Difūzija mājas eksperimentos. Difūzija
Ūdens tvaiki rodas, kad ūdens vārās un iztvaiko dažādās temperatūrās. Ūdens pārejai gāzveida stāvoklī no vides tiek absorbēts siltums aptuveni 600 kcal / kg. Ūdens tvaiki gaisā nav manāmi ("ūdens tvaiku mākoņi" ir gaisā peldoši ūdens pilieni).
Gaisā var atrasties tikai noteikts ūdens tvaiku daudzums: jo siltāks gaiss, jo lielāks iespējamais ūdens tvaiku saturs. Tvaiku procentuālais daudzums gaisā faktiski nosaka gaisa relatīvo mitrumu. Pazeminoties gaisa temperatūrai un ūdens tvaiku saturam paliekot nemainīgam, palielinās gaisa relatīvais mitrums.
Piemērs:ūdens tvaiku saturs gaisā ir 125,2 kg/m2.
|
Ja šajā piemērā gaisa temperatūru vēl vairāk pazemina, tad ūdens tvaiki kondensējas šķidrumā. Temperatūru, kurā gaisa relatīvais mitrums sasniedz 100%, sauc par gaisa un ūdens tvaiku maisījuma rasas punktu.
Atmosfēras gaisa spiediens 1 atm ir vienāds ar 10 000 kg/m2; Gaisa un ūdens tvaiku maisījumā daļu spiediena rada ūdens tvaiki. Šādu indikatoru ieteicams izmantot, lai raksturotu ūdens tvaiku saturu gaisā, jo difūzijas iespējas ir acīmredzamākas (0,06 g ūdens / 1 kg gaisa = 1 kg / m2). Tāpēc ūdens tvaika spiediena starpība (3. att.) atspoguļo tikai atšķirīgo ūdens tvaiku molekulu saturu pie viena un tā paša gaisa maisījuma kopējā spiediena; turpretim absolūtā spiediena starpība ir kā tvaika katlā (4. att.), piemēram, jumta paklāju burbuļos.
Ar difūziju caur konstrukcijas elementiem un to slāņiem var izlīdzināt dažādus ūdens tvaiku spiedienus. Difūzijas pretestību raksturo koeficients μd(cm, m). Ja ņem vērā gaisa spraugu, tad difūzijas pretestības koeficientu nosaka no tabulas "Būvmateriālu termiskās pretestības un difūzijas pretestības koeficienti".
Izkliedējot ēku konstrukcijās, parādās zonas ar pazeminātu spiedienu. Līdzīgi kā temperatūras sadalījums konstrukcijā, spiediens tiek sadalīts atsevišķos slāņos atbilstoši to īpatsvaram kopējā difūzijas pretestības koeficientā. Neliela biezuma gaisa spraugas (ārpus 0,5, iekšpusē 2 cm) var ignorēt.
Piemērs.
| Iekšpusē 20°/50% = H 9 kg/m2; ārpus 15°/80% = 14kg/m2. Sienas biezums 24cm: μd= 4,5 x 24 = 108 cm. Apmetums no iekšpuses 1,5 cm: μd= 6 x 15 = 6 cm | Atšķirība 119 - 14 \u003d 105 kg / m294,7% x 105 \u003d 9,95 kg / m2 5,3% x 105 = 5,5 kg/m2 |
| 114 cm | 100% |
Difūzijas piemēri.
Lai novērstu būvkonstrukciju iznīcināšanu, ir jāizslēdz mitruma kondensācija tajās. Kondensācija rodas, ja faktiskais ūdens tvaiku saturs draud pārsniegt temperatūrai atbilstošo daudzumu. Attēlā redzamajos piemēros. 5-10 konstrukcija ar robežgaisa slāņiem parādīta to siltumizolācijai proporcionālā skalā. Līkne blakus temperatūras rampai parāda maksimālo iespējamo ūdens tvaika spiedienu.
Lai novērstu bojājumus, ir svarīgi ņemt vērā: pietiekamu siltumizolāciju. Piemērā (5. att.) ir parādīta viena slāņa konstrukcija bez kondensāta. Piemērā (6. att.) konstrukcijas iekšpusē notiek kondensācija, jo robežgaisa slāņa proporcija ir pārāk liela. Gaisa robežslānis nedrīkst pārsniegt noteiktu vērtību x siltuma pārneses pretestībā 1/k (2. tabula);
pareiza slāņošana. Difūzijas līknei jābūt ar pēc iespējas stāvāku slīpumu iekšpusē un līdzenai ārpusē (7. att.). Pretējā gadījumā veidojas kondensāts (8. att.). Slīpumu raksturo μd koeficients: iekšā augsts difūzijas pretestības koeficients, laba siltumvadītspēja = augsts μd koeficients; ārpusē zems difūzijas pretestības koeficients, slikta siltumvadītspēja = zems μd koeficients;
pareiza tvaika barjeras atrašanās vieta. Ja tvaika barjera atrodas ārpusē, tad tur krītas ūdens tvaika spiediens un rezultātā veidojas kondensāts (9. att.).
