Исследовательская работа по теме "Диффузия вокруг нас". Диффузия вокруг нас реферат

Проект на тему "Диффузия вокруг нас"

Министерство образования и науки Российской Федерации

Муниципальное образовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 4 г.Жирновска»

Проект

«Диффузия вокруг нас.»

Подготовила ученица 7 классаКалашникова Дарья.

Руководитель – учитель физики Немухина Е.С.

Жирновск 2014 г.

Содержание:

1.Введение.

2. Теоретическое изучение явления диффузии.

3. Проведение физических опытов в домашних условиях.

4. Заключение.

1.Введение

С явлением диффузии каждый человек встречается еще в раннем детстве. Но объяснение этого процесса я узнала только на уроках физики.

Мне захотелось более подробно изучить это явление.

Итак, я сформулировала цель проекта: исследовать взаимодействие веществ, находящихся в различных агрегатных состояниях. Доказать, что диффузия зависит от температуры.

Объектом исследования является явление диффузии

Предмет: постановка опытов по физике с использованием подручных средств.

В соответствии с целью, объектом и предметом исследования были определены задачи проекта:

• сбор информации;

• проведение опытов;

• создание программного продукта (мультимедийной презентации).

В работе над проектом применялись следующие методы исследования:

1.теоретический анализ

2.эксперимент

3.наблюдение

2. Теоретическое изучение информации о диффузии.

Как известно, молекулярно-кинетическая теория вещества основывается на ряде классических опытов, в числе которых находятся и опыты по диффузии в газах. Жидкостях и твердых телах. Под диффузией в самом простом случае обычно понимают взаимное проникновение соприкасающихся веществ друг в друга, происходящее вследствие беспорядочного движения частиц вещества.

Диффузия происходит в газах, жидкостях и твердых телах. Наиболее быстро это явление происходит в газах, медленнее в жидкостях, в твердых телах еще медленнее. Это обусловлено характером теплового движения частиц в этих средах.

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 (лат. diffusio — распространение, растекание, рассеивание) — процесс переноса материи или энергии из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией.

3. Проведение физических опытов в домашних условиях.

Во время своей исследовательской работы я провела ряд опытов.

Я брала следующие вещества кофе, сахар, стиральный порошок, йод, чай. И получила следующие результаты. В холодной воде вещества растворялись гораздо медленнее, чем в горячей воде. Соответственно можно сделать вывод, что диффузия зависит от температуры. Вывод: скорость диффузии увеличивается с ростомтемпературой, так как увеличивается скорость движения молекул.

4. Заключение.

Как оказалось, температура – это не единственный фактор, от которого зависит скорость протекания диффузии. Если налить воду в U-образную трубку, в одном колене размешать немного чернил, и поместить два провода, подсоединенные батарейке с напряжением в 4,5 В таким образом, чтобы отрицательный электрод был помещен в раствор чернил, то процесс окрашивания воды происходит довольно быстро. Через 3 часа вода будет равномерно окрашена в обоих коленах трубки. Этот процесс называется электрофорезом. Электрофорез - широко распространенный и давно применяемый метод физиотерапии, при котором на организм оказывается одновременное воздействие постоянным током и лекарственными веществами.

Диффузия играет огромную роль в растительном мире, в пищеварении и дыхании человека. Это явление имеет широкое применение в медицине, в технике, в быту. Например в 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.

Литература.

1. Учебник физики Л.Э.Генденштейн 7 класс, 2013 г.

2. Учебник физики А.В.Перышкин 7 класс, 2010 г.

3. Сайты интернета.

infourok.ru

Проект по физике «Диффузия вокруг нас.»

Проект по физике

« Диффузия вокруг нас.»

Выполнила:ученица 11 классаПавлова ДарьяАлександровнаРуководитель:Трескова М.В.

2015г. Содержание

I. Введение  

1.1.Определение диффузии

1.2.История открытия

II. Явление диффузии, его сущность

2.1.Описание процесса диффузии

2.2.Объяснение явления диффузии

2.3. Закономерности протекания диффузии

III. Значение диффузии

3.1.Роль диффузия в природе.                                                                

3.2.Роль диффузии в получении растворов.

3.3.Диффузия и безопасность человека.3.4.Применение диффузии в медицине. Аппарат «искусственная почка»

3.5.Осмос. Практическое применение осмоса

3.6.Применение диффузии в технике и в повседневной жизни

3.7.Вредное проявление диффузии                                                                                                   

IV. Практическая часть.

4.1.Проведенные опыты          V. Заключение                                                                                

VI.Список использованной литературы                         

Введение.

В нашей повседневной жизни мы иногда не замечаем некоторых физических явлений. Например, кто-то открыл флакон с духами, и мы, даже находясь на большом расстоянии, почувствуем этот запах. Поднимаясь по лестнице к своей квартире, мы можем ощутить запах пищи, приготовленной дома. Мы опускаем в стакан с горячей водой пакетик с заваркой для приготовления чая, и даже не замечаем, как заварка окрашивает всю воду в чашке.Итак, как вы догадались, в моей работе я  речь пойдет о диффузии.

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

Цель работы: изучение процесса диффузииобъяснения ее значимости в нашей жизни, наблюдение ее проявленийописание полезных и вредных свойствописание значимости этого процесса в нашей жизниЗадачи работы:расширить наши знания объяснить процесс диффузиидоказать существование данного процессарассказать о том, где можем наблюдать диффузиювыявить свойства диффузии.Значимость работы. Практическая значимость моей исследовательской работы заключается в том, что полученные результаты помогут в изучении данной темы в школе, привлечет большее внимание школьников к этому физическому процессу.

Открытие диффузии.В 1827 Броун проводил исследования пыльцы растений. Он, в частности, интересовался, как пыльца участвует в процессе оплодотворения. Как-то он разглядывал под микроскопом выделенные из клеток пыльцы североамериканского растения Clarkia pulchella (кларкии хорошенькой) взвешенные в воде удлиненные цитоплазматические зерна. Неожиданно Броун увидел, что мельчайшие твердые крупинки, которые едва можно было разглядеть в капле воды, непрерывно дрожат и передвигаются с места на место. Он установил, что эти движения, по его словам, «не связаны ни с потоками в жидкости, ни с ее постепенным испарением, а присущи самим частичкам».

Наблюдение Броуна подтвердили другие ученые. Мельчайшие частички вели себя, как живые, причем «танец» частиц ускорялся с повышением температуры и с уменьшением размера частиц и явно замедлялся при замене воды более вязкой средой. Это удивительное явление никогда не прекращалось: его можно было наблюдать сколь угодно долго. Поначалу Броун подумал даже, что в поле микроскопа действительно попали живые существа, тем более что пыльца – это мужские половые клетки растений, однако так же вели частички из мертвых растений, даже из засушенных за сто лет до этого в гербариях. Тогда Броун подумал, не есть ли это «элементарные молекулы живых существ», о которых говорил знаменитый французский естествоиспытатель Жорж Бюффон (1707–1788), автор 36-томной Естественной истории. Это предположение отпало, когда Броун начал исследовать явно неживые объекты; сначала это были очень мелкие частички угля, а также сажи и пыли лондонского воздуха, затем тонко растертые неорганические вещества: стекло, множество различных минералов. «Активные молекулы» оказались повсюду: «В каждом минерале, – писал Броун, – который мне удавалось измельчить в пыль до такой степени, чтобы она могла в течение какого-то времени быть взвешенной в воде, я находил, в больших или меньших количествах, эти молекулы».

Надо сказать, что у Броуна не было каких-то новейших микроскопов. В своей статье он специально подчеркивает, что у него были обычные двояковыпуклые линзы, которыми он пользовался в течение нескольких лет. И далее пишет: «В ходе всего исследования я продолжал использовать те же линзы, с которыми начал работу, чтобы придать больше убедительности моим утверждениям и чтобы сделать их как можно более доступными для обычных наблюдений».

Дальнейшие исследования диффузии.

Ж.Нолле (1748)- Открытие диффузии жидкости сквозь перегородку.Ж.Нолле (1748)- Открытие осмоса.

Осмос-процесс односторонней диффузии через полупроницаемую мембрану молекул растворителя в сторону большей концентрации растворённого вещества (меньшей концентрации растворителя). А.Фик (1855)- Закон диффузии.

Й.Стефан (1871)- Теория диффузии газов

Дж. Максвелл (1866)- Теория переноса в общем виде (диффузия, теплопроводность, внутреннее трение)

К.Нейман (1872)- Предсказание термодиффузии

Б.Феддерсен (1873)- Открытие термодиффузии.

Явление диффузии, его сущность. Как мы знаем, молекулы любого вещества находятся на некотором расстоянии друг от друга и беспрерывно хаотично движутся. Именно поэтому отдельные молекулы ,например аммиака , хаотично перемещаясь, проникают в промежутки между молекулами воздуха, сталкиваются с ними и, таким образом, перемещаются все дальше и дальше от источника, т.е. от открытой пробирки с аммиаком. Это движение носит непрерывный и беспорядочный характер. Сталкиваясь с молекулами газов, входящих в состав воздуха, молекулы аммиака много раз меняют направление своего движения и, беспорядочно перемещаясь, разлетаются по всей комнате. Это и есть явление диффузии. 

Диффузия в газах и жидкостях происходит легче и быстрее, чем диффузия в твердых телах, так как молекулы в газах и жидкостях, соответственно, движутся свободнее, и расстояние между ними больше, чем в твердом теле. 

Движения частиц при диффузии совершенно случайны, все направления смещения равновероятны.Так как частицы движутся и в газах, и в жидкостях, и в твердых телах, то в этих веществах возможна диффузия. Диффузия – перенос вещества, обусловленный самопроизвольным выравниванием неоднородной концентрации атомов или молекул разного вида. Если в сосуд впустить порции различных газов, то через некоторое время все газы равномерно перемешиваются: число молекул каждого вида в единице объёма сосуда станет постоянным, концентрация выравнивается.

Диффузия объясняется так. Сначала между двумя телами чётко видна граница раздела двух сред (рис.1а). Затем, вследствие своего движения отдельные частицы веществ, находящихся около границы, обмениваются местами.

Граница между веществами расплывается (рис.1б). 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 (рис.1в).

а б вРис.1. Объяснение явления диффузии. Скорость диффузии растет с увеличением температуры. Обратимся к опыту. В двух стаканах налита вода, но в одном холодная, а в другом – горячая. Опустим одновременно в стаканы пакетики с чаем. Нетрудно заметить, что в горячей воде чай быстрее окрашивает воду, диффузия протекает быстрее. Скорость диффузии увеличивается с ростом температуры, так как молекулы взаимодействующих тел начинают двигаться быстрее.

Наиболее быстро диффузия происходит в газах, медленнее в жидкостях и медленнее всего в твёрдых телах. Дело в том, что в газах и жидкостях основной вид теплового движения частиц приводит к их перемешиванию, а в твердых телах, в кристаллах, где атомы совершают малые колебания около положения узла решётки, нет.

Значение диффузии.

Роль диффузии в природе. 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.  

С помощью диффузии происходит распространение различных газообразных веществ в воздухе: например, дым костра распространяется на большие расстояния. Результатом этого явления может быть выравнивание температуры в помещении при проветривании. Таким же образом происходит загрязнение воздуха вредными продуктами промышленного производства и выхлопными газами автомобилей. Природный горючий газ, которым мы пользуемся дома, не имеет ни цвета, ни запаха. При утечке заметить его невозможно, поэтому 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 тяжёлого углекислого газа, над ним – кислород, выше – азот инертные газы.

В небе мы тоже наблюдаем это явление. Рассеивающиеся облака – тоже пример диффузии и как точно об этом сказано у Ф.Тютчева: «В небе тают облака…»

В жидкостях диффузия протекает помедленнее, чем в газах, но этот процесс можно ускорить, с помощью нагревания. Например, чтобы быстрее засолить огурцы, их заливают горячим рассолом. Мы знаем, что в холодном чае сахар растворится медленнее, чем в горячем.

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 находят себе пищу. Бабочки, порхая меж растений, всегда находят дорогу к красивому цветку. Пчелы, обнаружив сладкий объект, штурмуют его своим роем.

А растение растет, цветет для них тоже благодаря диффузии. Ведь мы говорим, что растение дышит и выдыхает воздух, пьет воду, получает из почвы различные микродобавки.

