Difuzia în experimente acasă. Difuzie
Vaporii de apă apar atunci când apa fierbe și se evaporă la diferite temperaturi. Pentru a transfera apa la stare gazoasă din mediu căldura este absorbită într-o cantitate de aproximativ 600 kcal/kg. Vaporii de apă din aer nu sunt observați („norii de vapori de apă” sunt picături de apă care plutesc în aer).
În aer nu poate exista decât o anumită cantitate de vapori de apă: cu cât aerul este mai cald, cu atât este mai mare conținutul posibil de vapori de apă. Procentul de vapori din aer este de fapt determinat de umiditatea relativa a aerului. Pe măsură ce temperatura aerului scade și conținutul de vapori de apă rămâne neschimbat, umiditatea relativă a aerului crește.
Exemplu: conţinutul de vapori de apă din aer este de 125,2 kg/m2.
|
Dacă în acest exemplu continuăm să scădem temperatura aerului, atunci vaporii de apă se condensează în lichid. Temperatura la care umiditatea relativa atinge 100% se numeste punctul de roua al amestecului de aer si vapori de apa.
Presiunea aerului atmosferic de 1 atm este egală cu 10.000 kg/m2; într-un amestec de aer și vapori de apă, o parte din presiune este cauzată de vaporii de apă. Este recomandabil să folosiți un astfel de indicator pentru a caracteriza conținutul de vapori de apă din aer, deoarece în acest caz posibilitățile de difuzie sunt mai clare (0,06 g apă/1 kg aer = 1 kg/m2). Prin urmare, diferența de presiune a vaporilor de apă (Fig. 3) reflectă doar conținutul diferit de molecule de vapori de apă la aceeași presiune totală a amestecului de aer; în contrast cu aceasta este diferența de presiune absolută ca într-un cazan cu abur (Fig. 4), de exemplu, în bulele de covoare de acoperiș.
Diferite presiuni ale vaporilor de apă pot fi egalizate prin difuzie prin elementele structurale și straturile acestora. Rezistența la difuzie este caracterizată de coeficient μd(cm, m). Dacă se ia în considerare întrefierul, atunci coeficientul de rezistență la difuzie este determinat din tabel „Rezistența termică și coeficienții de rezistență la difuzie ai materialelor de construcție”.
La difuzarea în interiorul structurilor clădirii, apar zone cu presiune scăzută. Similar cu distribuția temperaturii în structură, presiunea este distribuită în straturi individuale în funcție de ponderea acestora în coeficientul total de rezistență la difuzie. Golurile de aer de grosime mică (în exterior 0,5, în interior 2 cm) pot fi ignorate.
Exemplu.
| Interior 20°/50% = N 9 kg/m2; exterior 15°/80% = 14kg/m2. Grosime perete 24 cm: μd= 4,5 x 24 = 108 cm Tencuiala din interior 1,5 cm: μd= 6 x 15 = 6 cm | Diferența 119 - 14 = 105 kg/m294,7% x 105 = 9,95 kg/m2 5,3% x 105 = 5,5 kg/m2 |
| 114 cm | 100% |
Exemple de difuzie.
Pentru a preveni distrugerea structurilor clădirilor, este necesar să se prevină condensul umidității în acestea. Condensul are loc atunci când conținutul real de vapori de apă amenință să depășească cantitatea corespunzătoare temperaturii. În exemplele din Fig. 5 -10 proiectarea cu straturi de aer limită este prezentată la o scară proporțională cu izolarea termică a acestora. Curba de lângă schimbarea liniară a temperaturii arată presiunea maximă posibilă a vaporilor de apă.
Pentru a preveni deteriorarea, este important să luați în considerare: o izolație termică suficientă. Exemplul (Fig. 5) prezintă un design cu un singur strat fără condens. În exemplul (Fig. 6), condensul are loc în interiorul structurii deoarece proporția stratului de aer limită este prea mare. Stratul de aer limită nu trebuie să depășească o anumită valoare x în rezistența la transferul de căldură 1/k (Tabelul 2);
aranjarea corectă a straturilor. Curba de difuzie trebuie să aibă o pantă cât mai abruptă în interior și să fie plată la exterior (Fig. 7). În caz contrar, se produce condens (Fig. 8). Panta se caracterizează printr-un coeficient μd: în interior, un coeficient ridicat de rezistență la difuzie, conductivitate termică bună = coeficient μd ridicat; extern coeficient scăzut de rezistență la difuzie, conductivitate termică slabă = coeficient scăzut μd;
amplasarea corectă a barierei de vapori. Dacă bariera de vapori este situată în exterior, atunci presiunea vaporilor de apă scade acolo și, ca urmare, are loc condens (Fig. 9).