Lai no tā izvairītos, tvaika barjeras slānim ir jāatrodas iekšpusē, un tā priekšā esošie slāņi nedrīkst pārsniegt x vērtību kopējā siltuma pārneses pretestībā 1/k (2. tabula).
1. tabula. Ūdens tvaika spiediens gaisā.
|
2. tabula. Maksimālā gaisa robežslāņa proporcija pirms tvaika barjeras (x).
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1. Ūdens tvaiku saturs gaisā pie dažāda relatīvā mitruma. 2. Atbilstoši temperatūras sadalījumam ēkas konstrukcijā ir noteikta līkne maksimālajam ūdens tvaiku saturam gaisā, kas izkliedējas caur konstrukciju - piesātinājuma spiediena līkne. |
|
 |
3. Relatīvā tvaika spiediena starpība abās ēkas konstrukcijas pusēs. 4. Absolūtā tvaika spiediena starpība abās ēkas konstrukcijas pusēs. |
 |
5. Ūdens tvaika spiediens paliek zem maksimāli iespējamā – nav kondensāta. 6. Gaisa robežslānis ir pārāk liels nepietiekamas siltumizolācijas dēļ: kondensāts uz konstrukcijas un tās iekšpusē: X ir maksimāli pieļaujamais robežgaisa slāņa biezums. |
 |
7. Slāņu izvietojumu raksturojošais koeficients: līknes stāvums samazinās virzienā uz āru - labi. 8. Nepareizs slāņu izvietojums: koeficients un līknes stāvums palielinās virzienā uz āru, kā rezultātā konstrukcijas iekšpusē veidojas kondensāts. |
 |
9. Tvaika barjera aukstajā pusē: kondensāts konstrukcijas iekšpusē. 10. Papildu tvaika barjera siltajā pusē novērš kondensāciju, X = maksimālā siltumizolācija tvaika barjeras iekšpusē. |
Ernsts Noiferts. Konstrukciju projektēšana / Ernsts Neuferts "BAUENTWURFSLEHRE"
Sāksim ar faktu, ka šķidrums ir agregācijas starpstāvoklis. Kritiskajā viršanas temperatūrā tas ir līdzīgs gāzēm, un zemā temperatūrā parādās cietai vielai līdzīgas īpašības. Šķidrumam nav ideāla modeļa, kas būtiski apgrūtina tā līdzsvara termodinamisko īpašību, sasalšanas punkta, viskozitātes, difūzijas, siltumvadītspējas, virsmas spraiguma, entropijas, entalpijas aprakstu.
Definīcija
Kas ir difūzija? Tā ir barotnes daļiņu izplatīšanās, izplatīšana, kustība, kas noved pie vielas pārneses, līdzsvara koncentrāciju izveidošanas. Ja nav ārējas ietekmes, šo procesu nosaka daļiņu termiskā kustība. Šajā gadījumā difūzijas process ir tieši proporcionāls koncentrācijai. Difūzijas plūsma mainīsies līdzīgi
Šķirnes
Ja difūzija šķidrumā notiek, mainoties temperatūrai, to sauc par termisko difūziju, elektriskajā laukā - elektrodifūziju.
Lielu daļiņu pārvietošanās process šķidrumā vai gāzē notiek saskaņā ar Brauna kustības likumiem.
Plūsmas īpašības
Difūzija gāzēs, šķidrumos un cietās vielās notiek dažādos ātrumos. Daļiņu termiskās kustības rakstura atšķirību dēļ dažādās vidēs procesam ir maksimālais ātrums gāzēs, bet minimālais ātrums - cietās vielās.
Daļiņas trajektorija ir lauzta līnija, jo virziens un ātrums periodiski mainās. Nesakārtotas kustības dēļ tiek novērota daļiņas pakāpeniska noņemšana no sākotnējās pozīcijas. Tās pārvietojums pa taisnu līniju ir daudz īsāks nekā ceļš, kas notiek pa šķelto ceļu.
Fika likums
Difūzija šķidrumā atbilst diviem Fika likumiem:
- difūzijas plūsmas blīvums ir tieši proporcionāls koncentrācijai ar difūzijas koeficientu;
- difūzijas plūsmas blīvuma izmaiņu ātrums ir tieši proporcionāls koncentrācijas izmaiņu ātrumam un tam ir pretējs virziens.
Difūziju šķidrumā raksturo molekulu lēcieni no viena līdzsvara stāvokļa uz otru. Katrs šāds lēciens tiek novērots, kad molekulai tiek nodota enerģija tādā daudzumā, kas ir pietiekams, lai pārtrauktu saikni ar citām daļiņām. lēciens nepārsniedz attālumu starp molekulām.
Apspriežot, kas ir difūzija šķidrumā, mēs atzīmējam, ka process ir atkarīgs no temperatūras. Palielinoties, šķidruma struktūra tiek “atslābināta”, kā rezultātā tiek novērots straujš lēcienu skaita pieaugums laika vienībā.