Плотоядные животные находят своих жертв тоже благодаря диффузии. Акулы чувствуют запах крови на расстоянии нескольких километров, также как и рыбы пираньи.

Экология окружающей среды ухудшается за счёт выбросов в атмосферу, в воду химических и прочих вредных веществ, и это всё распространяется и загрязняет огромные территории. А вот деревья выделяют кислород и поглощают углекислый газ с помощью диффузии.На принципе диффузии основано перемешивание пресной воды с соленой при впадении рек в моря. Диффузия растворов различных солей в почве способствует нормальному питанию растений.

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

Роль диффузии в получении растворов.

Физическая теория  растворов была предложена В. Оствальдом (Германия) и С. Аррениусом (Швеция). Согласно этой теории частицы растворителя и растворенного вещества (молекулы, ионы) равномерно распределяются по всему объему раствора вследствие процессов диффузии. При этом между растворителем и растворенным веществом отсутствует химическое взаимодействие. То есть процессы диффузии в газах, жидких гелях широко применяются в химии. Например, для получения растворов, для обогащения воздуха кислородом в металлургической промышленности. Диффузия лежит в основе многих технологических процессов: адсорбции, сушки, экстрагирования, мембранных методов разделения смесей и др.

Пронаблюдаем, как легко происходит диффузия между воздухом и бурым газом (оксидом азота (NO2)). Возьмем колбу и на дно поместим медные опилки (рис.2а), а затем прильем раствор концентр. HNОз (рис.2б). В колбе протекает реакция, в результате которой выделяется бурый газ (NO2)(рис.2в):

Сu + 4НNО3 → Сu(NО3)2 + 2NO2↑+ 2h3O

(конц.)

медные раствор (NО2)

опилки НNО3

а б в Рис.2. Диффузия между воздухом и бурым газом (оксидом азота (NO2).

Диффузия и безопасность человека.Горючий природный газ, используемый в быту для приготовления пищи, не имеет ни цвета, ни запаха.Чтобы сделать поступление газа в помещение заметным, горючий газ предварительно смешивают с резко пахнущими веществами. Это позволяет быстро заметить наличие утечки газа в помещении.

Применение диффузии в медицине. Аппарат «искусственная почка»

Боле 30 лет назад немецкий врач Вильям Кольф применил аппарат «искусственная почка». С тех пор он применяется: для неотложной хронической помощи при острой интоксикации; для подготовки больных с хронической почечной недостаточностью к трансплантации почек; для длительного (10-15 лет) жизнеобеспечения больных с хроническим заболеванием почек. Искусственная почка — это аппарат, предназначенный для выведения из крови человека токсинов, скапливающихся в почках при их тяжелом поражении — обычно это хроническая и острая формы недостаточности почек.

Работа аппарата основывается на принципах диализа — это выведение низкомолекулярных веществ из коллоидных растворов благодаря диффузии и разнице между осмотическим давлением с двух сторон целлофановой полупроницаемой мембраны.

Гемодиализ — это наиболее популярный метод проведения лечения запущенных форм недостаточности почек. Такая процедура позволяет человеку продолжать вести активный образ жизни, несмотря на неполноценную работу почек.

Осмос. Практическое применение осмоса.Осмос - просачивание жидких веществ сквозь животные или растительные перепонки, ткани. Когда в одном объеме находятся два газа, они быстро смешиваются. То же самое происходит и с жидкостями. Например, капля чернил придаст слабую окраску целому литру воды. При осмосе соединение происходит через мембраны, такие, как тонкие стенки корешков растений или стенки кишечника. Мембраны замедляют соединительный процесс, но не останавливают его. При осмосе мембраны живых организмов пропускают одни вещества и задерживают другие. Это определяется частично строением самих веществ. Ученые считают, что при осмосе растворенные частицы вещества проникают между молекулами мембраны. Частички раствора при контакте с мембраной давят на нее и создают так называемое «осмотическое давление» . Та сторона, где присутствует больше частичек растворенного вещества, обладает и большим осмотическим давлением, поэтому движение происходит из участков с высоким давлением к участкам с пониженным давлением. Но движение осуществляется в обоих направлениях, так как мембраны пропускают вещества в обе стороны. В нашем организме, например, мембраны кровеносных сосудов постоянно пропускают вещества в обе стороны. Таким образом, переваренная пища поступает в кровь, а двуокись углерода выводится из крови через легкие.

Практическое применение осмоса. Мембранные методы разделения основаны на различной скорости прохождения компонентов раствора или газовой смеси через полупроницаемую мембрану за счёт разницы концентрации, давления, температуры или электрического потенциала по обе стороны мембраны. Мембранные методы разделения применяются для опреснения солёных и очистки сточных вод, получения особо чистой воды, разделения углеводородов, концентрирования растворов, в том числе пищевых продуктов, биологически активных веществ, обогащения воздуха кислородом. Полупроницаемые мембраны изготовляют в виде пористых плёнок, пластин, полых нитей из полимеров, стекла, металлов. Обратный осмос используется при гиперфильтрации – метода концентрирования или уменьшения засоленности растворов, заключающийся в подаче их на полупроницаемую мембрану. Мембрана пропускает растворитель и полностью или частично задерживает растворенное вещество. Обратный осмос применяется для опреснения солёных и очистки сточных вод, разделения трудноразделимых смесей, смещения равновесия химических реакции.

В настоящее время во всем мире действует свыше 2000 заводов по опреснению воды.

Применение диффузии в технике. Явления диффузии широко используются в технике. Например, при извлечении сахара из свеклы последнюю мелко нарезают и помещают в специальные металлические сосуды ( диффузоры), через которые проходит ток горячей воды. Находящийся в свекле сахар диффундирует при этом в протекающую воду. Из полученного раствора выделяют кристаллический сахар. 

Применение в повседневной жизни.Явление диффузии можно наблюдать дома достаточно часто: когда пользуемся аромолампой с эфирными маслами или спреями для тела или для ног, духами, распыляем средства для уничтожения в помещении комаров и мух, когда что-то склеиваем или когда пьем чай или кофе. В кружке чай с сахаром и кусочком лимона. Мы перемешиваем ложечкой горячую воду - это ускоряет процесс проникновения молекул сахара и лимона между молекулами воды. Также засолка, маринование, компоты – это все тоже благодаря диффузии.

Вредное проявление диффузии.                                                                                                  

Не всегда диффузия благо для человека. К сожалению, необходимо отметить и вредные проявления этого явления. Дымовые трубы предприятий выбрасывают в атмосферу углекислый газ, оксиды азота и серы. В настоящее время общее количество эмиссии газов в атмосферу превышает 40 миллиардов тонн в год. 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. Годовой сброс производственных и бытовых стоков в мире равен примерно 10 триллионов тонн. Загрязнение водоёмов 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 для водных организмов. Из-за повышения температуры воды многие реки теперь зимой не замерзают. Для снижения выброса вредных газов из промышленных труб, труб тепловых электростанций устанавливают специальные фильтры. Для предупреждения загрязнения водоемов необходимо следить за тем, чтобы вблизи берегов не выбрасывался мусор, пищевые отходы, навоз, различного рода химикаты. Мы видим, как велико значение диффузии в неживой природе, а существование живых организмов было бы невозможно, если бы не было этого явления. К сожалению, приходится бороться с отрицательным проявлением этого явления, но положительных факторов намного больше и поэтому мы говорим об огромном значении диффузии в природе.

Проведенные исследования

Опыт № 1 Наблюдение явления диффузии в жидкости.

Цель: наблюдение диффузии в жидкости, влияние температуры на протекание диффузии.Приборы и материалы: стакан с холодной водой, раствор «зеленки», тарелка с горячей водой, пипетка.Описание опыта и полученные результаты: а) в стакан с водой капнули «зеленку» и пронаблюдали, как происходит процесс диффузии;б) провели этот же опыт, поставив стакан с водой в тарелку с горячей водой, процесс произошел гораздо быстрее, чем в первом случае

Вывод: проведя опыт, мы обнаружили, что диффузия наблюдается в жидкостях и с увеличением температуры скорость данного процесса увеличивается.

Опыт № 2 Наблюдение явления диффузии в газах.

Цель: наблюдение диффузии в газах.Приборы и материалы: флакон духов с пульверизатором, воздух.Описание опыта и полученные результаты:а) разбрызгиваем духи;б) распространения запаха по всей комнате. Вывод: проведя опыт, мы обнаружили, что диффузия наблюдается в газах.

Опыт № 3 Наблюдение явления диффузии в твердых телах.Цель: наблюдение диффузии в твердых телах.Приборы и материалы: яблоко, раствор «зеленки», пипетка.Описание опыта и полученные результаты:а) разрезаем яблоко, «капаем зеленкой» на одну половинку яблокаб) наблюдаем, как пятно расплывается по поверхности

Вывод: в ходе данного опыта мы пронаблюдали диффузию в твердых телах, заметили, что этот процесс протекает в твердых телах намного медленнее, чем в газах и жидкостях.

Заключение. В ходе данной исследовательской работы можно сделать вывод о том, что диффузия играет огромную роль в жизни человека и животных.

Природа широко использует возможности, заложенные в процессе диффузионного проникновения. Диффузия играет важнейшую роль в поглощении питания и насыщении кислородом крови, в воздухе которым мы дышим, всюду мы видим проявление всемогущей и универсальной диффузии.

Изучая диффузию, мы пришли к выводу, что она присутствует во всех сферах жизнедеятельности человека, без этого явления жизнь на Земле была бы невозможна.

Список использованной литературы .                     

1. Перышкин А.В. Физика. 7 кл. – 14-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2010. 2.Кошкин И.И, Ширкевич М.Г. Справочник по элементарной физике. - М.: Наука, 1980.3. Трофимова Т.И Курс физики. - М.: Высшая школа, 1990.4. Яворский Б.М, Детлаф А.А Справочник по физике. - М.: Наука, 1985.5. Шаталов В.Ф. Физика на всю жизнь. М.-Спб, 2003.6. О. Ф. Кабардин, С. И. Кабардина. Физика 7 класс. М., 2011.7. Н. К. Мартынова, Физика 7—9. М., 2011.

publekc.ru

Исследовательская работа «Диффузия вокруг нас».

МБОУ «Псковская общеобразовательная школа – интернат»

Исследовательская работа

«Диффузия вокруг нас».

Работу выполнила: Дмитриева Екатерина

ученица 7 «а» класса

                                                                     Руководитель: Истомина Е.А.

учитель физики .

                                                            г. Псков

2015г.

Оглавление

 Введение

1.  Явление диффузии.
2. Виды диффузии.

1. Диффузия в газах.
2. Диффузия в жидкостях.
3. Диффузия в твёрдых телах.

3. Примеры проявления диффузии в природе и технике.

1. Диффузия в растительном и животном мире.
2. Роль диффузии в пищеварении и дыхании человека.
3. Диффузия и техника.
4. Вред диффузии.

4. Заключение
5. Используемая литература.

Введение

Явление диффузии мы наблюдаем  каждый день,  когда подходим к школьной столовой и  слышим приятные ароматы готовых блюд, когда наливаем заварку в кипяток или смешиваем краски на уроке изобразительного искусства,  и  даже когда что-то сгорает у хозяйки на плите, и запах чувствуется повсюду, причиной всему –диффузия. В морях и океанах, на производстве и в атмосфере- везде можно наблюдать это явление. Человеку нужны знания о диффузии, чтобы делать новые открытия и изобретения.

Актуальность  работы заключается  в том, что изучение  влияния  диффузии  на жизнедеятельность растений, животных  и  человека позволит расширить  наши знания о живой природе, покажет тесную связь таких наук, как физика, биология, экология, медицина. Меня заинтересовала эта тема и я решила узнать больше об этом явлении.

Объект исследования – окружающая среда и человек 

Предмет исследования – явление диффузии

Цель: расширить знания о диффузии, рассмотреть связь  диффузии с окружающей природой и  жизнью человека, доказать  значимость этого явления, обобщить полученные знания и сделать выводы.

Задачи:

1. Изучить материал о роли  диффузии  в природе  и  жизнедеятельности человека.

2. Провести некоторые опыты, характеризующие закономерности протекания  диффузии .

3. Проанализировать полученную информацию о явлении  диффузии , а также определить степень значимости этого явления для растений, животных, человека.

