писал М.В. Ломоносов.

1) Демонстрация эксперимента учителем: разбрызгивание духов из флакона в начале класса, а дети встают по мере того, как почувствуют запах.

– Почему все ученики почувствовали запах?

– Почему запах почувствовали не сразу, а спустя некоторое время?

Сделайте вывод. (Дети самостоятельно делают вывод о движении молекул, о проникновении молекул одного вещества между молекулами другого).

Учитель: К числу доказательств того, что молекулы непрерывно и хаотично движутся, описывая сложные траектории, относится явление, которое наблюдал в 1827 году английский ботаник Роберт Броуном, рассматривая под микроскопом взвесь в виде растительной пыльцы. Это явление было названо диффузией. Наблюдается оно в газах, жидкостях и твердых телах. (Запись в тетрадях). Слайд 6-8.

2) Сообщения учащихся о примерах проявления диффузии газов в газах и представление результатов своих наблюдений.

Ученик 1. Слайд 9

Невозможно представить свою жизнь и быт без ароматических запахов. Получаемые ароматические масла и смолы широко используются в парфюмерной промышленности, лечебной ароматерапии, для церковных нужд.

Ученик 2 . Слайд 10 .

Масла получают из лепестков душистых растений. Так для приготовления 1 кг розового масла потребуется более 1.5 т лепестков розы.

Ученик 3. Ароматические смолы для церковных нужд получают из сока ладанного дерева, а для ароматических курений и массажей из смолы деревьев мирра.

Ученик 1. Слайд 11 .

Кому из нас не знакомы запахи сирени, черемухи, акации, сирени. Многие цветы на деревьях и кустарниках не пахнут. (Вопрос учащимся). Чем же можно объяснить перенос запахов? Молекулы пахнущего вещества проникают между молекулами воздуха. Это явление называется диффузией.

Ученик 2 .Слайд 12.

Кто из нас не пил чай, кофе или какао? Обычно они используются в качестве тонизирующих культур. Родина чая – Китай (в Европе он стал известен только в XVII веке), кофе – Африка, а какао – Америка. А знаете ли вы, чем можно объяснить аромат этих напитков? Это явление объясняется диффузией. Молекулы пахнущего вещества этих напитков проникают между молекулами воздуха.

Ученик 3 .Слайд 13-14 .

В живой природе насекомые общаются с помощью обонятельных химических средств, которые используют для привлечения внимания при помощи феромонов и гормонов или для своей защиты отвратительные запахи, используя репелленты. Например: майский жук может определить место нахождения самки на расстоянии 3 км, а бабочки – до 1 км, такие животные как хорьки, скунсы, клопы, муравьи специальными железами выделяют специфические запахи, передача которых осуществляется посредством диффузии.

Ученик 1. Слайд 15.

Средой обитания для многих животных является лес. Леса – легкие планеты, помогающие дышать всему живому. Один гектар леса за год очищает 18 миллионов кубических метров воздуха от углекислого газа, он поглощает 64т других газов и пыли, поставляя взамен миллионы кубических метров кислорода.

Ученик 2 . Как происходит процесс очищения воздуха лесом? Процесс очищения воздуха лесом можно объяснить диффузией. Через устьица кожицы листа углекислый газ из воздуха поступает через межклетники в хлоропласты, где происходит фотосинтез, а образованный кислород выходит таким же путем наружу.

Ученик 3. Слайд 16.

Городской воздух содержит много газообразных веществ (угарный газ, углекислый газ, оксиды азота, сера), полученных в результате работы промышленного комплекса, транспорта и коммунального хозяйства. Кто из нас не наблюдал за дымом от костра, закопченных труб сельских домов, ТЭС валит дым и, поднявших высоко, по мере его подъема перестает быть видимым? Это следствие диффузии молекул дыма между молекулами воздуха.

Ученик 1. Слайд 17.

Природный горючий газ не имеет ни цвета, ни запаха. Можно ли сразу определить утечку газа? За счет диффузии газ распространяется по всему помещению, образуя взрывоопасную смесь. На распределительных станциях газ смешивают с веществом резкого неприятного запаха, который даже при малой концентрации ощутим для безопасности человека.

Ученик 2. Слайд 18.