Difūzijai gāzēs, šķidrumos un cietās vielās ir dažas atšķirīgas īpašības. Piemēram, cietās vielās mehānisms ir saistīts ar atomu kustību kristāla režģī.
Parādības iezīmes
Difūzija šķidrumā rada praktisku interesi, jo to pavada vielas koncentrācijas izlīdzināšana sākotnēji nehomogēnā vidē. Daudz vairāk daļiņu izplūst no vietām ar augstu koncentrāciju.
Eksperimenti
Eksperimenti ar šķidrumiem ir parādījuši, ka difūzijai ir īpaša nozīme ķīmiskajā kinētikā. Plūsmas laikā uz reaģentu vai katalizatora virsmas šis process veicina reakcijas produktu noņemšanas ātruma noteikšanu un sākotnējo reaģentu pievienošanu.
Kas izskaidro difūziju šķidrumos? Šķīdinātāja molekulas spēj iekļūt caur caurspīdīgām membrānām, kā rezultātā rodas osmotiskais spiediens. Šī parādība ir atradusi pielietojumu ķīmiskās un fizikālās vielu atdalīšanas metodēs.
Bioloģiskās sistēmas
Šajā gadījumā var aplūkot difūzijas modeļus, piemēram, gaisa skābekļa iekļūšanu plaušās, gremošanas produktu uzsūkšanos no zarnām asinīs, minerālu elementu uzsūkšanos sakņu matiņos. Jonu difūzija notiek muskuļu un nervu šūnu bioelektrisko impulsu ģenerēšanas laikā.
Fizikālais faktors, kas ietekmē noteiktu elementu uzkrāšanās selektivitāti ķermeņa šūnās, ir atšķirīgs jonu iekļūšanas ātrums caur šūnu membrānām. Šo procesu var izteikt ar Fika likumu, difūzijas koeficienta vērtību aizstājot ar membrānas caurlaidību, un koncentrācijas gradienta vietā izmantot vērtību atšķirību abās membrānas pusēs. Līdz ar ūdens un gāzu difūzijas iekļūšanu šūnā mainās osmotiskā spiediena indikatori šūnas ārpusē un iekšpusē.
Analizējot, no kā ir atkarīga difūzija, mēs atzīmējam, ka ir vairāki šī procesa veidi. Vienkāršā forma ir saistīta ar jonu un molekulu brīvu pārnešanu uz to elektroķīmiskā potenciāla gradientu. Piemēram, šī opcija ir piemērota tām vielām, kurās molekulas ir mazas, piemēram, metilspirts, ūdens.
Ierobežotais variants paredz vāju vielas pārnesi. Piemēram, pat mazas daļiņas nespēj iekļūt šūnā.
Vēstures lapas
Difūzija tika atklāta senās Grieķijas kultūras uzplaukuma laikā. Demokrits un Anaksogors bija pārliecināti, ka jebkura viela sastāv no atomiem. Viņi izskaidroja dabā izplatīto vielu daudzveidību ar savienojumiem starp atsevišķiem atomiem. Viņi pieņēma, ka šīs daļiņas var sajaukties, veidojot jaunas vielas. Starp molekulāri-kinētiskās teorijas dibinātājiem, kas izskaidro difūzijas mehānismu, īpaša loma bija Mihailam Lomonosovam. Viņi deva definīciju molekulai, atomam un izskaidroja izšķīšanas mehānismu.
Eksperimenti
Pieredze ar cukuru ļauj izprast visas difūzijas iezīmes. Ja aukstā tējā ieliekat gabaliņu cukura, tasītes apakšā pamazām veidosies biezs sīrups. Tas ir redzams ar neapbruņotu aci. Pēc kāda laika sīrups vienmērīgi izkliedēsies pa visu šķidruma tilpumu un vairs nebūs redzams. Šis process notiek spontāni un nenozīmē šķīduma sastāvdaļu sajaukšanos. Tāpat smaržu aromāts izplatās visā telpas tilpumā.
Iepriekš minētie eksperimenti liecina, ka difūzija ir spontāns process, kurā vienas vielas molekulas nonāk citā. Materiāla izplatīšanās notiek visos virzienos, neskatoties uz gravitācijas klātbūtni. Šāds process ir tiešs apstiprinājums vielas molekulu pastāvīgai kustībai.
Tātad iepriekš minētajā piemērā tiek veikta cukura un ūdens molekulu difūzija, ko papildina vienmērīgs organisko vielu molekulu sadalījums visā šķidruma tilpumā.
Eksperimenti ļauj noteikt difūziju ne tikai šķidrumos, bet arī gāzveida vielās. Piemēram, uz svariem varat uzstādīt trauku ar ētera tvaikiem. Pamazām krūzes nonāks līdzsvarā, tad ētera glāze būs smagāka. Kāds ir šādas parādības iemesls?