Методы:

1.Изучение литературы по данной теме 2.Анализ  и  обработка материала о значимости явления  диффузии 3. Экспериментально – практический.

1. Явление  диффузии. 

Диффузия  (от лат. Diffusio — распространение, растекание, рассеивание) - это явление, при котором происходит взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого, приводящее к самопроизвольному выравниванию их концентраций по всему занимаемому объёму. В русском языке можно найти пословицы, которые отражают суть этого явления.

1. Ложка дёгтя в бочке мёда.

2  Нарезанный лук пахнет и жжёт глаза сильнее

3. Овощной лавке вывеска не нужна.

4   Волка нюх кормит

Явление диффузии можно объяснить на основе молекулярно – кинетической теории, а именно: все вещества состоят из мельчайших частиц, между частицами существуют промежутки и частицы находятся в движении. Для того, чтобы произошла диффузия между веществами, необходимо их тесное соприкосновение.

Чтобы разобраться в сути этого явления, я провела несколько нехитрых экспериментов.

2. Виды диффузии.

 Частицы, из которых состоит вещество движутся  и  в газах,  и  в жидкостях,  и  в твердых телах, поэтому во всех этих веществах возможна  диффузия.   Однако скорость протекания данного явления для них различна. Для подтверждения данного факта был проведен эксперимент.

 Эксперимент №1. 

Одновременно с помощниками мы совершили три действия: разрезали лимон, опустили в стакан с водой  пакетик чая  и  на срез сырой картофелины насыпали несколько кристалликов марганцовки.

Цель: Установить, как зависит скорость диффузии от рода вещества.

В результате наблюдений было установлено, что запах лимона распространился по комнате за несколько секунд, немногим более потребовалось времени для того, чтобы чай окрасил воду, а молекулы перманганата калия только на несколько миллиметров диффундировали в картофель за пару часов. Полученные результаты свидетельствуют о том, что  диффузия  протекает быстрее в газах, чуть медленнее в жидкостях  и  очень медленно в твердых телах. Дело в том, что в газах  и  жидкостях основной вид теплового движения частиц приводит к их перемешиванию, а в твердых телах, в кристаллах, где атомы совершают малые колебания около положения узла решётки, нет.

Эксперимент №2.

Наблюдение диффузии в воде и влияние температуры на скорость движения молекул.

Цель: Выяснить, что скорость диффузии зависит от температуры смешиваемых веществ?

Приборы и материалы: Два стакана с водой; два пакетика с чаем.

Выполнение работы:  Налила в оба стакана до половины воду.

Опустила в оба стакана по пакетику чая. Один оставила в комнате, другой поставила в холодильник.

В результате наблюдений сделала вывод, что процесс  диффузии  ускоряется с повышением температуры, так как увеличивается скорость движения молекул.

Эксперимент №3.Мы рассчитали, с какой скоростью распространяется запах духов в классной комнате. Расстояние между учениками, проводившими эксперимент 4 м. Зафиксировали с помощью секундомера время, за которое запах духов распространится на данное расстояние – 5 с. Скорость равна 0,8 м/с.

Возникает вопрос, почему же запах в комнате распространяется не мгновенно, а через некоторое время. Дело в том, что движению пахучего вещества в определенном направлении мешает движение молекул воздуха. Молекулы духов  на своем пути сталкиваются с молекулами газов, которые входят в состав воздуха. Они постоянно меняют направление движения  и, беспорядочно перемещаясь, разлетаются по комнате.

3. Проявления  диффузии в природе и технике.

3.1. Диффузия в растительном и животном мире.

Явление  диффузии  играет большую роль в природе. Так, например, благодаря  диффузии  поддерживается однородный состав атмосферного   воздуха вблизи поверхности Земли. Нижний слой атмосферы – тропосфера – состоит из смеси газов: азота, кислорода, углекислого газа  и  паров воды. Согласно законам физики под действием силы тяжести более тяжёлый газ, такой как углекислый находился бы в нижних слоях атмосферы, над ним кислород, а более лёгкий азот был бы вверху, но благодаря диффузии, которая позволяет газам смешиваться, состав воздуха остаётся однородным. В животном мире также не обойтись без диффузии, и здесь её роль не только в физиологических процессах живых организмов, таких как регулирование солевого баланса, но и в добыче пищи. Акулы, например, чувствуют запах крови на расстоянии нескольких километров, так же как и рыбы пираньи. Бабочки, порхая меж растений, всегда находят дорогу к красивому цветку. Пчелы, обнаружив сладкий объект, штурмуют его своим роем.

 В растительном мире также велика роль  диффузии . С помощью диффузии растения поглощают кислород и выделяют углекислый газ.  Большое развитие листовой кроны деревьев объясняется тем, что диффузионный обмен сквозь поверхность листьев выполняет не только функцию дыхания, но частично  и  питания.  Благодаря  диффузии  растение получает  минеральные вещества  и  воду из почвы, а в  настоящее время широко практикуется внекорневая подкормка плодовых  деревьев путем  опрыскивания их кроны.

В результате диффузии происходит смешивание пресной воды с солёной при впадении рек в моря.  Поговорим о живых организмах, которые населяют водоёмы, им  необходим кислород, а он попадает в нижние слои воды в стоячих водоёмах за счёт диффузии и очень важно, чтобы поверхность водоёмов была свободной от примесей. Чтобы изучить, как различные вещества на поверхности воды влияют на скорость испарения воды,  и  сделать вывод о скорости протекания  диффузии , был проделан следующий опыт.

В тарелки была налита вода одинаковой массы  и  одинаковой температуры (40 градуса), затем в одну тарелку был налит бензин (5 мл), во вторую – растительное масло (5 мл), в третьей вода оставалась чистой. Растительное масло в нашем опыте имитировало нефть. Засекалось время, через каждые 15 минут снимались показания термометров, помещенных во все жидкости. Результаты измерений зафиксированы в таблице.

Температура жидкостей понижается, так как при испарении из воды вылетают отдельные молекулы, но из таблицы мы видим, что  вода, покрытая пленкой бензина,   и  растительного масла, остывает медленнее, поэтому молекулам кислорода труднее проникнуть в воду: рыбы  и  другие водные обитатели могут из-за этого  испытывать  недостаток кислорода, что может привести к их  гибели.  Таким  образом, наличие различных веществ на поверхности воды нарушает процессы  диффузии   и  может привести к нежелательным экологическим последствиям.

3.2. Роль диффузии в пищеварении и дыхании человека.

Рассмотрим как процесс диффузии регулирует пищеварение и дыхание человека.

Наибольшее всасывание питательных веществ  происходит в тонких кишках,

Стенки, которых специально для этого приспособлены. Площадь внутренней

поверхности кишечника человека равна 0,65м2. Она покрыта ворсинками –

микроскопическими образованиями слизистой оболочки высотой 0,2-1мм, за счет

чего площадь реальной поверхности кишечника достигает 4-5 м2, т.е. достигает в

2-3 раза больше площади поверхности всего тела. Процесс всасывания

питательных веществ в кишечнике возможен благодаря диффузии.

Дыхание – перенос кислорода из окружающей среды внутрь организма сквозь него

покровы – происходит тем быстрее, чем больше площадь поверхности тела.

 Как же дышит человек? У человека в дыхании принимает участие вся

поверхность тела – от самого толстого эпидермиса пяток до покрытой волосами

кожи головы. Особенно интенсивно дышит кожа на груди, спине и животе.

Интересно, что по интенсивности дыхания эти участки кожи значительно

превосходят легкие. С одинаковой по размеру дыхательной поверхности здесь

может поглощаться кислорода на 28% ,а выделяться углекислого газа даже на 54%

больше, чем в легких. Однако во всем дыхательном процессе участие кожи

ничтожно по сравнению с легкими, так как общая площадь поверхности легких,

если развернуть все 700 млн. альвеол, микроскопических пузырьков, через стенки,

которых происходит газообмен между воздухом и кровью, составляет около 90-

100 квадратных метров, а общая площадь поверхности кожи человека около 2

квадратных метров, т.е, в 45-50 раз меньше.

Вывод. Таким образом, диффузия имеет большое значение в процессах

жизнедеятельности человека, животных и растений. Благодаря диффузии

кислород из легких пpoникaeт в кровь человека, а из крови – в ткани.

В медицине есть метод лечения – физиотерапия, который основан на явлении диффузии. При заболевании ОРВИ, ОРЗ наряду с лекарственными препаратами больным назначают физиотерапевтические процедуры, такие как тубосное облучение ротовой полости ультрафиолетовыми лучами, различные ингаляции.  Процесс  излечений ускоряет процесс лечения и повышает иммунитет.

3.3.Диффузия и техника.

Диффузия находит широкое применение в промышленности и повседневной жизни. На явлении диффузии основана диффузионная сварка металлов. Для извлечения растворимых веществ из твердого измельченного материала применяют диффузионный аппарат. Такие аппараты распространены главным образом в свеклосахарном производстве, где их используют для получения сахарного сока из свекловичной стружки, нагреваемой вместе с водой, для дубления кожи и меха, для крашения волокон ткани. Для повышения твердости и жаростойкости стальных деталей применяют цементацию. Она заключается в том, что стальные детали помещают в ящик с графитовым порошком, который устанавливают в термической печи. Атомы углерода вследствие диффузии проникают в поверхностный слой деталей. Глубина проникновения зависит от температуры и времени выдержки деталей в термической печи.

3.4.Вред диффузии.

Но, не всегда диффузия благо для человека. Порою,  диффузия бывает вредным и даже опасным явлением. Природный горючий газ, которым мы пользуемся дома для приготовления пищи, не имеет ни цвета, ни запаха, поэтому трудно сразу заметить его утечку. А при утечке за счѐт диффузии газ распространяется по всему помещению. Между тем при определѐнном соотношении газа с воздухом в закрытом помещении образуется смесь, которая может взорваться, например, от зажжѐнной спички. Газ может вызвать и отравление людей. Дымовые трубы предприятий выбрасывают в атмосферу углекислый газ, оксиды азота и серы. В настоящее время общее количество эмиссии газов в атмосферу превышает 40 миллиардов тонн в год. 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.  Загрязнение водоѐмов 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 вводе, что плохо для водных организмов.

Для снижения выброса вредных газов из промышленных труб устанавливают специальные фильтры. Для предупреждения загрязнения водоемов необходимо следить за тем, чтобы вблизи берегов не выбрасывался мусор, пищевые отходы, навоз, различного рода химикаты.

Мы видим, как велико значение диффузии в неживой природе, а существование

живых организмов было бы невозможно, если бы не было этого явления. К

сожалению, приходится бороться с отрицательным проявлением этого явления,

но положительных факторов намного больше и поэтому мы говорим об огромном

значении диффузии в природе.

Физиотерапия применяется как самостоятельно, так и в совокупности с другими методами лечения.

Наблюдения проводились совместно с физиотерапевтическим кабинетом Алексеевской  амбулаторией. При заболевании ОРВИ для лечения, кроме лекарственных  препаратов,  используется УВЧ  (ультравысокочастотная терапия)  и ТУФО (тубосное облучение ротовой полости ультрафиолетовыми лучами).

Наблюдения проводили  с учащимися 7а, 7б, 8а и 8б классов (с сентября по декабрь).

Цель: Установить закономерность длительности лечения больных с применением физлечения и без него.

Вывод: Применение физлечений ускоряют процесс лечения и повышают иммунитет.

4.Заключение 

На основе  проделанной работы можно сделать вывод, что диффузия  играет огромную роль в жизни человека и животных, без этого явления жизнь на Земле была бы невозможна. Но поскольку это явление наряду с положительной стороной, несёт некий вред природе, то нам людям надо бороться с проблемами окружающей среды и беречь природу, прививать любовь к ней с юных лет.

5.Список литературы

1. Алексеев С.В., Груздева М.В., Муравьёв А.Г., Гущина Э.В. Практикум по экологии. М. АО МДС, 1996 г.

2. Перышкин А.В.Физика 7 класс. – М.: Дрофа, 2012. – 189 с.

3. Прохоров А.М. Физический энциклопедический словарь. 1995 г.

4. Рыженков А. П.Физика Человек Окружающая среда. М.:Просвещение, 1996. – 48 с.

5. Энциклопедия для детей.Т.19. Экология: В 33 т./ Гл. ред. Володин В. А. – М.: Аванта +, 2004 – 448 с.