Pentru a evita acest lucru, stratul de barieră de vapori trebuie să fie amplasat în interior, iar straturile din fața acestuia nu trebuie să depășească valoarea x în rezistența totală la transfer termic 1/k (Tabelul 2).
Tabelul 1. Presiunea vaporilor de apă în aer.
|
Tabelul 2. Fracția maximă a stratului de aer limită înaintea barierei de vapori (x).
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1. Conținutul de vapori de apă din aer la o umiditate relativă diferită a aerului. 2. În conformitate cu distribuția temperaturii în structura clădirii, există o curbă a conținutului maxim de vapori de apă din aer care se difuzează prin structură - curba presiunii de saturație. |
|
 |
3. Diferența relativă a presiunii aburului pe două părți ale structurii clădirii. 4. Diferența absolută de presiune a aburului pe două părți ale structurii clădirii. |
 |
5. Presiunea vaporilor de apă rămâne sub maximul posibil - nu există condens. 6. Stratul de aer limită este prea mare din cauza izolației termice insuficiente: condens pe structură și în interiorul acesteia: X este grosimea maximă admisă a stratului de aer limită. |
 |
7. Coeficient care caracterizează dispunerea straturilor: abruptul curbei scade spre exterior - bun. 8. Dispunerea incorectă a straturilor: coeficientul și abruptul curbei cresc spre exterior, rezultând condens în interiorul structurii. |
 |
9. Bariera de vapori pe partea rece: condens in interiorul structurii. 10. Bariera suplimentară de vapori pe partea caldă previne formarea condensului, X = izolație termică maximă pe interiorul barierei de vapori. |
Ernst Neufert. „Design structural” / Ernst Neufert „BAUENTWURFSLEHRE”
Să începem cu faptul că lichidul este un intermediar starea de agregare. La punctul critic de fierbere este similar cu gazele, iar la temperaturi scăzute prezintă caracteristici asemănătoare unui solid. Lichidul are nr model ideal, ceea ce complică semnificativ descrierea proprietăților termodinamice de echilibru, temperatura de îngheț, vâscozitatea, difuzia, conductibilitatea termică, tensiunea superficială, entropia, entalpia.
Definiţie
Ce este difuzia? Aceasta este răspândirea, distribuția, mișcarea particulelor de mediu, ceea ce duce la transferul de substanțe și la stabilirea concentrațiilor de echilibru. În absența influențelor externe, acest proces este determinat de mișcarea termică a particulelor. În acest caz, procesul de difuzie este direct proporțional cu concentrația. Fluxul de difuzie se va schimba în mod similar
Soiuri
Dacă difuzia într-un lichid are loc la schimbarea temperaturii, se numește difuzie termică într-un câmp electric, se numește electrodifuziune.
Procesul de mișcare a particulelor mari într-un lichid sau gaz are loc sub legile mișcării browniene.
Caracteristicile cursului
Difuzia în gaze, lichide și solide are loc la viteze diferite. Datorită diferențelor de natură a mișcării termice a particulelor în medii diferite, procesul are o viteză maximă în gaze și o viteză minimă în solide.
Traiectoria unei particule este o linie întreruptă, deoarece direcția și viteza se schimbă periodic. Din cauza dereglării mișcării, se observă o îndepărtare treptată a particulei din poziția inițială. Deplasarea sa de-a lungul unei linii drepte este mult mai scurtă decât traseul care are loc pe o traiectorie întreruptă.
legea lui Fick
Difuzia într-un lichid respectă două legi Fick:
- densitatea fluxului de difuzie este direct proporțională cu concentrația cu coeficientul de difuzie;
- viteza de modificare a densității fluxului de difuzie este direct proporțională cu viteza de modificare a concentrației și are direcția opusă.
Difuzia într-un lichid se caracterizează prin salturi de molecule dintr-o poziție de echilibru în alta. Fiecare astfel de salt este observat în cazul transmiterii energiei moleculei într-un volum suficient pentru a rupe legătura cu alte particule. saltul nu depășește distanța dintre molecule.