Laika gaitā ētera molekulas sajaucas ar gaisa daļiņām, un telpā sāk justies specifiska smaka. Vidusskolas fizikas kursā tiek aplūkots eksperiments, kurā skolotājs ūdenī izšķīdina graudu. Sākumā ir redzama skaidra graudu kustības trajektorija, bet pamazām viss risinājums iegūst viendabīgu nokrāsu. Pamatojoties uz eksperimentu, skolotājs izskaidro difūzijas iezīmes.
Lai noteiktu faktorus, kas ietekmē procesa ātrumu šķidrumos, varat izmantot dažādu temperatūru ūdeni. Karstā šķidrumā molekulu savstarpējās sajaukšanās process tiek novērots daudz ātrāk, tāpēc pastāv tieša saistība starp temperatūras vērtību un difūzijas ātrumu.
Secinājums
Eksperimenti, kas veikti ar gāzēm, šķidrumiem un ļauj formulēt fizikas likumus, noteikt attiecības starp atsevišķiem daudzumiem.
Eksperimentu rezultātā tika izveidots vienas vielas daļiņu savstarpējas iekļūšanas mehānisms citā, un tika pierādīts to kustības haotiskais raksturs. Empīriski tika konstatēts, ka difūzija visātrāk notiek gāzveida vielās. Šis process ir ļoti svarīgs savvaļas dzīvniekiem, tiek izmantots zinātnē un tehnoloģijā.
Pateicoties šai parādībai, tiek saglabāts viendabīgs zemes atmosfēras sastāvs. Pretējā gadījumā tiktu novērota troposfēras noslāņošanās atsevišķās gāzveida vielās, un mūsu planētas virsmai vistuvāk atrastos smagais, elpošanai nederīgais oglekļa dioksīds. Pie kā tas novestu? Savvaļas dzīvnieki vienkārši beigtu pastāvēt.
Liela ir arī difūzijas loma augu pasaulē. Leknais koku vainags ir izskaidrojams ar difūzijas apmaiņu caur lapu virsmu. Rezultātā tiek veikta ne tikai elpošana, bet arī koka uzturs. Šobrīd lauksaimniecībā tiek izmantota krūmu un koku barošana ar lapotnēm, kas paredz vainaga apsmidzināšanu ar īpašiem ķīmiskiem savienojumiem.
Tieši difūzijas laikā augs saņem barības vielas no augsnes. Ar šo parādību ir saistīti arī fizioloģiskie procesi, kas notiek dzīvos organismos. Piemēram, sāls līdzsvars nav iespējams bez difūzijas. Šādiem procesiem ir liela nozīme ezeru un upju apgādē ar skābekli. Gāze nonāk rezervuāra dziļumos precīzi difūzijas ceļā. Ja šāda procesa nebūtu, dzīvība rezervuāra iekšpusē beigtu pastāvēt.
Uz difūziju balstās arī tādu medikamentu lietošana, kas ļauj cilvēkam pasargāt sevi no dažādu slimību ierosinātājiem un uzlabot pašsajūtu. Šo parādību izmanto metālu metināšanā, cukura sulas ražošanā no biešu čipsiem un konditorejas izstrādājumu gatavošanā. Grūti atrast tādu modernās rūpniecības nozari, kur difūziju neizmanto.
Osmoze ir ūdens difūzija caur puscaurlaidīgu membrānu, kas atdala divus šķīdumus no zemākas koncentrācijas uz augstāku.[ ...]
Trešā perioda sākumā ūdens difūzija parasti notiek bez lielām grūtībām. Taču, koksnei žūstot, difūzijas ātrums samazinās tik ļoti, ka uz koka virsmas veidojas sausa kārta. Tādējādi galvenais nosacījums, no kura ir atkarīgs žūšanas ātrums trešajā periodā, ir ūdens difūzija izžuvušās koksnes iekšienē. Salīdzinot ar difūzijas vērtību, gāzes plēves aizkavējošā loma tagad ir niecīga. Tāpat dzesēšanas šķidruma ātrumam un ūdens tvaiku daļējam spiedienam ir tikai sekundāra ietekme uz procesu.[ ...]
Slimības būtība. Slimība sastāv no ūdens difūzijas no organisma zarnu traktā. Šī izkliedētā ūdens daudzums ir milzīgs (apmēram 30 l/dienā), un tāpēc tas nepārtraukti izdalās vemšanas un šķidru izkārnījumu veidā. Tā rezultātā notiek ķermeņa dehidratācija, strauji samazinās oksidatīvo procesu intensitāte, un audi tiek piesātināti ar nepilnīgas sadegšanas produktiem un oglekļa dioksīdu. Inkubācijas periods ir apmēram trīs dienas.[ ...]
Osmotiskais spiediens ir spiediens, ko rada ūdens difūzija caur membrānu (no zemākas šķīduma koncentrācijas uz augstāku).[ ...]
Mobilo monomēru ūdens molekulu relatīvā skaita un hidroksīda jonu aktivitātes palielināšanās attiecībā pret ūdeņraža joniem, acīmredzot, izraisa ūdens difūzijas paātrināšanos, kas ietekmē osmozes procesus, kuriem ir liela nozīme augu un dzīvnieku dzīvē. organismi.[ ...]