6. http://www.Wikipedia.org

nsportal.ru

Диффузия вокруг нас - HintFox

Уже в глубокой древности, за 2500 тыс. лет до нашего времени, зародилось представление, что все окружающие нас тела состоят из мельчайших частиц, недоступных непосредственному наблюдению. о лишь за после 150 лет развилось и было экспериментально обоснованно учение о молекулах и атомах – молекулярная теория. И основателей молекулярной теории был Демокрит. Суть учения Демокрита сводилась к следующему: не существует ничего, кроме атомов; атомы бесконечны по числу и бесконечно разнообразны по форме; различие между вещами происходит от различия их атомов в числе, величине, форме и порядке; качественного различия между атомами нет. У Демокрита существует давно, однако и ныне учение основано на предположениях того времени.

В основе современного положения молекулярно –кинетической лежат три утверждения, каждое из которых в настоящее время строго доказано экспериментально: вещество состоит из ; эти частицы хаотически движутся; частицы взаимодействуют друг с другом.

Учения Демокрита следует, что все тела состоят из атомов, однако атомы могут образовать молекулы. Молекулами называют мельчайшие частицы, из которых состоят различные вещества ( и которые обладают свойствами этого вещества). В частицы находятся в непрерывном движении. Одним из проявления теплового движения является процесс. Диффузия – это явление молекул одного в промежутке между молекулами другого вещества.

Диффузия - это самопроизвольное выравнивание неоднородной концентрации атомов или молекул разного сорта. Если воду и чернила осторожно налить в тонкую – во избежание конвенции- 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.

Более подробно рассмотрим процесс диффузии в металлах.

Английский металлург Вильям Роберт-Аустин в простом эксперименте измерил диффузию золота в свинце. Он наплавил тонкий диск золота на конец цилиндра из чистого свинца длиной 1 дюйм (2,54 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 прошла вполне измеримая масса золота; в противоположном направлении в глубь золотого диска продиффундировал свинец. Роберт-Аустин обнаружил, что нагретый диффундирует в другой, когда они тесно прижаты друг к другу. 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. З вакансию, атом оставляет после себя новую вакансию. В нее может перейти соседний атом; итак, путем непрерывных перемещений атом может пройти через кристалл.

Рисунок 2 иллюстрирует, каким образом золото (черный кружок) может диффундировать в кристалле свинца.

Переход атома золота из положения 1 в положении 4 возможен при всего лишь одной вакансии в свинца. М может диффундировать в другой металл лишь при наличии вакансий в кристаллических решетках, поскольку атомы двух разных металлов имеют размеры примерно одного и того же порядка.

И еще один интересный факт.

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. М вызвать и отравление.

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. Т акая мера предосторожности позволяет быстро заметить газа в помещении, если образовалась утечка. Явление диффузии удивительно и имеет большое значение.

4. Экспериментальная часть работы.

I эксперимент. Наблюдение проникновения атомов (молекул) одного вещества м/у молекулами другого вещества. ( опыт с перманганатом калия и бумагой смоченной водой).

Заключение

II эксперимент. Наблюдение растворения кусочков гуаши трех цветов в воде, при неизменной температуре ( при t = 220С)

III эксперимент. Изучение зависимости скорости протекания диффузии от температуры. (опыт приготовления чая при начальной температуре 190С и при температуре 890 С в двух колбочках).

IV эксперимент. Наблюдение диффузии в газах (опыт с освежителем воздуха)

5. Заключение

Во всех случаях мы наблюдали процесс диффузии. – это временный процесс. Продолжительность диффузии зависит от и то рода вещества: чем выше температура, тем быстрее протекает диффузия. Д иффузия протекает во всех трех агрегатных состояниях вещества. В газах диффузия протекает быстрее, чем в жидкостях, а в жидкостях быстрее, чем в твердых телах.

Я в своей работе исседовала диффузию в жидкостях и газах. Не рассмотрела лишь дифуззию в твердом теле, т. к. диффузии твердом теле потребуется много времени.

- учеными был поставлен опыт: гладкоотшлифованные пластины свинца и золота положили одну на другую прижали грузом. Через 5 лет золото и свинец проникли друг в друга всего на 1 мм.

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.

Вывод: мы пронаблюдали проникновения атомов (молекул) перманганата калия между молекулами воды. А это и есть диффузия.

Вывод: Явление диффузии это длительный процесс, в результате которого происходит растворение твердых веществ.

Вывод из этого эксперимента можно сделать следующий, что на скорость прохождения диффузии влияет температура. И чем выше температура воды, чем быстрее протекает диффузия.

Вывод: В газах диффузия протекает значительно быстрее, чем в жидкостях. Это обусловлено тем, что между молекулами газа расстояние значительно больше, чем между молекулами жидкости, а значит и молекулы одного вещества быстрее проникают между молекулами другого вещества. И диффузия происходит быстрее.

www.hintfox.com

Исследовательская работа по теме Диффузия вокруг нас

Исследовательская работа

Диффузия вокруг нас

Автор:

Скорняков Сергей, 8 класс

Научный руководитель:

Симукова Людмила Владимировна

2016 год

Содержание

Введение 3

Роль диффузии в природе 5

Влияние человека на протекание диффузии в природе 7

Экспериментальная часть 12

Заключение

13

Список использованной литературы

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. Примером положительного воздействия является поддержание однородного состава атмосферного воздуха вблизи поверхности Земли. Диффузия играет важную роль в различных областях науки и техники, в процессах, происходящих в живой и неживой природе. Она оказывает влияние на течение химических реакций.

С участием диффузии или при нарушении и изменении этого процесса могут протекать отрицательные явления в природе и жизни человека, такие как обширное загрязнение окружающей среды продуктами технического прогресса человека.

Цель:

Исследовать особенности протекания диффузии в газах, жидкостях и в твердых телах и выяснить применение диффузии человеком и проявление диффузии в природе,

рассмотреть роль диффузии в экологическом равновесии природы и влияние человека на процессы диффузии.

Задачи:

1. Изучить материал о роли диффузии в природе

2. Провести некоторые опыты, демонстрирующие явление диффузии в природе

3. Провести опрос людей о роли диффузии в природе

3. Проанализировать полученную информацию, сделать выводы о роли диффузии в экологическом равновесии природы.

Методы:

Изучение литературных и других информационных источников, проведение экспериментов, социологический опрос, анализ информации и результатов.

Роль диффузии в природе

Диффузия (от лат. Diffusio — распространение, растекание, рассеивание) - это явление, при котором происходит взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого. Приложение №6

Примером диффузии в газах 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 определенном направлении мешает движение молекул воздуха.

С помощью диффузии происходит распространение различных газообразных веществ в воздухе: например, дым костра распространяется на большие расстояния.

Результатом этого явления может быть выравнивание температуры в помещении при проветривании. Таким же образом происходит загрязнение воздуха вредными продуктами промышленного производства и выхлопными газами автомобилей. Природный горючий газ, которым мы пользуемся дома, не имеет ни цвета, ни запаха. При утечке заметить его невозможно, поэтому 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 тяжёлого углекислого газа, над ним – кислород, выше – азот инертные газы.

В небе мы тоже наблюдаем это явление. Рассеивающиеся облака – тоже пример диффузии и как точно об этом сказано у Ф.Тютчева: «В небе тают облака…»

В жидкостях диффузия протекает медленнее, чем в газах, но этот процесс можно ускорить, с помощью нагревания. Например, чтобы быстрее засолить огурцы, их заливают горячим рассолом. Мы знаем, что в холодном чае сахар растворится медленнее, чем в горячем.

Летом, наблюдая за муравьями, я всегда задумывалась 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 находят себе пищу.

Бабочки, порхая меж растений, всегда находят дорогу к красивому цветку. Пчелы, обнаружив сладкий объект, штурмуют его своим роем.

Растение растёт, цветёт для них тоже благодаря диффузии. Ведь мы говорим, что растение дышит и выдыхает воздух, пьет воду, получает из почвы различные микродобавки.

Плотоядные животные находят своих жертв тоже благодаря диффузии. Акулы чувствуют запах крови на расстоянии нескольких километров, также как и рыбы пираньи.

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

На принципе диффузии основано перемешивание пресной воды с соленой при впадении рек в моря. Диффузия растворов различных солей в почве способствует нормальному питанию растений.

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

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. Например, можно быть уверенным, что моющие средства, слитые в канализацию, например, в Одессе, окажутся у берегов Турции из-за диффузии и существующих течений. Годовой сброс производственных и бытовых стоков в мире исчисляется десятками триллионов тонн. Примером отрицательного влияния человека на процессы диффузии в природе являются крупномасштабные аварии, произошедшие в бассейнах разных водоемов. В результате этого явления нефть и продукты ее переработки растекаются по поверхности воды и, как результат, нарушаются процессы диффузии, например: кислород не поступает в толщу воды, и рыбы без кислорода погибают.

(Приложение №7)

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. Свыше 2 тыс. гектаров земли занято свалками промышленных и бытовых отходов. Один из трудно решаемых в настоящее время вопросов является вопрос утилизации промышленных отходов, в том числе токсичных.

Насущной проблемой является загрязнение воздуха выхлопными газами, продуктами переработки вредных веществ, выбрасываемыми в атмосферу различными заводами. В некоторых медицинских исследованиях была показана связь заболеваемости органов дыхания и верхних дыхательных путей с состоянием воздуха. Отмечается прямая зависимость между показателем уровня заболеваемости органов дыхания и объемом выбросов вредных веществ в атмосферу. Перечисленные примеры диффузии оказывают вредное влияние на различные процессы, происходящие в природе. (Учитывая глобальное потепление, важно исследовать изменение скорости диффузии в зависимости от повышения температуры окружающей среды.)

Экспериментальная часть работы.

I эксперимент. Наблюдение проникновения атомов (молекул) одного вещества между молекулами другого вещества. (опыт с перманганатом калия и бумагой смоченной водой).

Цель: изучить, как различные вещества на поверхности воды влияют на скорость испарения воды и сделать вывод о скорости протекания диффузии.

Приборы и материалы: бумага смоченная водой, перманганат калия.

Описание опыта и полученные результаты: (Приложение №1) Взяли кусочек туалетной бумаги и капнули на него немного воды (рис.1). Вода растеклась по поверхности. Взяли несколько кусочков марганцовки и положили на бумагу. Стали наблюдать за происходящим. Через 2-3 секунды, вокруг кусочков с марганцовкой образовались видимые пятна бордового цвета (рис.2). А еще через 15секунд пятна увеличились почти вдвое (рис.3). Этот процесс продолжался до тех пор, пока все кусочки полностью не растворились. Здесь мы пронаблюдали проникновение атомов (молекул) марганцовки между молекулами воды. А это и есть диффузия.

II эксперимент. Наблюдение растворения кусочков гуаши в воде, при неизменной температуре ( при t = 22°С) (Приложение№2)

Взяли кусочек гуаши синего цвета и сосуд с чистой водой при температуре 21 °С (рис.4). Положили в сосуд кусочек гуаши (рис.5) и начали наблюдать за происходящим. Через 14 минут вода в сосуде начинает окрашиваться в цвет гуаши (твердого тела) (рис.6). Вода является хорошим растворителем. Под действием молекул воды происходит разрушение связей между молекулами твердых веществ гуаши. С момента начала опыта прошло 30 минут. Цвет воды становится более интенсивным (рис.7). Молекулы воды проникают между молекулами гуаши, нарушая силы притяжения. С начала эксперимента прошло 1 час 30 минут (рис.8). Одновременно с силами притяжения между молекулами начинают действовать силы отталкивания и, как следствие, происходит разрушение кристаллической решетки твердого вещества (гуаши). Процесс растворения гуаши закончился (рис.9). Время прохождения эксперимента 3 часа 34 минут. Вода полностью окрасилась в цвет гуаши.

Таким образом, явление диффузии это длительный процесс, в результате которого происходит растворение твердых тел.

Ш эксперимент. Изучение зависимости скорости протекания диффузии от температуры.

Цель: изучить, как температура воды влияет на скорость протекания диффузии.

Приборы и материалы: термометры – 2 шт, часы – 1 шт, колбочки – 2шт, чай.