Când discutăm despre ce este difuzia într-un lichid, observăm că procesul depinde de temperatură. Când crește, structura lichidului se „slăbește”, rezultând o creștere bruscă a numărului de salturi pe unitatea de timp.
Difuzia în gaze, lichide și solide are unele caracteristici distinctive. De exemplu, la solide mecanismul este asociat cu mișcarea atomilor în rețeaua cristalină.
Caracteristicile fenomenului
Difuzia într-un lichid prezintă un interes practic datorită faptului că este însoțită de egalizarea concentrației unei substanțe într-un mediu inițial neomogen. Se elimină semnificativ mai multe particule din zonele cu concentrații mai mari.
Experimente
Experimentele cu lichide au arătat că difuzia este de o importanță deosebită în cinetica chimică. Ca reactanți sau flux de catalizator pe suprafață, acest proces ajută la determinarea vitezei de îndepărtare a produselor de reacție și adăugarea de reactivi de pornire.
Ce explică difuzia în lichide? Moleculele de solvent sunt capabile să pătrundă în membranele translucide, rezultând presiunea osmotică. Acest fenomen și-a găsit aplicație în chimie și metode fizice separarea substantelor.
Sisteme biologice
În acest caz, modelele de difuzie pot fi luate în considerare folosind exemplul intrării oxigenului din aer în plămâni, absorbția produselor digestive din intestine în sânge și absorbția elementelor minerale de către firele de păr din rădăcină. Difuzia ionilor are loc în timpul generării mușchilor și celulele nervoase impulsuri bioelectrice.
Un factor fizic care afectează selectivitatea acumulării anumitor elemente în celulele corpului este viteză diferită pătrunderea ionilor prin membranele celulare. Acest proces poate fi exprimat prin legea lui Fick prin înlocuirea coeficientului de difuzie cu indicatorul de permeabilitate a membranei și în locul gradientului de concentrație, folosind diferența de valori pe ambele părți ale membranei. Odată cu pătrunderea prin difuzie a apei și a gazelor în celulă, indicatorii de presiune osmotică din exterior și din interiorul celulei se modifică.
Analizând de ce depinde difuzia, observăm că există mai multe tipuri de acest proces. Forma simplă este asociată cu transferul liber al ionilor și moleculelor către gradientul potențialului lor electrochimic. De exemplu, varianta similara potrivit pentru acele substanțe ale căror molecule sunt de dimensiuni mici, de exemplu, alcool metilic, apă.
Varianta limitată presupune un transfer slab al substanței. De exemplu, chiar și particulele de dimensiuni mici nu pot pătrunde în celulă.
Pagini de istorie
Difuzia a fost descoperită în perioada de glorie cultura greacă antică. Democrit și Anaxogoras erau convinși că orice substanță este formată din atomi. Ei au explicat varietatea de substanțe comune în natură prin conexiuni între atomi individuali. Ei au presupus că aceste particule se pot amesteca pentru a forma noi substanțe. Printre fondatorii teoriei cinetice moleculare, care a explicat mecanismul difuziei, Mihail Lomonosov a jucat un rol deosebit. Ei au definit molecula, atomul și au explicat mecanismul de dizolvare.
Experimente
Experimentul cu zahărul ne permite să înțelegem toate caracteristicile difuziei. Dacă puneți un bulgăre de zahăr în ceai cu gheață, treptat se va forma un sirop gros în fundul ceștii. Este vizibil cu ochiul liber. După ceva timp, siropul va fi distribuit uniform pe întregul volum de lichid și nu va mai fi vizibil. Acest proces are loc spontan și nu implică amestecarea componentelor soluției. În mod similar, aroma parfumului se răspândește în întreaga cameră.
Experimentele de mai sus indică faptul că difuzia este un proces spontan de penetrare a moleculelor unei substanțe în alta. Substanța se răspândește în toate direcțiile, în ciuda prezenței gravitației. Un astfel de proces este o confirmare directă a mișcării constante a moleculelor unei substanțe.
Deci, în exemplul de mai sus, are loc difuzia moleculelor de zahăr și apă, care este însoțită distribuție uniformă molecule materie organică pe întregul volum de lichid.
Experimentele fac posibilă detectarea difuziei nu numai în lichide, ci și în substanțele gazoase. De exemplu, puteți instala un recipient cu vapori de eter pe cântare. Treptat, cupele se vor echilibra, apoi paharul cu eter va deveni mai greu. Care este motivul acestui fenomen?