Citā darbā pētnieki secināja, ka katjonu apmainītājā esošās sulfogrupas anjons saista trīs ūdens molekulas. Acīmredzot rezultātu atšķirība lielā mērā ir atkarīga no metožu atšķirībām jonizēto grupu hidratācijas daudzuma novērtēšanai jonu apmaiņas sveķos. Jebkurā gadījumā ir diezgan precīzi konstatēts, ka sulfokācijas apmainītāji H + formā uzbriest spēcīgāk nekā sāls formās, savukārt vāji skābie katjonu apmaiņas līdzekļi, kas praktiski nav jonizēti H formā, uzbriest galvenokārt sāls formās. Tā paša iemesla dēļ vāji bāziskie anjonu apmaiņas līdzekļi sāls formās uzbriest arī daudz spēcīgāk nekā OH formā. Elektrolītu nejonu apmaiņas pārvietošanās virzienā uz ūdens difūziju, kad tiek izveidots osmotiskais līdzsvars jonītu graudiem ar ārējo šķīdumu atšķaidītos šķīdumos, būtiski neietekmē jonu apmaiņas sveķu uzvedību ūdens atsāļošanas vai jonu apmaiņas filtru reģenerācijas laikā. Palielinoties skābju un sārmu koncentrācijai reģenerācijas šķīdumos, šī nejonu apmaiņas elektrolītu pārnese izrādās tik nozīmīga, ka to nevar atstāt novārtā.[ ...]
Ir labi zināms, ka dažos hidrātos ir tikai gredzens vai tikai vakances difūzijas mehānisms, kas nav saistīts ar traucējumiem. Šādos gadījumos difūziju novēro, kā likums, tikai augstā temperatūrā. Šajā kristālā ūdens molekulas ir sakārtotas sešu riteņu zigzaga gredzenos, it kā izgrebtas no ledus struktūras. Visu gredzenu asis ir paralēlas viena otrai, un H-II virzieni veido 47° leņķi ar gredzenu asīm. No šejienes saskaņā ar dipola mijiedarbības vidējās noteikšanas noteikumiem var atrast šīs mijiedarbības vidējo konstanti - 9 kHz. Mērījumi ir parādījuši, ka difūzija dNoptāzē novērojama tikai temperatūrā virs +120°C, un raksturīgā frekvence ir tieši 9 kHz. Apofilītam, citam hidratētam silikātam, difūzija sākas pie 170°C, aprēķins un eksperiments dod gandrīz identiskas vērtības ar frekvences raksturlielumu -6,5 kHz. Patrolītā ūdens difūzija pie +150°C dipola-dipola mijiedarbību vidēji samazina līdz nullei, pilnībā neatbilstot sagaidāmajai vērtībai, jo šajā kristālā leņķis starp H-H vektoriem un simetrijas asi ir gandrīz vienāds ar maģiskais.[ ...]
Champetier un Bonnet apgalvoja, ka kokvilna selektīvi absorbē skābi. Kazbekars un Nils atklāja selektīvu ūdens absorbciju celofānā, kad tas uzbriest skābes šķīdumos, pateicoties ātrākai ūdens difūzijai salīdzinājumā ar skābi plēvē. Detalizēts ūdens un skābes selektīvās absorbcijas pētījums nav veikts.[ ...]
Membrāna (no latīņu membrana - membrāna) - plāna plēve vai plāksne, parasti fiksēta gar kontūru; osmoze (no grieķu valodas osmoss - spiediens, spiediens) - vienvirziena ūdens difūzija caur puscaurlaidīgu starpsienu (membrānu), kas atdala šķīdumu no tīra ūdens vai zemākas koncentrācijas šķīduma; ultrafiltrācija (no lat. ultra - virs, tālāk) - šķīdumu un koloidālo sistēmu atdalīšana, izmantojot puscaurlaidīgas membrānas speciālos aparātos zem spiediena 0,1 - 0,8 MPa.[ ...]