Существуют пути решения экологической проблемы, связанной с очищением воздуха:

Фильтры на выхлопных трубах.
Выращивание растений вдоль дорог и вокруг предприятий, поглощающих вредные вещества, таких как клен, тополь, липа.

Ученик 3. Слайд 19 . Представляем результаты нашего домашнего эксперимента.

Опыт 1 . Цель: «Наблюдение процесса диффузии молекул воздуха и молекул нашатырного спирта».

Ход эксперимента. Ватку, смоченную нашатырным спиртом, помещали на дно стеклянного сосуда, а смоченную фенолфталеином прикрепили к крышке и накрыли этой крышкой стеклянный сосуд. Уже через несколько секунд ватка, смоченная фенолфталеином, начинала окрашиваться. В результате своего непрерывного и беспорядочного движения молекулы нашатырного спирта и молекулы воздуха в стеклянном сосуде перемешиваются, и смоченная фенолфталеином ватка окрашивается.

Ученик 1. Слайд 20. Представьте, что мы у костра.

Опыт 2 . Цель: «Наблюдение за растворением дыма от костра в воздухе в лабораторных условиях».

Ход эксперимента. Мы подожгли лист бумаги. После его сгорания от обугленной части листа поднимался столб дыма, который становился невидимым по мере его поднятия.

Вывод: процесс диффузии происходит в газах и достаточно быстро.

Ученик 2. Слайд 21.

Опыт 3 . Цель: «Определить время распространения запаха освежителя воздуха и духов в помещении».

Ход эксперимента. 1. Нажать на клапан флакона освежителя воздуха, находясь в дальнем углу комнаты. Его запах по всему помещению распространился уже через 15 секунд. 2. Смочить тампон ваты духами и положить его на подоконник. Запах духов распространился по всей комнате через 40 секунд.

Вывод: процесс диффузии происходит в газах и достаточно быстро.

Ученик 3 . Можно сделать вывод, что диффузия в газах происходит за счет взаимного проникновения молекул одного вещества между молекулами другого за период от нескольких секунд до нескольких минут.

3) Демонстрация эксперимента учителем: а) в сосуде раствор медного купороса, капля гуаши; сверху в сосуды наливаем чистую воду; б) стакан с горячей водой и холодной, бросаем крупинки марганцовки. Спустя некоторый промежуток времени наблюдаем результат.

– Почему вся вода окрасилась не сразу?

– Сравните процесс протекания диффузии в газах и жидкостях.

– Где быстрее растворяется марганцовка? Почему?

Дети делают вывод о протекания диффузии в зависимости от физических особенностей агрегатных состояний вещества и температуры.

4) Сообщения учащимися о примерах проявления диффузии жидкости в жидкости и представление результатов своих наблюдений.

Ученик 4. Слайд 22.

Примером наблюдения диффузии жидкостей в жидкостях служит пчелиный яд – это бесцветная прозрачная жидкость с ароматным запахом, обладающая высокой биологической активностью и оказывающая хорошее действие при лечении ревматизма, язв, бронхиальной астмы, заболеваниях глаз.

Вопрос классу: « Чем можно объяснить высокую биологическую активность пчелиного яда?» Конечно же, протеканием биологических процессов, связанных с движением молекул яда и их взаимодействием с межклеточной жидкостью соединительной ткани.

Ученик 5. Слайд 23-24.

Вспомним исторический факт. В 1638 году посол Василий Старков привёз в подарок царю Михаилу Фёдоровичу от монгольского Алтын-хана 4 пуда сушёных листьев. Это растение называется чаем. Для приготовления чая используют цветы и листочки некоторых растений: жасмина, розы, липы, душицы, мяты, чабреца и других. В твёрдом состоянии цвет чая зависит от способа обработки листьев: зеленый – высушивание в тени, а черный – при термической обработке листьев. Вопрос классу: «На каком явлении основана заварка чая?». Да, на диффузии молекул воды и красящего вещества растений.

Ученик 4. Слайд 25-27 . Наш эксперимент.

Кто из нас не заваривал чай? Мы решили сравнить скорость протекания диффузии при заваривании чая холодной и горячей водой. Процесс диффузии ускоряется с повышением температуры. Чай заваривается почти сразу в горячей воде. А вот в холодной – лишь не менее чем через сутки. При добавлении дольки лимона чай осветляется. Цвет чая коричневый только в нейтральной среде (в воде). Итак, процесс диффузии в жидкостях происходит медленнее, чем в газах.