În timp, moleculele de eter se amestecă cu particulele de aer și un miros specific începe să se simtă în cameră. La curent cu fizica liceu Se are în vedere un experiment în care profesorul dizolvă un bob în apă. La început, o traiectorie clară de mișcare a boabelor este vizibilă, dar treptat întreaga soluție capătă o nuanță uniformă. Pe baza experimentului, profesorul explică caracteristicile difuziei.
Pentru a identifica factorii care afectează viteza procesului în lichide, puteți folosi apă de diferite temperaturi. Într-un lichid fierbinte, procesul de amestecare reciprocă a moleculelor se observă mult mai rapid, prin urmare, există o relație directă între valoarea temperaturii și viteza de difuzie.
Concluzie
Experimentele efectuate cu gaze și lichide ne permit să formulăm legile fizicii și să stabilim relația dintre cantitățile individuale.
În urma experimentelor, a fost stabilit mecanismul de penetrare reciprocă a particulelor unei substanțe în alta și a fost demonstrată natura haotică a mișcării lor. Sa constatat experimental că difuzia are loc cel mai rapid în substanțele gazoase. Acest proces este de mare importanță pentru fauna sălbatică și este utilizat în știință și tehnologie.
Datorită acestui fenomen, se menține compoziția omogenă a atmosferei terestre. În caz contrar, troposfera ar fi stratificată în substanțe gazoase separate, iar dioxidul de carbon greu, nepotrivit pentru respirație, ar fi cel mai aproape de suprafața planetei noastre. La ce ar duce asta? Fauna sălbatică pur și simplu ar înceta să mai existe.
Rolul difuziei este mare și în lumea plantelor. Copertina luxuriantă a copacilor poate fi explicată prin schimbul de difuzie prin suprafața frunzelor. Ca urmare, nu are loc doar respirația, ci și nutriția copacului. În prezent în agricultură Se folosește hrănirea foliară a arbuștilor și copacilor, care presupune pulverizarea coroanei cu compuși chimici speciali.
Prin difuzie planta primește nutrienți din sol. Procesele fiziologice care apar în organismele vii sunt, de asemenea, asociate cu acest fenomen. De exemplu, echilibrul de sare este imposibil fără difuzie. Astfel de procese joacă un rol imens în alimentarea lacurilor și râurilor cu oxigen. Gazul pătrunde în adâncurile rezervorului tocmai prin difuzie. Dacă un astfel de proces ar fi absent, viața în interiorul rezervorului ar înceta să mai existe.
Luarea de medicamente care permit unei persoane să se protejeze de agenții patogeni ai diferitelor boli și să îmbunătățească bunăstarea se bazează, de asemenea, pe difuzie. Acest fenomen este utilizat la sudarea metalelor, obținerea sucului de zahăr din chipsuri de sfeclă și prepararea produselor de cofetărie. Este greu să găsești o astfel de industrie industria modernă, oriunde este folosită difuzia.
Osmoza este difuzia apei printr-o membrană semipermeabilă care separă două soluții, de la o concentrație mai mică la una mai mare [...]
La începutul celei de-a treia perioade, difuzia apei are loc de obicei fără mare dificultate. Cu toate acestea, pe măsură ce lemnul se usucă, viteza de difuzie scade atât de mult încât se formează un strat uscat pe suprafața lemnului. Astfel, condiția principală de care depinde viteza de uscare în a treia perioadă este difuzia apei în interiorul lemnului uscat. În comparație cu valoarea difuziei, rolul de întârziere al peliculei de gaz devine acum nesemnificativ. În același mod, viteza lichidului de răcire și presiunea parțială a vaporilor de apă au doar o influență minoră asupra procesului.[...]
Natura bolii. Boala implică difuzarea apei din organism în tractul intestinal. Cantitatea din această apă care difuzează este colosală (aproximativ 30 l/zi) și, prin urmare, este excretată continuu sub formă de vărsături și scaune moale. Ca urmare, are loc deshidratarea corpului, intensitatea proceselor oxidative scade rapid, iar țesuturile sunt saturate cu produse de ardere incompletă și dioxid de carbon. Perioada de incubație este de aproximativ trei zile.[...]
Presiunea osmotică este presiunea care rezultă din difuzia apei printr-o membrană (de la o concentrație mai mică a unei soluții la una mai mare).[...]