Temperatūrā virs 200-250 K platporu ceolītu KMR spektri strauji (simtiem reižu) sašaurinās un iegūst kristālos difundējošam ūdenim raksturīgu struktūru. Šajā gadījumā nozīmīgi ir divi fakti. Pirmkārt, sašaurinātā spektra platums paliek nemainīgs līdz dehidratācijas temperatūrai (200-300°C un vairāk). Tas nozīmē, ka visās temperatūrās molekula pārvietojas pa to pašu difūzijas ceļu, ko stingri nosaka kristāla struktūra, tieši tādā pašā veidā kā kristāliskajos hidrātos. Otrkārt, neskatoties uz zemas temperatūras mobilitāti, saglabājas ļoti augstas dehidratācijas temperatūras vērtības. Šī īpašība krasi atšķir ceolītus no kristāliskajiem hidrātiem, kuros dehidratācija vai kušana reti notiek temperatūrā, kas ievērojami pārsniedz 100°C. Ceolītu augstās temperatūras hidratētā stāvokļa raksturs kļuva skaidrs tikai pēc ceolīta ūdens "divfāzu" struktūras atklāšanas. Izrādījās, ka ūdens molekulu difūzija ceolīta kanālos netraucē dažām no šīm molekulām stingri saistīties ceolīta kanālos. Piemēram, mordenītā, neraugoties uz KMR spektra difūzijas sašaurināšanās sākumu pie –100°C, pat pie +100°C, paliek aptuveni 10% cieti saistītā ūdens (šajā gadījumā pilnīga dehidratācija notiek tikai pie 450°). C). Tika ierosināts, ka šīs cieši saistītās molekulas, piemēram, aizbāžņi, bloķē ceolīta kanālu, bloķējot molekulu difūzijas ceļu. Līdz ar to ir dabiski izvirzīt ceolīta ūdens izohorisko modeli slēgtā kanālu telpā. Karsēšana palielina spiedienu kanāla iekšpusē, un līdz ar spiedienu palielinās arī ceolīta ūdens “kušanas” temperatūra. Saskaņā ar teikto ūdens difūziju hidratētos ceolītos var uzskatīt par izohorisku (slēgtā tilpumā) kušanu. Ir arī acīmredzams, ka "spraudņu" efektivitāte kanālu tilpuma bloķēšanā ir saistīta ar to kolektīvajām īpašībām, kas izriet no spēcīgāku ūdens-ūdens saišu klātbūtnes noteiktos ceolīta kanālu apgabalos.[ ...]
Salīdzinājums ar pieredzi gan apstiprina, gan neapstiprina šīs cerības. Bet nez kādēļ no shēmas izkrīt kalcija, stroncija un bārija hlorīdu un bromīdu hidrāti, kuros, pretēji visam, ūdens difūzija netiek konstatēta līdz kušanai.[ ...]
Ir pētīta iespēja izmantot kalcija un cinka ferītus gruntskrāsās kopā ar pretkorozijas pigmentiem, lai aizstātu toksiskus un dārgus pigmentus, kuru pamatā ir svins un hroms. Gruntsvielas, kas satur kalcija un cinka ferītus, rada nopietnāku barjeru ūdens un skābekļa difūzijai nekā dzelzs oksīda pigmentēti pārklājumi. Alkīda krāsās kalcija ferīts ir efektīvāks. Attiecība starp inerto pigmentu un kalcija ferītu gruntskrāsās ir 60:40. Hlorētas gumijas krāsās cinka ferīts ir efektīvāks, un attiecība starp inerto pigmentu un cinka ferītu ir 80:20-70:30. Tiek atzīmēts, ka kalcija un cinka ferītu aizsargājošais efekts ir vājāks nekā klasiskajiem pretkorozijas pigmentiem.[ ...]
Dzīvo organismu saindēšanās mehānismu labāk izskaidro cita teorija, saskaņā ar kuru saindēšanās notiek dzīvsudraba un vara jonu iekļūšanas rezultātā elpošanas vai gremošanas orgānos, kā rezultātā šo orgānu olbaltumvielas sarecē un organisms iet bojā. Saskaņā ar šo teoriju dzīvsudraba oksīda un vara oksīda aizsargājošā iedarbība ir izskaidrota šādi. Sakarā ar jūras ūdens difūziju krāsas plēvē dzīvsudraba oksīds un vara oksīds tiek pakļauti jūras ūdenī esošajam NaCl. Šīs darbības rezultātā, kā minēts iepriekš, veidojas kompleksa sastāva sāls 6MaCl 3H Cb CuCl2. Šīs sāls šķīdums, kas satur dzīvsudraba un vara jonus, lēnām izkliedējoties virzienā, kas ir pretējs ūdens difūzijai, tiešā kuģa tuvumā izveido jūras faunas pārstāvjiem indīgu zonu, kas, kā minēts, kļūst indīga. augstāk, pat ar nelielu dzīvsudraba jonu saturu ūdenī.un vara. Ar šo dzīvsudraba oksīda un vara oksīda darbības mehānismu mirst visi vienkāršākie dzīvnieku organismi, kas nonāk dzīvsudraba un vara jonu saindētajā zonā, un tikai atsevišķi to eksemplāri var nejauši pietuvoties kuģim. Nepārtraukta piesārņošana var sākties tikai pēc ievērojamas ārējā krāsas slāņa noplicināšanas ar dzīvsudrabu un varu. Praksē tiek novērota šāda trauka piesārņošanas procesa gaita - piesārņojums sākas ar atsevišķu gliemju īpatņu nogulsnēšanos, un nepārtraukta piesārņošanās, kas ir daudz mazāk intensīva nekā izmantojot parasto krāsu, sākas daudz vēlāk nekā krāsošanas gadījumā. kuģis ar parasto eļļas krāsu.
Fizika ir viena no interesantākajām, noslēpumainākajām un tajā pašā laikā loģiskākajām zinātnēm. Viņa izskaidro visu, ko var izskaidrot, pat to, kā tēja kļūst salda un zupa kļūst sāļa. Īsts fiziķis teiktu citādi: šādi notiek difūzija šķidrumos.