Описание опыта и полученные результаты: (опыт приготовления чая при начальной температуре 18°С и при температуре 85° С в двух колбочках). (Приложение №3)

Взяли два сосуда с водой при t=18 °С и t=85 °С. На рисунках показано протекание эксперимента через определенное время от начала: в начале эксперимента - рис.11, через 30 с. - рис.12, через 1 мин. - рис.13, через 2 мин. - рис.14, через 5 мин. - рис 14, через 15 мин. - рис.16. Из этого опыта можно сделать вывод о том, что на скорость протекания диффузии влияет температура: чем больше температура, тем выше скорость протекания диффузии.

IV эксперимент. Наблюдение диффузии в газах (опыт с освежителем воздуха)

Цель: изучение изменения диффузии газа в воздухе в зависимости от изменения температуры в помещении. (Приложение №4)

Приборы и материалы: часы с секундной стрелкой, освежитель воздуха.

Описание опыта и полученные результаты: В кабинете физики в одном углу распылили освежитель воздуха, и через полторы минуты почувствовали запах освежителя. Распространение запаха объясняется движением молекул. 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. Отсюда можно сделать следующий вывод: в газах диффузия протекает значительно быстрее, чем в жидкостях. Это обусловлено тем, что между молекулами газа расстояние значительно больше, чем между молекулами жидкости, а значит и молекулы одного вещества быстрее проникают между молекулами другого вещества. Значит, и диффузия происходит быстрее.

V эксперимент. Влияние различных веществ на поверхности воды на процесс диффузии

Цель: изучить, как различные вещества на поверхности воды влияют на скорость испарения воды и сделать вывод о скорости протекания диффузии.

Приборы и материалы: термометры – 4 шт, часы – 1 шт, тарелки – 4 шт, теплая вода, бензин, керосин, растительное масло.

Описание опыта и полученные результаты: в тарелки была налита вода одинаковой массы и одинаковой температуры (35 градуса), затем в одну тарелку был налит бензин (5 мл), во вторую – керосин (5мл), в третью – растительное масло (5 мл), в четвертой вода оставалась чистой. Растительное масло в нашем опыте имитировало нефть. Засекалось время, через каждые 20 минут снимались показания термометров, помещенных во все жидкости. Результаты измерений зафиксированы в таблице. (Приложение №5)

При испарении из воды вылетают отдельные молекулы. Так как вода, покрытая пленкой бензина, керосина и растительного масла, остывает медленнее, то можно судить о том, что и молекулам кислорода труднее проникнуть в воду: рыбы и другие водные обитатели испытывают недостаток кислорода и могут даже погибнуть.

Вывод: наличие различных веществ на поверхности воды нарушает процессы диффузии и может привести к нежелательным экологическим последствиям.

Социологический опрос

Цель опроса: привлечь внимание людей к экологической проблеме, а также узнать, как они информированы об этой проблеме и что делают на бытовом уровня.

Содержание:

1. Влияет ли диффузия на экологию?

Да. Нет. Затрудняюсь ответить

2. Важно ли для вас лично информация об экологии?

Да. Нет. Затрудняюсь ответить

3. Как вы думаете, можно ли защитить природу?

Да. Нет. Затрудняюсь ответить

4. Задумываетесь вы о нашей проблеме?

Да. Нет. Затрудняюсь ответить

5. Готовы ли вы участвовать в улучшении экологии за предварительную плату?

Да. Нет. Затрудняюсь ответить

6. Хотите ли вы изменить экологию в лучшую сторону?

Да. Нет. Затрудняюсь ответить

7. Хотите ли вы получить дополнительные знания об экологии?

Да. Нет. Затрудняюсь ответить

Методика проведения социологического опроса по проблеме экологии

Я опрашивала людей по заранее разработанной анкете, на позиции были даны готовые предполагаемые ответы.

Опрос проводился анонимно. Было опрошено 20 школьников с 7 по 9 класс и 20 взрослых человека. Так как ответы взрослых и школьников записывали разным цветом, то была возможность подсчитать, как отвечали школьники и взрослые. Опрашивались как знакомые (большинство) так и случайные прохожие на улице.

Анализ результатов

Результаты социологического опроса показали, что взрослых гораздо чаще волнуют проблемы экологии. Так, из опрощенных нами взрослых на вопрос: “ Влияет ли диффузия на экологию?” утвердительно ответили 45% взрослых и в 3 раза меньше - 15% школьников и отрицательно – 23,4% взрослых и 61% школьников. Следовательно, в школе уделяют мало внимания этой проблеме. Что нас это огорчило. В целом задумываются над этим вопросом 39,8% опрошенного населения и 46,1% – не задумываются.

Возможно, что взрослые, несмотря на анонимность анкетирования, хотели показаться перед нами более “правильными”, но, может быть, им чаще приходится сталкиваться с экологическими проблемами в повседневной жизни.

На основании проведенного опроса можно сделать следующие выводы:

1. Жители нашего района уделяют недостаточное внимание проблеме экологии.

2. Взрослые чаще задумываются над этой проблемой.

3. При анкетировании жителей некоторые впервые задумались над проблемой экологии.

Заключение

Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод о том, что диффузия играет огромную роль в жизни человека и животных, 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.

Изучая диффузию, ее роль в экологическом равновесии природы и факторы, влияющие на ее протекание в природе, я пришла к выводу, что надо почаще привлекать внимание общественности к проблемам окружающей среды.

Проведя данную исследовательскую работу, я пришла к выводу, что экологическое воспитание надо осуществлять с малых лет.

docbaza.ru

Исследовательская работа по теме "Диффузия вокруг нас"

Исследовательская работа

Диффузия вокруг нас

Автор:

Скорняков Сергей, 8 класс

Научный руководитель:

Симукова Людмила Владимировна

2016 год

Содержание

Введение 3

Роль диффузии в природе 5

Влияние человека на протекание диффузии в природе 7

Экспериментальная часть 12

Заключение

13

Список использованной литературы

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. Примером положительного воздействия является поддержание однородного состава атмосферного воздуха вблизи поверхности Земли. Диффузия играет важную роль в различных областях науки и техники, в процессах, происходящих в живой и неживой природе. Она оказывает влияние на течение химических реакций.

С участием диффузии или при нарушении и изменении этого процесса могут протекать отрицательные явления в природе и жизни человека, такие как обширное загрязнение окружающей среды продуктами технического прогресса человека.

Цель:

Исследовать особенности протекания диффузии в газах, жидкостях и в твердых телах и выяснить применение диффузии человеком и проявление диффузии в природе,

рассмотреть роль диффузии в экологическом равновесии природы и влияние человека на процессы диффузии.

Задачи:

1. Изучить материал о роли диффузии в природе

2. Провести некоторые опыты, демонстрирующие явление диффузии в природе

3. Провести опрос людей о роли диффузии в природе

3. Проанализировать полученную информацию, сделать выводы о роли диффузии в экологическом равновесии природы.

Методы:

Изучение литературных и других информационных источников, проведение экспериментов, социологический опрос, анализ информации и результатов.

Роль диффузии в природе

Диффузия (от лат. Diffusio — распространение, растекание, рассеивание) - это явление, при котором происходит взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого. Приложение №6

Примером диффузии в газах 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 определенном направлении мешает движение молекул воздуха.

С помощью диффузии происходит распространение различных газообразных веществ в воздухе: например, дым костра распространяется на большие расстояния.

Результатом этого явления может быть выравнивание температуры в помещении при проветривании. Таким же образом происходит загрязнение воздуха вредными продуктами промышленного производства и выхлопными газами автомобилей. Природный горючий газ, которым мы пользуемся дома, не имеет ни цвета, ни запаха. При утечке заметить его невозможно, поэтому 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 тяжёлого углекислого газа, над ним – кислород, выше – азот инертные газы.

В небе мы тоже наблюдаем это явление. Рассеивающиеся облака – тоже пример диффузии и как точно об этом сказано у Ф.Тютчева: «В небе тают облака…»

В жидкостях диффузия протекает медленнее, чем в газах, но этот процесс можно ускорить, с помощью нагревания. Например, чтобы быстрее засолить огурцы, их заливают горячим рассолом. Мы знаем, что в холодном чае сахар растворится медленнее, чем в горячем.

Летом, наблюдая за муравьями, я всегда задумывалась 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 находят себе пищу.

Бабочки, порхая меж растений, всегда находят дорогу к красивому цветку. Пчелы, обнаружив сладкий объект, штурмуют его своим роем.

Растение растёт, цветёт для них тоже благодаря диффузии. Ведь мы говорим, что растение дышит и выдыхает воздух, пьет воду, получает из почвы различные микродобавки.

Плотоядные животные находят своих жертв тоже благодаря диффузии. Акулы чувствуют запах крови на расстоянии нескольких километров, также как и рыбы пираньи.

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

На принципе диффузии основано перемешивание пресной воды с соленой при впадении рек в моря. Диффузия растворов различных солей в почве способствует нормальному питанию растений.

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

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. Например, можно быть уверенным, что моющие средства, слитые в канализацию, например, в Одессе, окажутся у берегов Турции из-за диффузии и существующих течений. Годовой сброс производственных и бытовых стоков в мире исчисляется десятками триллионов тонн. Примером отрицательного влияния человека на процессы диффузии в природе являются крупномасштабные аварии, произошедшие в бассейнах разных водоемов. В результате этого явления нефть и продукты ее переработки растекаются по поверхности воды и, как результат, нарушаются процессы диффузии, например: кислород не поступает в толщу воды, и рыбы без кислорода погибают.

(Приложение №7)

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. Свыше 2 тыс. гектаров земли занято свалками промышленных и бытовых отходов. Один из трудно решаемых в настоящее время вопросов является вопрос утилизации промышленных отходов, в том числе токсичных.

Насущной проблемой является загрязнение воздуха выхлопными газами, продуктами переработки вредных веществ, выбрасываемыми в атмосферу различными заводами. В некоторых медицинских исследованиях была показана связь заболеваемости органов дыхания и верхних дыхательных путей с состоянием воздуха. Отмечается прямая зависимость между показателем уровня заболеваемости органов дыхания и объемом выбросов вредных веществ в атмосферу. Перечисленные примеры диффузии оказывают вредное влияние на различные процессы, происходящие в природе. (Учитывая глобальное потепление, важно исследовать изменение скорости диффузии в зависимости от повышения температуры окружающей среды.)

Экспериментальная часть работы.

I эксперимент. Наблюдение проникновения атомов (молекул) одного вещества между молекулами другого вещества. (опыт с перманганатом калия и бумагой смоченной водой).

Цель: изучить, как различные вещества на поверхности воды влияют на скорость испарения воды и сделать вывод о скорости протекания диффузии.

Приборы и материалы: бумага смоченная водой, перманганат калия.

Описание опыта и полученные результаты: (Приложение №1) Взяли кусочек туалетной бумаги и капнули на него немного воды (рис.1). Вода растеклась по поверхности. Взяли несколько кусочков марганцовки и положили на бумагу. Стали наблюдать за происходящим. Через 2-3 секунды, вокруг кусочков с марганцовкой образовались видимые пятна бордового цвета (рис.2). А еще через 15секунд пятна увеличились почти вдвое (рис.3). Этот процесс продолжался до тех пор, пока все кусочки полностью не растворились. Здесь мы пронаблюдали проникновение атомов (молекул) марганцовки между молекулами воды. А это и есть диффузия.

II эксперимент. Наблюдение растворения кусочков гуаши в воде, при неизменной температуре ( при t = 22°С) (Приложение№2)

Взяли кусочек гуаши синего цвета и сосуд с чистой водой при температуре 21 °С (рис.4). Положили в сосуд кусочек гуаши (рис.5) и начали наблюдать за происходящим. Через 14 минут вода в сосуде начинает окрашиваться в цвет гуаши (твердого тела) (рис.6). Вода является хорошим растворителем. Под действием молекул воды происходит разрушение связей между молекулами твердых веществ гуаши. С момента начала опыта прошло 30 минут. Цвет воды становится более интенсивным (рис.7). Молекулы воды проникают между молекулами гуаши, нарушая силы притяжения. С начала эксперимента прошло 1 час 30 минут (рис.8). Одновременно с силами притяжения между молекулами начинают действовать силы отталкивания и, как следствие, происходит разрушение кристаллической решетки твердого вещества (гуаши). Процесс растворения гуаши закончился (рис.9). Время прохождения эксперимента 3 часа 34 минут. Вода полностью окрасилась в цвет гуаши.