Promovare cantitate relativă moleculele de apă monomerice mobile și activitatea ionilor hidroxil în raport cu ionii de hidrogen determină, aparent, accelerarea difuziei apei, care afectează procesele de osmoză, care sunt de mare importanță pentru viața organismelor vegetale și animale.[... ]
În alte lucrări, cercetătorii au concluzionat că anionul grupului sulfo din schimbătorul de cationi leagă trei molecule de apă. Aparent, diferența de rezultate depinde în mare măsură de diferența dintre metodele de evaluare a cantității de hidratare a grupărilor ionizate din rășina schimbătoare de ioni. În orice caz, s-a stabilit destul de precis că schimbătorii de cationi sulfonici în forma H+ se umflă mai puternic decât în formele de sare, în timp ce schimbătorii de cationi slab acizi, care practic nu sunt ionizați în forma H, se umflă predominant în forme de sare. Din același motiv, schimbătorii de anioni slab bazici se umflă în forme de sare, de asemenea, mult mai puternic decât în forma OH. Transferul neschimbător de electroliți către difuzia apei la stabilirea echilibrului osmotic al granulelor schimbătoare de ioni cu o soluție externă în soluții diluate nu are niciun efect semnificativ asupra comportamentului rășinilor schimbătoare de ioni în timpul desalinării apei sau regenerării filtrelor schimbătoare de ioni. Odată cu creșterea concentrației de acizi și alcaline în soluțiile de regenerare, acest transfer de electroliți fără schimb de ioni se dovedește a fi atât de semnificativ încât nu poate fi neglijat.[...]
Este bine cunoscut faptul că în unii hidrați există doar un inel sau doar un mecanism de difuzie vacant care nu este asociat cu tulburarea. În aceste cazuri, difuzia se observă, de regulă, numai când temperaturi ridicate. În acest cristal, moleculele de apă sunt aranjate în șase inele în zig-zag, ca și cum ar fi sculptate din structura gheții. Axele tuturor inelelor sunt paralele între ele, iar direcțiile H-II formează un unghi de 47° cu axele inelelor. De aici, conform regulilor de mediere a interacțiunii dipolului, se poate găsi constanta medie a acestei interacțiuni - 9 kHz. Măsurătorile au arătat că în dNoptase, difuzia se observă numai la temperaturi peste +120°C, iar frecvența caracteristică este exact de 9 kHz. Pentru apofilita, un alt silicat hidratat, difuzia începe la 170°C calculul și experimentul dau valori aproape identice cu o frecvență caracteristică de -6,5 kHz; În patrulite, difuzia apei la +150°C face media interacțiunii dipol-dipol la zero, în total acord cu valoarea așteptată, datorită faptului că în acest cristal unghiul dintre vectorii Н-Н iar axa de simetrie este aproape egală cu cea magică.[...]
Champetier și Bonnet au susținut că a existat o absorbție selectivă a acidului de către bumbac. Kazbekar și Nil au descoperit absorbția selectivă a apei de către celofan atunci când se umfla în soluții acide datorită difuziei mai rapide a apei în comparație cu acidul în peliculă. Nu a fost efectuat un studiu detaliat al absorbției selective a apei și a acidului.[...]
Membrană (din latină membrana - membrană) - o peliculă sau o placă subțire, de obicei fixată de-a lungul conturului; osmoză (din grecescul osmos - împingere, presiune) - difuzie unidirecțională a apei printr-o partiție semipermeabilă (membrană) care separă soluția de apă curată sau o soluție de concentrație mai mică; ultrafiltrare (din latină ultra - deasupra, dincolo) - separarea soluțiilor și sisteme coloidale folosind membrane semi-permeabile în dispozitive speciale sub o presiune de 0,1 - 0,8 MPa.[...]