Difūzija
Difūzija ir maģisks vienas vielas mazāko daļiņu iekļūšanas process citas starpmolekulārajās telpās. Starp citu, šī iespiešanās ir abpusēja.
Vai jūs zināt, kā šis vārds tiek tulkots no latīņu valodas? Izplatās, izplatās.
Kā difūzija notiek šķidrumos?
Difūziju var novērot jebkuru vielu mijiedarbībā: šķidrā, gāzveida un cietā veidā.
Lai uzzinātu, kā notiek difūzija šķidrumos, caurspīdīgā traukā ar tīru ūdeni varat mēģināt iemest dažus krāsas graudiņus, maltu svinu vai, piemēram, kālija permanganātu. Labāk, ja šis trauks ir augsts. Ko mēs redzēsim? Vispirms kristāli gravitācijas ietekmē nogrims dibenā, bet pēc kāda laika ap tiem parādīsies krāsains ūdens oreols, kas izplatīsies un izplatīsies. Ja mēs netuvosimies šiem kuģiem vismaz dažas nedēļas, mēs atklāsim, ka ūdens ir gandrīz pilnībā iekrāsojies.
Vēl viens labs piemērs. Lai cukurs vai sāls ātrāk izšķīst, tie jāmaisa ūdenī. Bet, ja tas nav izdarīts, cukurs vai sāls pēc kāda laika izšķīst paši: tēja vai kompots kļūs salds, bet zupa vai sālījums kļūs sāļš.
Kā difūzija notiek šķidrumos: pieredze
Lai noteiktu, kā difūzijas ātrums ir atkarīgs no vielas temperatūras, var veikt nelielu, bet ļoti atklājošu eksperimentu.
Paņemiet divas tāda paša tilpuma glāzes: vienu ar aukstu ūdeni, otru ar karstu. Abās glāzēs ielej vienādu daudzumu šķīstošā pulvera (piemēram, kafijas vai kakao). Vienā no traukiem pulveris sāks intensīvāk šķīst. Vai jūs zināt, kura tieši? Uzminiet? Kur ūdens temperatūra ir augstāka! Galu galā difūzija notiek nejaušas, haotiskas molekulu kustības gaitā, un augstās temperatūrās šī kustība notiek daudz ātrāk.
Difūzija var notikt jebkurā vielā, atšķiras tikai šīs parādības rašanās laiks. Vislielākais ātrums ir gāzēs. Tāpēc sviestu nevar uzglabāt ledusskapī blakus siļķei vai speķim, kas sarīvēts ar smalki sagrieztu ķiploku. Seko šķidrumi (no zemākā blīvuma līdz lielākajam). Un vislēnākā ir cietvielu difūzija. Lai gan no pirmā acu uzmetiena cietās vielās nav difūzijas.
Darba mērķis: pierādīt, ka difūzija ir atkarīga no temperatūras; oo apsveriet difūzijas piemērus mājas eksperimentos; oo pārliecinieties, ka difūzija dažādās vielās notiek dažādos veidos.
Atbilstība: difūzija pierāda, ka ķermeņi sastāv no molekulām, kas atrodas nejaušā kustībā; difūzijai ir liela nozīme cilvēku, dzīvnieku un augu dzīvē, kā arī tehnoloģijās
Kas ir difūzija?
Difūzija ir spontāna saskarē esošo vielu sajaukšanās, kas notiek molekulu haotiskas (nejaušas) kustības dēļ.
Vēl viena definīcija: difūzija difūzija - izkliedēšana, izkliedēšana, izkliede) - process, kurā tiek pārnesta viela vai enerģija no apgabala ar augstu koncentrāciju uz zonu ar zemu koncentrāciju.
Slavenākais difūzijas piemērs ir gāzu vai šķidrumu sajaukšana (ja jūs pilināt tinti ūdenī, šķidrums pēc kāda laika iekrāsosies vienmērīgi).
Difūzija notiek šķidrumos, cietās vielās un gāzēs. Difūzija visātrāk notiek gāzēs, lēnāk šķidrumos un vēl lēnāk cietās vielās, kas ir saistīts ar daļiņu termiskās kustības raksturu šajās vidēs. Katras gāzes daļiņas kustības trajektorija ir lauzta līnija, jo sadursmju laikā daļiņas maina kustības virzienu un ātrumu. Gadsimtiem ilgi strādnieki metināja metālus un izgatavoja tēraudu, karsējot cieto dzelzi oglekļa atmosfērā, nemaz nezinot par notiekošajiem difūzijas procesiem. Tikai 1896. gadā. sākās problēmas izpēte.