Таким образом, явление диффузии это длительный процесс, в результате которого происходит растворение твердых тел.

Ш эксперимент. Изучение зависимости скорости протекания диффузии от температуры.

Цель: изучить, как температура воды влияет на скорость протекания диффузии.

Приборы и материалы: термометры – 2 шт, часы – 1 шт, колбочки – 2шт, чай.

Описание опыта и полученные результаты: (опыт приготовления чая при начальной температуре 18°С и при температуре 85° С в двух колбочках). (Приложение №3)

Взяли два сосуда с водой при t=18 °С и t=85 °С. На рисунках показано протекание эксперимента через определенное время от начала: в начале эксперимента - рис.11, через 30 с. - рис.12, через 1 мин. - рис.13, через 2 мин. - рис.14, через 5 мин. - рис 14, через 15 мин. - рис.16. Из этого опыта можно сделать вывод о том, что на скорость протекания диффузии влияет температура: чем больше температура, тем выше скорость протекания диффузии.

IV эксперимент. Наблюдение диффузии в газах (опыт с освежителем воздуха)

Цель: изучение изменения диффузии газа в воздухе в зависимости от изменения температуры в помещении. (Приложение №4)

Приборы и материалы: часы с секундной стрелкой, освежитель воздуха.

Описание опыта и полученные результаты: В кабинете физики в одном углу распылили освежитель воздуха, и через полторы минуты почувствовали запах освежителя. Распространение запаха объясняется движением молекул. 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. Отсюда можно сделать следующий вывод: в газах диффузия протекает значительно быстрее, чем в жидкостях. Это обусловлено тем, что между молекулами газа расстояние значительно больше, чем между молекулами жидкости, а значит и молекулы одного вещества быстрее проникают между молекулами другого вещества. Значит, и диффузия происходит быстрее.

V эксперимент. Влияние различных веществ на поверхности воды на процесс диффузии

Цель: изучить, как различные вещества на поверхности воды влияют на скорость испарения воды и сделать вывод о скорости протекания диффузии.

Приборы и материалы: термометры – 4 шт, часы – 1 шт, тарелки – 4 шт, теплая вода, бензин, керосин, растительное масло.

Описание опыта и полученные результаты: в тарелки была налита вода одинаковой массы и одинаковой температуры (35 градуса), затем в одну тарелку был налит бензин (5 мл), во вторую – керосин (5мл), в третью – растительное масло (5 мл), в четвертой вода оставалась чистой. Растительное масло в нашем опыте имитировало нефть. Засекалось время, через каждые 20 минут снимались показания термометров, помещенных во все жидкости. Результаты измерений зафиксированы в таблице. (Приложение №5)

При испарении из воды вылетают отдельные молекулы. Так как вода, покрытая пленкой бензина, керосина и растительного масла, остывает медленнее, то можно судить о том, что и молекулам кислорода труднее проникнуть в воду: рыбы и другие водные обитатели испытывают недостаток кислорода и могут даже погибнуть.

Вывод: наличие различных веществ на поверхности воды нарушает процессы диффузии и может привести к нежелательным экологическим последствиям.

Социологический опрос

Цель опроса: привлечь внимание людей к экологической проблеме, а также узнать, как они информированы об этой проблеме и что делают на бытовом уровня.

Содержание:

1. Влияет ли диффузия на экологию?

Да. Нет. Затрудняюсь ответить

2. Важно ли для вас лично информация об экологии?

Да. Нет. Затрудняюсь ответить

3. Как вы думаете, можно ли защитить природу?

Да. Нет. Затрудняюсь ответить

4. Задумываетесь вы о нашей проблеме?

Да. Нет. Затрудняюсь ответить

5. Готовы ли вы участвовать в улучшении экологии за предварительную плату?

Да. Нет. Затрудняюсь ответить

6. Хотите ли вы изменить экологию в лучшую сторону?

Да. Нет. Затрудняюсь ответить

7. Хотите ли вы получить дополнительные знания об экологии?

Да. Нет. Затрудняюсь ответить

Методика проведения социологического опроса по проблеме экологии

Я опрашивала людей по заранее разработанной анкете, на позиции были даны готовые предполагаемые ответы.

Опрос проводился анонимно. Было опрошено 20 школьников с 7 по 9 класс и 20 взрослых человека. Так как ответы взрослых и школьников записывали разным цветом, то была возможность подсчитать, как отвечали школьники и взрослые. Опрашивались как знакомые (большинство) так и случайные прохожие на улице.

Анализ результатов

Результаты социологического опроса показали, что взрослых гораздо чаще волнуют проблемы экологии. Так, из опрощенных нами взрослых на вопрос: “ Влияет ли диффузия на экологию?” утвердительно ответили 45% взрослых и в 3 раза меньше - 15% школьников и отрицательно – 23,4% взрослых и 61% школьников. Следовательно, в школе уделяют мало внимания этой проблеме. Что нас это огорчило. В целом задумываются над этим вопросом 39,8% опрошенного населения и 46,1% – не задумываются.

Возможно, что взрослые, несмотря на анонимность анкетирования, хотели показаться перед нами более “правильными”, но, может быть, им чаще приходится сталкиваться с экологическими проблемами в повседневной жизни.

На основании проведенного опроса можно сделать следующие выводы:

1. Жители нашего района уделяют недостаточное внимание проблеме экологии.

2. Взрослые чаще задумываются над этой проблемой.

3. При анкетировании жителей некоторые впервые задумались над проблемой экологии.

Заключение

Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод о том, что диффузия играет огромную роль в жизни человека и животных, 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.

Изучая диффузию, ее роль в экологическом равновесии природы и факторы, влияющие на ее протекание в природе, я пришла к выводу, что надо почаще привлекать внимание общественности к проблемам окружающей среды.

Проведя данную исследовательскую работу, я пришла к выводу, что экологическое воспитание надо осуществлять с малых лет.

infourok.ru

Исследовательская работа по физике "Диффузия вокруг нас"

Выполнила: Ряховская Оксанаученица 7 « Д»классаМБОУ им. Л.Н.ТолстогоРуководитель: учитель физики МБОУ им. Л.Н.Толстого

Шляпина Т.В.

2016

Содержание

Введение.I. Определение понятия «диффузия».1.1. Определение понятия «диффузия».1.2. Осмос.

II. Диффузия вокруг нас.2.1. Роль диффузии в быту и технике.2.2. Диффузия в жизни человека2.3. Диффузия в живой природе.

III. Влияние деятельности человека на протекание диффузионных процессов в природе.

IV. Практические эксперименты, подтверждающие теорию.

4.1.Опыт №1.Наблюдение диффузии при смешивании двух жидкостей.

4.2. Опыт№2. Наблюдение диффузии при смешивании сыпучего тела с жидкостью.4.3. Опыт №3 Наблюдение явления диффузии в жидкостях.4.4. Опыт №4 Изучение зависимости скорости протекания диффузии от температуры.4.5. Опыт №5 Наблюдение явления диффузии в газах.4.6. Опыт №6 Влияние различных веществ на поверхности воды на процесс диффузии.

V. Социологический опрос.5.1. Методика проведения социологического опроса по проблеме экологии.5.2. Анализ результатов.

VI. Заключение.VII. Список использованной литературы и интернет-ресурсов

Введение

Строение материи - одна из главных проблем науки, а основой современной физики является атомно-молекулярное учение.В настоящее время доказательства положений молекулярно-кинетической теории настолько многочисленны и убедительны, что существование молекул признано как установленный факт. Из большого числа научных положений и опытных фактов, относящихся к молекулярно-кинетической теории, наибольший интерес у меня вызвало явление диффузии с которым я познакомилась в 7 классе на уроках физики.Каждое утро, выпивая кружку чая, мы не догадываемся, что наблюдаем явление диффузии. Я заинтересовалась этим явлением потому, что это один из важных процессов в жизнеобеспечении людей и живой природы Земли.Роль, которую играет диффузия в окружающем нас мире трудно переоценить. Она встречается повсюду, ее проявления есть и в природе, и в технике, и в быту. К сожалению, диффузионные процессы могут оказывать не только положительное, но и негативное влияние на жизнедеятельность растений, животных и человека.

В ходе работы я поставила перед собой следующие цели:

• углубить свои знания по данной теме;

• исследовать особенности протекания диффузии в различных средах и рассмотреть ее применение;

• показать роль диффузионных процессов в экологическом равновесии.

Задачи:

1. Найти необходимый материал в литературе, Интернет-сети, изучить и проанализировать его.

2. Выяснить, где в живой и неживой природе (физике и биологии) встречаются явления диффузии, какое значение они имеют, где применяются человеком.

3. Описать и спроектировать наиболее интересные опыты по данному явлению.

В работе мною были использованы такие методы исследования :

I. Определение понятия «диффузия».

1.1. Определение понятия «диффузия».

Диффузия (лат. diffusio — распространение, растекание, рассеивание) — процесс переноса материи или энергии из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией. Этот процесс обусловлен хаотическим тепловым движением молекул и заключается в переносе частиц и взаимном проникновении веществ. Диффузия происходит в направлении падения концентрации вещества и ведёт к равномерному распределению вещества по всему занимаемому им объёму. Это явление имеет место в газах, жидкостях и твёрдых телах, причём диффундировать могут как находящиеся в них частицы посторонних веществ, так и собственные частицы (самодиффузия). Диффузия крупных частиц, взвешенных в газе или жидкости, осуществляется благодаря их броуновскому движению. Наиболее быстро диффузионные процессы происходят в газах, медленнее в жидкостях, ещё медленнее в твёрдых телах, что обусловлено характером теплового движения частиц в этих средах. Самым известным примером диффузии является перемешивание газов или жидкостей (если в воду капнуть чернил, то жидкость через некоторое время станет равномерно окрашенной). Другой пример связан с твёрдым телом: если один конец стержня нагреть или электрически зарядить, распространяется тепло (или соответственно электрический ток) от горячей (заряженной) части к холодной (незаряженной) части. В случае металлического стержня тепловая диффузия развивается быстро, а ток протекает почти мгновенно. Если стержень изготовлен из синтетического материала, тепловая диффузия протекает медленно, а диффузия электрически заряженных частиц — очень медленно. Диффузия молекул протекает в общем ещё медленнее. Например, если кусочек сахара опустить на дно стакана с водой и воду не перемешивать, то пройдёт несколько недель, прежде чем раствор станет однородным. Ещё медленнее происходит диффузия одного твёрдого вещества в другое. Например, если медь покрыть золотом, то будет происходить диффузия золота в медь, но при нормальных условиях золотосодержащий слой достигнет толщины в несколько микрометров только через несколько тысяч лет.

При движении частицы в веществе, она постоянно сталкивается с его молекулами. Это одна из причин, почему в обычных условиях диффузия идёт медленнее обычного движения. От чего же зависит скорость диффузии?

Во-первых, от среднего расстояния между столкновениями частиц, т.е. длины свободного пробега. Чем больше эта длина, тем быстрее частица проникает в вещество.

Во-вторых, на скорость влияет давление. Чем плотнее упаковка частиц в веществе, тем труднее частице-пришельцу проникнуть в такую упаковку.

В-третьих, большую роль оказывает на скорость диффузии молекулярная масса вещества. Чем крупнее мишень, тем вероятнее попадание, а после столкновения скорость всегда замедляется.

И, в-четвёртых, температура. С ростом температуры колебания частиц увеличиваются, растёт скорость молекул. Однако, скорость диффузии в тысячу раз медленнее скорости свободного движения.

1.2. Осмос.