La temperaturi peste 200-250 K, spectrele RMN ale zeoliților cu pori largi se îngustează brusc (de sute de ori) și capătă o structură caracteristică apei care se difuzează în cristale. În acest caz, două fapte sunt semnificative. În primul rând, lățimea spectrului restrâns rămâne constantă până la temperatura de deshidratare (200-300°C sau mai mult). Aceasta înseamnă că la toate temperaturile molecula se mișcă pe aceeași cale de difuzie strict specificată de structura cristalină, exact la fel ca în hidrații cristalini. În al doilea rând, în ciuda mobilității la temperaturi scăzute, rămân temperaturi de deshidratare foarte ridicate. Această caracteristică distinge puternic zeoliții de hidrații cristalini, în care deshidratarea sau topirea are loc rar la temperaturi semnificativ peste 100°C. Natura stării de hidratare la temperatură înaltă a zeoliților a devenit clară numai după descoperirea structurii „în două faze” a apei zeolitice. S-a dovedit că difuzia moleculelor de apă în canalele de zeolit nu împiedică unele dintre aceste molecule să fie legate rigid în canalele de zeolit. De exemplu, în mordenită, în ciuda debutului îngustării difuziei spectrului RMN la -100°C, chiar și la +100°C rămâne aproximativ 10% din apă legată rigid (în timp ce deshidratarea completă are loc numai la 450°C). S-a presupus că aceste molecule strâns legate, precum dopurile, blochează canalul zeolitului, blocând calea moleculelor care se difuzează. De aici este firesc să propunem un model izocor al apei zeolitice într-un spațiu închis de canale. Încălzirea crește presiunea în interiorul canalului și, odată cu presiunea, crește și temperatura de „topire” a apei zeolitice. În conformitate cu cele de mai sus, difuzia apei în zeoliții hidratați poate fi considerată topire izocoră (într-un volum închis). De asemenea, este evident că eficiența „dopurilor” în blocarea volumului canalului este asociată cu proprietățile lor colective rezultate din prezența legăturilor mai puternice apă-apă în anumite zone ale canalelor zeolitice.[...]
Comparația cu experiența confirmă și nu confirmă aceste așteptări. Dar din anumite motive, hidrații de cloruri și bromuri de calciu, stronțiu și bariu ies din tipar, în care, în ciuda tuturor, difuzia apei nu este detectată până la topire.[...]
A fost studiată posibilitatea utilizării feritelor de calciu și zinc în grunduri împreună cu pigmenții anticorozivi pentru a înlocui pigmenții toxici și scumpi pe bază de plumb și crom. Grunduri care conțin ferite de calciu și zinc prezintă o barieră mai mare la difuzia apei și a oxigenului decât acoperirile pigmentate cu oxid de fier. În vopselele alchidice, ferita de calciu este mai eficientă. Raportul dintre pigmentul inert și ferita de calciu din grunduri este de 60:40. În vopselele de cauciuc clorurat, ferita de zinc este mai eficientă, iar raportul dintre pigmentul inert și ferita de zinc este de 80:20-70:30. Se observă că efectul protector al feritelor de calciu și zinc este mai slab decât cel al pigmenților anticorozivi clasici.[...]
O altă teorie explică mai bine mecanismul otrăvirii organismelor vii, conform căruia otrăvirea are loc ca urmare a pătrunderii ionilor de mercur și cupru în organele respiratorii sau digestive, în urma cărora proteina acestor organe se coagulează și organismul moare. Conform acestei teorii, efectul protector al oxidului de mercur și al oxidului cupros este explicat după cum urmează. Datorită difuziei apei de mare în pelicula de vopsea, oxidul de mercur și oxidul cupros sunt expuse la NaCl conținut în apa de mare. Ca rezultat al acestei influențe, așa cum s-a indicat mai sus, se formează o sare cu compoziție complexă 6MaCl13HCHCuCl2. O soluție din această sare care conține ioni de mercur și cupru, care se difuzează încet în direcția opusă difuzării apei, creează o zonă în imediata vecinătate a navei care este toxică pentru reprezentanții faunei marine. Această zonă devine toxică, așa cum am menționat mai sus , chiar și cu un conținut mic de ioni de mercur în apă și cupru. Cu acest mecanism de acțiune al oxidului de mercur și al oxidului cupros, toate cele mai simple organisme animale care intră în zona otrăvite de ioni de mercur și cupru mor și doar exemplarele individuale se pot apropia accidental de navă. Murdărirea continuă poate începe numai după o epuizare semnificativă a stratului exterior de vopsea în mercur și cupru. În practică, se observă un astfel de curs al procesului de murdărire a unui vas - murdărirea începe cu așezarea specimenelor individuale de moluște, iar murdărirea continuă, mult mai puțin intensă decât atunci când se utilizează vopsea convențională, începe mult mai târziu decât în cazul vopsirii. un vas cu vopsea de ulei obișnuită.