Ученик 5. Слайд 28.

Для насыщения цвета свеклы в воде добавляется уксусная кислота (например, в борщ). Присутствие в квашеной капусте нарезанных долек свеклы, приводит к окрашиванию ее. Молекулы красящего вещества занимают промежутки между молекулами воды и листьями капусты.

Итак: диффузия в жидкостях происходит за счет взаимного проникновения молекул одного вещества между молекулами другого за период от нескольких минут до нескольких часов, ее скорость протекания зависит от температуры.

5) Сообщения учащихся о примерах проявления диффузии твердого тела в газах, жидкостях и твердых телах и представление результатов своих наблюдений .

Ученик 6. Слайд 29 .

Примером диффузии твердого тела в газах может служить процесс образования запаха йода и соли на берегу моря. Морская вода испаряется, и вместе с капельками воды в атмосферу попадают и частички соли. Капельки воды превращаются в водяной пар, а частички соли остаются в воздухе. Таким образом, ежегодно в атмосферу попадает до 2 млрд. тонн солей.

Ученик 7. Слайд 30-31 .

Другим примером может служить образование смога – желтого тумана, отравляющего воздух, которым мы дышим. В настоящее время проблема смога загрязнений воздуха связана с твёрдыми взвешенными частицами, которые распространяются на большие расстояния. Размеры таких частиц, находящихся в воздухе имеют размеры от 0,1 -2000 мкм. Взвешенные частицы, начиная с кадмия по оксид меди, дает нам автотранспорт, остальные – хозяйственный и промышленный комплексы. Смог является основной причиной дыхательных и сердечных болезней, ослабления иммунитета человека.

Ученик 8. Слайд 33-35.

Примером диффузии твердого тела в жидкостях могут служить процессы соления овощей, грибов, фруктов, капусты. При засолке кристаллики соли распадаются на ионы Na и Cl в водном растворе, беспорядочно движутся и занимают промежутки между порами продуктов питания.

Как не вспомнить приготовление компотов и варенья? В них используется сахар – кристаллическое вещество, которое в воде распадается на молекулы глюкозы и фруктозы и диффундирует между молекулами воды.

Ученик 6. Слайд 36.

В 1747 году европейские учёные установили, что кормовая свёкла содержат сахар. Его было около 1%. Селекционерам потребовалось немало усилий, чтобы получить сорта, пригодные для промышленного производства. Какую роль играет явление диффузии в сахароварении?

Этот процесс достаточно сложен: вымытую свеклу нарезают и кладут в котлы, пропускают через горячую воду. Она диффундирует с молекулами сахара, растворенного в свекле, и из котлов выходит сладким темно-коричневым сиропом, затем его очищают и процеживают. Полученный светлый и прозрачный сок варят, вода испаряется и получается густая сахарная каша. Её отправляют в центрифугу. Белые кристаллики собираются в кучу – это сахарный песок, а жидкость – патока.

Ученик 7. Слайд 37-40 . Наш эксперимент.

Цель: « Наблюдение за растворением кристаллов перманганата калия, сахара, таблетки «Мукалтина» в воде; приготовление солёных огурцов, квашеной капусты, солёной рыбы и сала в домашних условиях».

Ход эксперимента.

Такие твердые тела как кристаллики калия перманганата, кусочки сахара, таблетки «Мукалтина» помещались в холодную и горячую воду. Свежие огурцы заливались горячим соленым рассолом, нашинкованная капуста пересыпалась солью, а свежемороженая семга и кусок жирной части свинины обсыпались солью. Процесс диффузии твердых тел в жидкостях в этих экспериментах проявлялся в интервале от нескольких часов до нескольких дней.

Вывод: процесс диффузии твердых тел в жидкостях происходит медленнее, чем в газах, и зависит от температуры.

Ученик 8. Слайд41-42 . Рассмотрим явление диффузии твердого тела в твердом.

Для придания железным и стальным деталям твердости, износостойкости и предела прочности их поверхности подвергают диффузному насыщению углеродом при температуре 100ºС в течение 5-10 часов (этот процесс называется цементацией). Получается высокоуглеродистая сталь.