Когда мы хотим утолить жажду, то пьем воду. Но каким же образом выпитая вода попадает в клетки нашего тела? А происходит это благодаря осмосу. Если два раствора с разными концентрациями привести в соприкосновение, то эти растворы в результате диффузии перемешаются. А если два таких раствора разделены непроницаемой перегородкой, то вообще ничего не получится. Но вот если два таких раствора разделены перегородкой, пропускающей молекулы растворителя, но задерживающей молекулы растворенного вещества, то молекулы растворителя будут переходить в более концентрированный раствор, все более разбавляя его. Возникает осмос — направленное перемещение молекул растворителя через полупроницаемую перегородку, разделяющую два раствора различной концентрации. Диффузия растворителя продолжается до установления равновесия в системе в результате выравнивания концентраций по обе стороны перегородки или в результате возникновения осмотического давления. Оболочки всех без исключения живых клеток как раз и обладают замечательной способностью пропускать молекулы воды и задерживать молекулы растворенных в ней веществ — именно благодаря этому клетка и может утолять жажду

Особенно важна для живых организмов диффузия ионов в водных растворах. Не менее важна роль диффузии в дыхании, фотосинтезе, транспирации растений; в переносе кислорода воздуха через стенки альвеол легких и попадания его в кровь человека и животных. Диффузия молекулярных ионов через мембраны осуществляется с помощью электрического потенциала внутри клетки. Обладая избирательной проницаемостью, мембраны играют роль таможни при перемещении товаров через границу: одни вещества пропускают, другие - задерживают, третьи - вообще «выдворяют» из клетки. Роль мембран в жизни клеток очень велика. Гибнущая клетка теряет контроль над возможностью регулировать концентрацию веществ через мембрану. Первым признаком умирания клетки являются начинающиеся изменения в проницаемости и сбое в работе ее наружной мембраны

Я попробовала сделать любопытный опыт. Взяла лимон и отрезала несколько тонких долек. Сока при этом практически не получилось. Я посыпала лимонные дольки сахаром — и спустя некоторое время из них потек сок. Тут начал действовать осмос: сок потек из лимона наружу, как бы стремясь возможно сильнее разбавить образовавшийся на его поверхности концентрированный раствор сахара.А если нашинкованную капусту перетереть с солью, то её объём резко уменьшится, а сама капуста станет влажной. Это тоже осмос, только в данном случае снаружи клетки находится соль.Практическое применение осмос находит в процессе очистки воды.

II. Диффузия вокруг нас.

2.1. Роль диффузии в быту и технике.

Диффузия используется во многих технологических процессах: засолка, получение сахара (стружка сахарной свёклы промывается водой, молекулы сахара диффундируют из стружки в раствор), варка варенья, окрашивание тканей, стирка вещей, цементация, сварка и пайка металлов, в том числе диффузионная сварка в вакууме (свариваются металлы, которые другими методами соединить невозможно, - сталь с чугуном, серебро с нержавеющей сталью и т.д.) и диффузионная металлизация изделий(поверхностное насыщение стальных изделий алюминием, хромом, кремнием), азотирование - насыщение поверхности стали азотом (сталь становится твёрдой, износоустойчивой), цементация - насыщение стальных изделий углеродом, цианирование -насыщение поверхности стали углеродом и азотом.Распространение запахов в воздухе - наиболее часто встречающийся пример диффузии в газах. Почему же запах распространяется не мгновенно, а спустя некоторое время? Дело в том, что во время движения в определенном направлении молекулы пахучего вещества сталкиваются с молекулами воздуха. Траектория движения каждой частицы газа представляет собой ломаную линию, т.к. при столкновениях частицы меняют направление и скорость своего движения.По средствам диффузии происходит распространение различных газообразных веществ в воздухе: например, человек чувствует запах духов, дыма, который распространяется на большие расстояния. Природный горючий газ, которым мы пользуемся дома, не имеет ни цвета ни запаха. При утечке заметить его невозможно, поэтому на распределительных станциях газ смешивают с особым веществом, обладающим резким, неприятным запахом, который легко ощущается человеком.В жидкостях диффузия протекает медленнее, чем в газах, но этот процесс можно ускорить, с помощью нагревания. Например, чтобы быстрее засолить огурцы, их заливают горячим рассолом. Мы знаем, что в холодном чае сахар растворится медленнее, чем в горячем. Еще один часто встречающийся пример проявления диффузии в быту – стирка цветных вещей. Не рекомендуется мокрую ткань, окрашенную в темный цвет, оставлять на длительное время в соприкосновении с белой тканью. Начинается диффузия, молекулы краски проникают в ткань белого цвета.

Следует отметить, что диффузия нашла широкое применение в электронной промышленности, с ее помощью изготавливают многие полупроводниковые приборы. Также она используется при выплавке многих металлов, например, стали. Для придания стальным деталям значительной прочности их помещают в специальные печи, где находясь в разогретом состоянии они насыщаются углеродом. Атомы углерода проникают в поверхностный слой металла и повышают его прочность.Широкое применение диффузия находит в металлизации. Металлизация – метод повышения механических свойств и увеличения коррозионной стойкости, путем насыщения приповерхностных слоев металлическими легирующими элементами. Она осуществляются за счет активизации диффузионных процессов при повышенных температурах и некоторых дополнительных видах воздействия. Поэтому поиск способов повышения эффективности металлизации напрямую связан с изучением процессов диффузии.

Как видно из приведенных примеров диффузия играет очень важную роль в быту и технике.

2.2. Диффузия в жизни человека

Изучая явление диффузии, я пришла к выводу, что именно благодаря этому явлению человек живет. Ведь, как известно, воздух, которым мы дышим, состоит из смеси газов: азота, кислорода, углекислого газа и паров воды. Находится он в тропосфере - в нижнем слое атмосферы. Если бы не было диффузионных процессов, то наша атмосфера просто расслоилась бы под действием силы тяжести, которая действует на все тела, находящиеся на поверхности Земли или вблизи нее, в том числе и на молекулы воздуха. Внизу расположился бы боле тяжелый слой углекислого газа, над ним – кислород, выше - азот и инертные газы. А ведь для нормальной жизнедеятельности нам необходим именно кислород, а не углекислый газ.

Диффузия происходит и в самом организме человека. Дыхание и пищеварение человека основано на диффузии. Если говорить о дыхании, то в каждый момент времени в кровеносных сосудах, оплетающих альвеолы, находится примерно 70 мл крови, из которой в альвеолы диффундирует углекислый газ, а в обратном направлении - кислород. Огромная поверхность альвеол даёт возможность уменьшить толщину слоя крови, обменивающейся газами с внутриальвеолярным воздухом, до 1 мкм, что позволяет менее чем за 1 с насытить это количество крови кислородом и освободить её от избытка углекислоты.

Как видно из приведенных примеров диффузионные процессы играют очень важную роль в жизни людей.

2.3. Диффузия в природе.

За последние десятилетия люди в корне изменили свой взгляд на леса Земли. И поняли, что лес - это не просто будущие дрова, доски, брёв­на, а одно из главных звеньев громадной природной цепи. Леса - лёгкие планеты, помогающие дышать всему живому. Один гектар леса за год очи­щает 18 млн м3 воздуха от углекислого газа, поглощает 64 т других газов и пыли, поставляя взамен миллионы кубометров кислорода. Процесс очищения воздуха происходит благодаря диффузии.

Наблюдая за муравьями, я всегда задумывалась 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.

Могут ли живые организмы использовать запах на дуэли? Задрав длинный пушистый хвост в чёрную и белую полоску, кошачий лемур посылает сородичам сообщения, испуская сильный запах. Диффузия в действии! Если сталкиваются два клана-конкурента, самцы, протянув хвосты между ног, натирают его запястьями, железы которых выделяют едкий секрет. Потом, встав на четвереньки, загибают «заряженный» хвост над головой и сближаются с противником, вея на него запахом угрозы. Кто не испугался, тот и победил!

Самый распространённый способ общения насекомых - с помо­щью обонятельных химических средств. Есть привлекающие ароматы (аттрактанты), а есть отталкивающие (репелленты), воспринимае­мые обонятельными дырочками (порами) на усиках. К аттрактантам относятся феромоны и гормоны. «Матка здесь», - сообщает один из феромонов в пчелином гнезде. «Из этого запасного самца вырастить производителя, а из этого - солдата», - звучит приказ через феромон в гнезде термитов. А репелленты? «Нас много, корма на всех не хватит, подождите расти», - следует пахучий сигнал от первого комариного выплода. И личинки комаров следующего выплода смиренно ждут приказа на превращение в комаров.

Благодаря диффузии, насекомые находят себе пищу. Бабочки, порхая меж растений, всегда находят дорогу к красивому цветку. Пчелы, обнаружив сладкий объект, штурмуют его своим роем.

А растение растет, цветет для них тоже благодаря диффузии. Ведь мы говорим, что растение дышит и выдыхает воздух, пьет воду, получает из почвы различные микродобавки.

Плотоядные животные находят своих жертв тоже благодаря диффузии. Акулы и рыбы пираньи чувствуют запах крови на расстоянии нескольких километров. На принципе диффузии основано перемешивание пресной воды с соленой при впадении рек в моря.

Во всех приведенных примерах мы наблюдаем взаимное проникновение молекул веществ, т.е. диффузию, которая как мы видим имеет большое значение в природе, но это явление также вредно в отношении загрязнения окружающей среды.

III. Влияние деятельности человека на протекание диффузионных процессов в природе.

Человечество, безусловно, влияет на различные экологические системы. Примерами таких, чаще всего опасных, воздействий является осушение болот, вырубание лесов, уничтожение озонового слоя, поворот течения рек, сброс отходов в окружающую среду.

В загрязнении воздуха вредными продуктами промышленного производства и выхлопными газами автомобилей огромную роль играет диффузия. Также она вносит огромный вклад в загрязнение рек, морей, океанов продуктами жизнедеятельности людей. Годовой сброс производственных и бытовых стоков в мире составляет десятками триллионов тонн.Одним из примеров отрицательного влияния человека на процессы диффузии в природе являются крупномасштабные аварии, происходящие в бассейнах разных водоемов. Так, по оценкам экспертов, в океан ежегодно попадает около 10 млн т нефти. Нефть на воде образует тонкую пленку, препятствующую газообмену между водой и воздухом. Оседая на дно, нефть попадает в донные отложения, где нарушает естественные процессы жизнедеятельности донных животных и микроорганизмов. Кроме нефти, значительно возрос выброс в океан бытовых и промышленных сточных вод, содержащих, в частности, такие опасные загрязнители, как свинец, ртуть, мышьяк, обладающие сильным токсическим действием. Фоновые концентрации таких веществ во многих местах уже превышены в десятки раз.

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. Свыше 2 тыс. гектаров земли занято свалками промышленных и бытовых отходов. Один из трудно решаемых в настоящее время вопросов является вопрос утилизации промышленных отходов, в том числе токсичных.

Насущной проблемой является загрязнение воздуха выхлопными газами, продуктами переработки вредных веществ, выбрасываемыми в атмосферу различными заводами. В некоторых медицинских исследованиях была показана связь заболеваемости органов дыхания и верхних дыхательных путей с состоянием воздуха. Отмечается прямая зависимость между показателем уровня заболеваемости органов дыхания и объемом выбросов вредных веществ в атмосферу. Перечисленные примеры диффузии оказывают вредное влияние на различные процессы, происходящие в природе.

Предупреждая о возможных последствиях расширяющегося вторжения человека в природу, еще полвека назад академик В. И. Вернадский писал: “Человек становится геологической силой, способной изменить лик Земли”. Это предупреждение пророчески оправдалось. Последствия человеческой деятельности проявляются в истощении природных ресурсов, загрязнении биосферы отходами производства, разрушении природных экосистем, изменении структуры поверхности Земли, изменении климата.

Хочется надеяться, что люди все- таки обратят внимание на это и сделают все возможное для того чтобы сохранить нашу планету, а не уничтожить ее…

IV. Практические эксперименты, подтверждающие теорию.

Как много удивительного и интересного происходит вокруг нас! Многое хочется узнать, попытаться объяснить самостоятельно. Именно для этого я решила провести ряд экспериментов, в ходе которых попыталась выяснить, действительно ли теория диффузии справедлива, находит ли она свое подтверждение на практике. Любую теорию можно считать достоверной лишь в том случае, если она многократно подтверждается экспериментально.

4.1. Опыт № 1. Взять две пробирки: одна до половины наполнена водой, другая до половины наполнена песком. Воду вылить в пробирку с песком. Объём смеси воды и песка в пробирке меньше суммы объёмов воды и песка.

4.2. Опыт № 2. Длинную стеклянную трубку до половины наполнить водой, а затем сверху налить подкрашенный спирт. Общий уровень жидкостей в трубке отметить резиновым кольцом. После перемешивания воды и спирта объём смеси уменьшается.

(Опыты 1 и 2. доказывают, что между частицами вещества существуют промежутки; во время диффузии они заполняются частицами вещества – пришельца.)

4.3. Опыт №3 Наблюдение явления диффузии в жидкостях.