Fizica este una dintre cele mai interesante, misterioase și în același timp logice științe. Ea explică tot ce poate fi explicat, chiar și cum ceaiul devine dulce și supa devine sărată. Un fizician adevărat ar spune altfel: așa are loc difuzia în lichide.
Difuzie
Difuzia este procesul magic de pătrundere a celor mai mici particule ale unei substanțe în spațiile intermoleculare ale alteia. Apropo, o astfel de penetrare este reciprocă.
Știți cum este tradus acest cuvânt din latină? Răspândire, răspândire.
Cum are loc difuzia în lichide?
Difuzia poate fi observată în timpul interacțiunii oricăror substanțe: lichide, gazoase și solide.
Pentru a afla cum are loc difuzia în lichide, puteți încerca să aruncați câteva boabe de vopsea, plumb măcinat sau, de exemplu, permanganat de potasiu într-un vas transparent cu apă curată. Este mai bine dacă acest vas este înalt. Ce vom vedea? La început, cristalele se vor scufunda în fund sub influența gravitației, dar după un timp va apărea în jurul lor un halou de apă colorată, care se va răspândi și răspândi. Dacă nu ne apropiem de aceste vase cel puțin câteva săptămâni, vom constata că apa va deveni aproape complet colorată.
Un alt exemplu clar. Pentru ca zahărul sau sarea să se dizolve mai repede, trebuie amestecate în apă. Dar dacă nu se face acest lucru, zahărul sau sarea se vor dizolva de la sine după un timp: ceaiul sau compotul vor deveni dulci, iar supa sau saramura vor deveni sărate.
Cum are loc difuzia în lichide: experiență
Pentru a determina modul în care viteza de difuzie depinde de temperatura substanței, puteți efectua un experiment mic, dar foarte indicativ.
Să luăm două pahare de același volum: unul cu apa rece, celălalt - cu fierbinte. Se toarnă în ambele pahare cantitate egală pudră instant (de exemplu, cafea sau cacao). Într-unul dintre vase pulberea va începe să se dizolve mai intens. Stii care anume? Poți ghici? Acolo unde temperatura apei este mai mare! La urma urmei, difuzia are loc în timpul mișcării haotice aleatoare a moleculelor, iar la temperaturi ridicate această mișcare are loc mult mai rapid.
Difuzia poate apărea în orice substanță diferă doar timpul necesar pentru ca acest fenomen să apară. Cea mai mare viteză este în gaze. De aceea nu trebuie să păstrați untul la frigider lângă hering sau untură, ras cu usturoi tocat mărunt. Urmează lichidele (de la cea mai mică la cea mai mare densitate). Iar cea mai lentă este difuzia solidelor. Deși la prima vedere, difuzia nu există în solide.
Scopul lucrării: a demonstra că difuzia depinde de temperatură; oo luați în considerare exemple de difuzare în experimente acasă; oo asigurați-vă că difuzia are loc diferit în diferite substanțe.
Relevanță: Difuzia demonstrează că corpurile sunt compuse din molecule care se află în mișcare aleatorie; difuzia are mare valoareîn viața umană, animale și plante, precum și în tehnologie
Ce este difuzia?
Difuzia este amestecarea spontană a substanțelor în contact, care are loc ca urmare a mișcării haotice (dezordonate) a moleculelor.
O altă definiție: difuzie difuzie - distribuție, răspândire, dispersie) - procesul de transfer de materie sau energie dintr-o zonă de concentrație mare într-o zonă de concentrație scăzută.
Cel mai faimos exemplu de difuzie este amestecarea gazelor sau a lichidelor (dacă cerneala este scăpată în apă, lichidul va deveni uniform colorat după ceva timp).
Difuzia are loc în lichide, solide și gaze. Difuzia are loc cel mai rapid în gaze, mai încet în lichide, chiar mai încet în interior solide, care se datorează naturii mișcării termice a particulelor din aceste medii. Traiectoria fiecărei particule de gaz este o linie întreruptă, deoarece în timpul coliziunilor particulele își schimbă direcția și viteza mișcării. Timp de secole, muncitorii au sudat metale și au produs oțel prin încălzirea fierului solid într-o atmosferă de carbon, fără nici cea mai mică idee despre procesele de difuzie care au loc în timpul acestui proces. Abia în 1896 a început să studieze problema.