Angļu metalurgs Viljams Robertss-Austins vienkāršā eksperimentā mērīja zelta difūziju svinā. Viņš izkausēja plānu zelta disku uz 1 collu (2,45 cm) gara tīra svina cilindra gala, ievietoja šo cilindru krāsnī, kur temperatūra tika uzturēta aptuveni 200 C, un 10 dienas turēja krāsnī. Izrādījās, ka cauri visam cilindram izgāja pilnīgi izmērāms zelta daudzums. Tas vēlreiz to pierāda. ka difūzijas ātrums pieaug ļoti strauji, palielinoties temperatūrai. Piemēram, cinks izkliedējas varā 300C temperatūrā gandrīz 100 miljonus reižu ātrāk nekā istabas temperatūrā.
Molekulu difūzija notiek ļoti lēni. Piemēram, ja cukura gabals ir nolaists ūdens glāzes dibenā un ūdens netiek maisīts, paies vairākas nedēļas, līdz šķīdums kļūs viendabīgs.
Vai difūzija ir atkarīga no temperatūras?
Difūzijas fenomenu var novērot mājās, vārot tēju. Eksperimenta laikā tika izmantotas divas glāzes ar aukstu un karstu ūdeni. Brūvējot tēju, konstatēts, ka glāzē karsta ūdens pagatavošanas process noritēja ātrāk.
Mājās difūzijas fenomens izpaužas visur. Kad mamma virtuvē griež sīpolus, gatavo vistu, gatavo vakariņas vai gatavo marinādi dārzeņiem, aromāti no virtuves izplatās pa visu dzīvokli.
Izpētīju smaržu smaržas izplatīšanās ātruma atkarību telpā no temperatūras: no vienas telpas daļas uz otru smaržu aromāts izplatījās 20,53 sekundēs. ; tad pie galda lampas izsmidzināju smaržas, laiks - 14,03 sek.
Secinājums: difūzijas ātrums palielinās līdz ar temperatūru, palielinoties molekulu kustības ātrumam.
difūzija ap mums.
Saules stariem ienākot telpā, var novērot savdabīgu >.
Šajā gadījumā Lukrēcijs Karuss rakstīja:
Paskaties šeit: ikreiz, kad iekļūst saules gaisma
Mūsu mājokļos un tumsa caurstrāvo ar saviem stariem,
Tu redzēsi daudzus ķermeņus tukšumā mirgojošus,
Steidzoties šurpu un atpakaļ starojošā gaismas mirdzumā.
It kā mūžīgā cīņā viņi cīnās kaujās un cīņās,
Pēkšņi viņi steidzas kaujās grupās, nezinot mieru.
Difūzijas dēļ iekštelpu putekļu daļiņas satur pelējuma daļiņas, smago metālu molekulas, kas atrodamas mēbelēs, apdares materiālos un citos dzīvokļa priekšmetos>. Viegli tiek galā ar toksiskām vielām, kas izšķīdinātas telpu gaisā, iekštelpu ziediem: nefrolēpi, dieffenbachia, spurga, efeja, pelargonija, sansevieria uc Un tas viss notiek difūzijas dēļ.
Pazīstamā agave (alveja) spēj samazināt kaitīgo mikrobu skaitu 4 reizes, bet opuncijas kaktuss 6-7 reizes samazina pelējuma sēnīšu skaitu gaisā. Tabakas dūmi, linoleja pārklājumi ir kaitīgi mūsu veselībai. Telpas augi (Ficus Benjamin, Tradescantia, Chlorophytum) spēj absorbēt un sadalīt toksiskas vielas.
Difūzijas pētījums dārzeņos.
Pieredze ar āboliem
Tika izmantoti dažādu šķirņu āboli: >, >, >.
Ābeļu šķirnēs > mangāna iekļūšana bija lēnāka. Šīs šķirnes āboli ir ziemīgi, iespējams, tie ir mazāk sulīgi, un to struktūra ir blīvāka.
Pieredze ar dārzeņiem
Eksperimentam tika izmantoti šādi dārzeņi: rāceņi, burkāni, cukini, kartupeļi
Pēc trim stundām tika konstatēts, ka mangāna iekļūšana cukini, kartupeļos bija lielāka nekā rāceņos un burkānos. Rāceņiem un burkāniem ir blīvāka struktūra, un mangāna daļiņu iespiešanās dziļums bija mazāks.
Izkliedēšana un drošība
Degošajai propāna gāzei, ko mēs izmantojam mājās ēdiena gatavošanai, nav krāsas. Tāpēc uzreiz pamanīt gāzes noplūdi būtu grūti. Un noplūdes gadījumā difūzijas dēļ gāze izplatās visā telpā. un mēs smaržojam šo noplūdi. Tikmēr pie noteiktas gāzes un gaisa attiecības slēgtā telpā veidojas maisījums, kas var eksplodēt. Piemēram, no aizdedzināta sērkociņa. Gāze var izraisīt arī cilvēku saindēšanos.
Secinājumi: oo Difūzijas laikā vienas vielas daļiņas iekļūst spraugās starp citas vielas daļiņām, un vielas tiek sajauktas.
oo Difūzijas ātrums palielinās, palielinoties temperatūrai.
oo Difūzijai ir liela nozīme cilvēku, dzīvnieku un augu dzīvības procesos.