Цель: изучить диффузию в жидкости. Пронаблюдать растворение кусочков перманганата калия в воде, при неизменной температуре ( при t = 20°С)

Приборы и материалы: колба с водой, термометр, перманганат калия.

Я взяла кусочек марганцовки и сосуд с чистой водой при температуре 22 °С. Положила в сосуд кусочек перманганата калия и начала наблюдать за происходящим. Через 1 минуту вода в сосуде начинает окрашиваться. Вода является хорошим растворителем. Под действием молекул воды происходит разрушение связей между молекулами твердых веществ марганцовки. С момента начала опыта прошло 18 минут. Цвет воды становится более интенсивным. Молекулы воды проникают между молекулами перманганата калия, нарушая силы притяжения. Одновременно с силами притяжения между молекулами начинают действовать силы отталкивания и, как следствие, происходит разрушение кристаллической решетки твердого вещества. Процесс растворения марганцовки закончился. Время прохождения эксперимента 1 час 27 минут. Вода полностью окрасилась в малиновый цвет.

Можно сделать вывод, что явление диффузии в жидкости - это длительный процесс, в результате которого происходит растворение твердых тел.Проведя тот же самый опыт, но перемешивая воду (взбалтывая), я убедилась, что процесс диффузии происходит гораздо быстрее (2 минуты).

4.4. Опыт №4 Изучение зависимости скорости протекания диффузии от температуры.

Цель: изучить, как температура воды влияет на скорость протекания диффузии.

Приборы и материалы: термометры – 2 шт, секундомер – 1 шт, колбочки – 4шт, чай, перманганат калия.

Описание опыта и полученные результаты: (опыт приготовления чая при начальной температуре 20°С и при температуре 91° С в двух стаканахВзяли два сосуда с водой при t=20 °С и t=91 °С. Из этого опыта можно сделать вывод о том, что на скорость протекания диффузии влияет температура: чем больше температура, тем выше скорость протекания диффузии.

Те же результаты я получила, когда вместо чая взяла 2 стакана с водой. В одном из них была вода комнатной температуры, во втором кипяток.

Я опустила в каждый стакан одинаковое количество перманганата калия. В том стакане, где температура воды была выше, процесс диффузии протекал значительно быстрее .

Следовательно скорость диффузии зависит от температуры – чем выше температура, тем интенсивнее происходит диффузия.

4.5. Опыт №5 Наблюдение явления диффузии в газах.

Цель: изучение изменения диффузии газа в воздухе в зависимости от изменения температуры в помещении.

Приборы и материалы: секундомер, духи, термометр.

Описание опыта и полученные результаты: я исследовала время распространения запаха духов в помещении V=60м3 при температуре t = +150 (помещение проветриванием доводилось до необходимой температуры). Засекалось время от начала распространения запаха в комнате, до получения явной чувствительности у людей, стоящих на расстоянии 5 м. от исследуемого объекта (духи). Затем тщательно проветривали помещение и через 3 часа после данного эксперимента, повышение температуры до 200С. Затем опыт повторяли доводя температуру до 250С. Для всех полученных данных определила среднее арифметическое значение. Данные эксперимента я привела в таблице.

Если предположить, что процессы диффузии прямо пропорциональны времени распространения запаха духов в помещении, тогда в результате данного исследования можно выявить зависимость времени распространения запаха духов в помещении, а значит и скорости диффузии от изменения температуры воздуха.

Полученные данные свидетельствуют о том, что скорость распространения запаха духов зависит от повышения температуры помещения следующим образом: при повышении температуры с +150 на 50 данный параметр уменьшился на 8,9 сек. Это свидетельствует о том, что запах распространился быстрее. При дальнейшем повышении температуры помещения на 50 (до 250) уменьшился на 15,3 сек, что свидетельствует об ускорении распространения запаха. Таким образом, анализ показателей времени распространения запаха духов в помещении показал, что диффузия ускоряется при повышении температуры.

Вывод: чем выше температура газов, тем быстрее происходят процессы диффузии. Например, при выбросе горячих газов из труб различных предприятий (или из выхлопных труб автомобилей) эти вредные для здоровья людей и животных вещества распространяются очень быстро. Летом это происходит еще быстрее.

^ 4.6. Опыт №6 Влияние различных веществ на поверхности воды на процесс диффузии

Цель: изучить, как различные вещества на поверхности воды влияют на скорость испарения воды и сделать вывод о скорости протекания диффузии.

Приборы и материалы: термометры – 3 шт, секундомер – 1 шт, блюдца с водой – 3 шт, керосин, растительное масло.

Описание опыта и полученные результаты: в блюдца я налила воду одинаковой массы и одинаковой температуры (36 градусов), затем в первом блюдце оставила воду (5 мл), во второе налила керосин (5мл), в третье – растительное масло (5 мл). Растительное масло в нашем опыте имитировало нефть. Засекалось время, через каждые 10 минут снимались показания термометров, помещенных во все жидкости. Результаты измерений зафиксированы в таблице.

При испарении из воды вылетают отдельные молекулы. Так как вода, покрытая пленкой бензина, керосина и растительного масла, остывает медленнее, то можно говорить о том, что и молекулам кислорода труднее покинуть в воду.

Вывод: при наличии различных веществ на поверхности воды - процесс диффузии происходит медленнее. Так в окружающей природе разлитая нефть нарушает процессы диффузии и может привести к нежелательным экологическим последствиям.

V. Социологический опрос.

Цель опроса: привлечь внимание людей к экологической проблеме, а также узнать, как они информированы об этой проблеме и что делают на бытовом уровне для ее решения.

Содержание:

1. Влияет ли диффузия на экологию?

Да. Нет. Затрудняюсь ответить

2. Важно ли для вас лично информация об экологии?

Да. Нет. Затрудняюсь ответить

3. Как вы думаете, можно ли защитить природу?

Да. Нет. Затрудняюсь ответить

4. Задумываетесь вы о нашей проблеме?

Да. Нет. Затрудняюсь ответить

5. Готовы ли вы участвовать в улучшении экологии за предварительную плату?

Да. Нет. Затрудняюсь ответить

6. Хотите ли вы изменить экологию в лучшую сторону?

Да. Нет. Затрудняюсь ответить

7. Хотите ли вы получить дополнительные знания об экологии?

Да. Нет. Затрудняюсь ответить

5.1. Методика проведения социологического опроса по проблеме экологии

Я опрашивала людей по заранее разработанной анкете, на позиции были даны готовые предполагаемые ответы.

Опрос проводился анонимно. В опросе участвовало 20 человек взрослых и 20 школьников с 7 по 10 класс. Опрашивались как знакомые (большинство) так и случайные прохожие на улице.

5.2. Анализ результатов

Результаты социологического опроса показали, что взрослых гораздо чаще волнуют проблемы экологии. Так, из опрощенных нами взрослых на вопрос: “ Влияет ли диффузия на экологию?” утвердительно ответили 45% взрослых и в 3 раза меньше - 15% школьников и отрицательно – 35% взрослых и 70% школьников. Следовательно, в школьной программе недостаточно внимания уделяется этой проблеме. В целом задумываются над этим вопросом 30% опрошенного населения и 45% – не задумываются.

Возможно, что взрослые, несмотря на анонимность анкетирования, хотели показаться перед нами более “правильными”, но, может быть, им чаще приходится сталкиваться с экологическими проблемами в повседневной жизни.

На основании проведенного опроса можно сделать следующие выводы:

1. Жители нашего посёлка уделяют недостаточно внимание проблеме экологии.

2. Взрослые чаще задумываются над этой проблемой.

3. При анкетировании, многие люди впервые задумались над проблемой диффузионных процессов и их роли в экологии.

VI. Заключение

Из-за увеличения масштабов антропогенного воздействия (хозяйственной деятельности человека) нарушается равновесие в биосфере, что может привести к необратимым процессам и поставить вопрос о возможности жизни на планете. Это связано с развитием промышленности, энергетики, транспорта, сельского хозяйства и других видов деятельности человека. Уже сейчас перед человечеством встали серьезные экологические проблемы, требующие незамедлительного решения.

Как было показано в работе, ключевую роль в поддержании баланса экосистем играют диффузионные процессы. Проявление диффузии было показано в различных областях науки и техники, в процессах, происходящих в живой и неживой природе. Диффузия имеет важнейшее значение в жизни человека и животных, 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.

Поставленные в работе цели и задачи мною были выполнены. Мне удалось провести исследование диффузионных процессов, эксперимент показал хорошее совпадение теории с практикой. Так же удалось показать, какое широкое применение находит диффузия в окружающем мире.

Напоследок хочется отметить, что в нашей стране все-таки недостаточное внимание уделяется проблеме безопасности окружающей среды, что и показал проведенный опрос.

Надеюсь, моя работа поможет другим учащимся лучше разобраться в таком интересном и важном явлении как диффузия, будет способствовать развитию интереса к физике.

VII. Список использованной литературы

1. Астафуров В.И., Бусев А.И. Строение вещества: Кн. Для учащихся. М.: Просвещение , 1983

2. Алексеев С.В., Груздева М.В., Муравьёв А.Г., Гущина Э.В. Практикум по экологии. М. АО МДС, 1996 г.

3. Биофизика на уроках физики. Из опыта работы. М., «Просвещение», 1984

4. А.И. Китайгородский. Введение в физику. Издательство «Наука», 1979

5. Рыженков А.П. Физика. Человек. Окружающая среда. М. Просвещение,1996

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

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

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

Социологический опрос.

1. Влияет ли диффузия на экологию?2. Важно ли для вас лично информация об экологии?3. Как вы думаете, можно ли защитить природу?4. Задумываетесь вы о нашей проблеме?5. Готовы ли вы участвовать в улучшении экологии за предварительную плату?6. Хотите ли вы изменить экологию в лучшую сторону?7. Хотите ли вы получить дополнительные знания об экологии?

РЕЦЕНЗИЯ

Представленная работа посвящена теме "Экологические аспекты диффузии".Проблема данного исследования носит актуальный характер в современных условиях.Следует отметить высокую значимость и недостаточную практическую разработанность проблемы в курсе физики средней школы, что и определяет несомненную новизну данного исследования.В рамках достижения поставленной цели автором были поставлены и решены следующие задачи:1. Обосновать теоретические аспекты и выявить природу "диффузии";2. Показать актуальность проблемы в современных условиях;

3.Проверить теорию на практике, проведя ряд экспериментов;4. Обозначить тенденции развития данной темы.

Работа имеет традиционную структуру и включает в себя введение, основную часть, заключение и библиографический список.Во введении обоснована актуальность выбора темы, поставлены цель и задачи исследования, охарактеризованы методы исследования. Глава первая раскрывает общие вопросы темы, определяет основные понятия. В главе второй более подробно рассмотрен вопрос о том, где конкретно мы можем наблюдать явление диффузии, и какое применение она находит. Третья глава посвящена влиянию деятельности человека на протекание диффузионных процессов в природе. Глава четвертая имеет практический характер и на основе отдельных экспериментов делается анализ теоретических выводов, а также перспектив и тенденций развития. В пятой главе приведено социологическое исследование, на основе которого автор делает выводы об актуальности проблемы.По результатам исследования был вскрыт ряд проблем, имеющих отношение к рассматриваемой теме, и сделаны выводы о необходимости дальнейшего изучения данного вопроса. Тема раскрыта полностью в соответствии с планом.

Автором были применены разнообразные методы: исследование, эксперимент, опрос. Грамотно составлена презентация, подобраны иллюстрации, схемы.

Источниками информации для написания работы по теме " Экологические аспекты диффузии " послужили базовая учебная литература, фундаментальные теоретические труды крупнейших мыслителей в рассматриваемой области, результаты практических исследований видных отечественных и зарубежных авторов, статьи и обзоры в специализированных и периодических изданиях, справочная литература, прочие актуальные источники информации.

10.03.2011г. _____ ___ учитель физики

multiurok.ru

Смотрите также

• 
  Реферат архитектура древней греции
• 
  Реферат жизненный цикл организации
• 
  Реферат загрязнение атмосферного воздуха
• 
  Математика в экономике реферат
• 
  Эпоха дворцовых переворотов реферат
• 
  Физическая культура личности реферат
• 
  Правила игры баскетбол реферат
• 
  Реферат на тему марс
• 
  Обж темы рефератов по
• 
  Механизм действия проекции реферат
• 
  Защита растительного мира реферат