Английский металлург Вильям Робертс – Аустин измерил диффузию золота в свинце. Он наплавил тонкий диск золота на свинцовый цилиндр. Поместил этот цилиндр в печь, в которой температура равна 200ºС и держал в печи 10 дней. Затем разрезал цилиндр на тонкие диски и измерил массу золота, которое проникло в каждый срез свинца. Робертс-Аустин также заметил, что свинец и золото проникли друг в друга, когда они плотно прилегали друг к другу. Через весь свинцовый цилиндр прошло вполне измеримое количество золота. При продолжении эксперимента атомы золота равномерно распределялись по всему свинцовому цилиндру.

Экспериментально было установлено, что цинк диффундирует в медь при 300°С почти в 100 миллионов раз быстрее, чем при комнатной температуре, а золото проникает на1мм за 5 лет.

Ученик 6. Слайд 43-44 . Наш эксперимент.

Цель: «Наблюдение явления диффузии между молекулами перманганата калия и воска».

Ход эксперимента. Кристаллы перманганата калия покрыть расплавленным воском. Процесс диффузии в твердых телах происходит медленнее всего. Поэтому результат эксперимента можно было наблюдать лишь через 2 месяца.

Вывод: процесс диффузии в твердых телах происходит очень медленно, от нескольких месяцев до нескольких лет.

Ученик 7. Итак : Скорость протекания диффузии зависит от того, в каком агрегатном состоянии находятся вещества. Наиболее быстро диффузия протекает в газах, медленнее – в жидкостях и очень медленно – в твердых телах.

6) Учитель: Вывод урока (запись в тетрадях). Слайд 45.

Причина диффузии – беспорядочное движение молекул.
Скорость диффузии зависит от того, в каком агрегатном состоянии находятся соприкасающиеся тела.
Диффузия быстро протекает в газах, медленнее в жидкостях и очень медленно в твердых телах.
Процесс диффузии ускоряется с повышением температуры, с уменьшением вязкости среды и размеров частиц.

V. Первичная проверка усвоения материала.

Средний уровень:

В каком рассоле – горячем или холодном – быстрее засолятся огурцы?
Почему ткань, окрашенную недоброкачественной краской, нельзя в мокром состоянии держать в соприкосновении со светлым бельем?

Достаточный уровень:

Почему дым от костра, поднимаясь вверх, быстро перестает быть видимым даже в безветренную погоду?
Будут ли распространяться запахи в герметично закрытом подвальном помещении, где совершенно нет сквозняков?

Высокий уровень:

Открытый сосуд с эфиром уравновесили на весах и оставили в покое. Через некоторое время равновесие весов нарушилось. Почему?
Какое значение имеет диффузия для процессов дыхания человека и животных?

VII. Домашнее задание.

Параграф 9, вопросы к параграфу;
Экспериментальное задание (описать явления диффузии, наблюдаемые дома).
Ответить письменно на вопрос:
- Почему сладкий сироп приобретает со временем вкус фруктов? (средний уровень)
- Почему соленая сельдь, после того как ее оставили на некоторое время в воде, делается менее соленой? (достаточный уровень)
- Почему при склеивании и паянии применяют жидкий клей и расплавленный припой? (высокий уровень)

Учитель: Спасибо за внимание и работу. До свидания.

Список литературы.

Семке А.И. «Нестандартные задачи по физике», – Ярославль: Академия развития, 2007.
Шустова Л.В., Шустов С.Б. «Химические основы экологии». – М.: Просвещение, 1995.
Лукашик В.И. Задачник по физике 7-8кл. – М.: Просвещение, 2002.
Кац Ц.Б. Биофизика на уроках физики. – М.: Просвещение, 1998.
Энциклопедия Физика. – М.: Аванта +, 1999.
Богданов К.Ю. Физик в гостях у биолога. – М.: Наука, 1986.
Енохович А.С. Справочник по физике. – М.: Просвещение, 1990.
Ольгин О.И. Опыты без взрывов. – М.: Химия, 1986.
Ковтунович М.Г. «Домашний эксперимент по физике 7-11 классы». – М.: Гуманитарный издательский центр, 2007.
Internet-ресурсы.