Metalurgistul englez William Roberts-Austin a măsurat difuzia aurului în plumb într-un experiment simplu. El a topit un disc subțire de aur pe capătul unui cilindru lung de 1 inch (2,45 cm) de plumb pur, a plasat cilindrul într-un cuptor unde temperatura a fost menținută la aproximativ 200C și l-a ținut în cuptor timp de 10 zile. S-a dovedit că o cantitate destul de măsurabilă de aur a trecut prin întregul cilindru. Asta o dovedește încă o dată. că viteza de difuzie crește foarte repede odată cu creșterea temperaturii. De exemplu, zincul difuzează în cupru la 300C de aproape 100 de milioane de ori mai repede decât la temperatura camerei.
Difuzia moleculelor este foarte lentă. De exemplu, dacă o bucată de zahăr este pusă pe fundul unui pahar cu apă și apa nu este amestecată, va dura câteva săptămâni până când soluția devine omogenă.
Difuzia depinde de temperatură?
Fenomenul de difuzie poate fi observat acasă la prepararea ceaiului. În timpul experimentului s-au folosit două pahare cu apă rece și fierbinte. La prepararea ceaiului, s-a constatat că într-un pahar cu apă fierbinte procesul de preparare a fost mai rapid.
Acasă, fenomenul de difuzie se manifestă peste tot. Când mama este în bucătărie toacă ceapă, gătește pui, gătește cina sau pregătește o marinadă pentru turnarea legumelor, aromele din bucătărie se răspândesc în tot apartamentul.
Am studiat dependența vitezei de răspândire a aromei parfumului într-o cameră de temperatură: aroma parfumului se răspândește dintr-o parte a încăperii în alta în 20,53 secunde. ; apoi am pulverizat parfum lângă lampa de masă, timp - 14,03 secunde.
Concluzie: viteza de difuzie crește cu temperatura, pe măsură ce viteza de mișcare a moleculelor crește.
Difuzia este peste tot în jurul nostru.
Când razele soarelui intră în cameră, puteți observa un > ciudat.
Cu această ocazie, Lucretius Carus a scris:
Uită-te aici: oricând lumina soarelui pătrunde
El străbate întunericul în casele noastre cu razele sale,
Multe trupuri în gol, vei vedea, pâlpâind,
Se repezi înainte și înapoi în strălucirea strălucitoare a luminii.
Parca in luptă eternă se luptă în bătălii și bătălii,
Se repezi brusc în bătălii în detașamente, fără să cunoască liniștea.
Datorită difuziei, particulele de praf din interior conțin particule de mucegai și molecule de metale grele care se găsesc în mobilier, materiale de finisare și alte articole de uz casnic. Florile de interior pot face față cu ușurință substanțelor toxice dizolvate în aerul camerelor: nephrolepis, dieffenbachia, euforbia, iedera, pelargonium, sansevieria etc. Și toate acestea se întâmplă datorită difuziei.
Cunoscuta agave (aloe) poate reduce de 4 ori de 4 ori numărul de microbi dăunători, iar cactusul de pere negru reduce numărul de mucegaiuri din aer de 6-7 ori. Fumul de tutun și straturile de linoleum sunt dăunătoare sănătății noastre. Plantele de interior (ficus benjamina, tradescantia, chlorophytum) pot absorbi și descompune substanțele toxice.
Studii de difuzie în legume.
Experimentul Apple
Au fost folosite diferite soiuri de mere: >, >, >.
La merele din soiul > pătrunderea manganului a fost mai lentă. Acest soi de mere este iarna, poate este mai puțin suculent, iar structura lor este mai densă.
Experienta cu legumele
Pentru experiment s-au folosit următoarele legume: napi, morcovi, dovlecei, cartofi
După trei ore, s-a constatat că pătrunderea manganului în dovlecei și cartofi a fost mai mare decât la napi și morcovi. Napii și morcovii au o structură mai densă, iar adâncimea de penetrare a particulelor de mangan a fost mai mică.
Difuzare și siguranță
Gazul propan inflamabil pe care îl folosim acasă pentru gătit nu are culoare. Prin urmare, ar fi dificil să observi imediat o scurgere de gaz. Iar atunci când există o scurgere, gazul se răspândește în toată camera datorită difuziei. și mirosim această scurgere. Între timp, la un anumit raport de gaz și aer într-o încăpere închisă, se formează un amestec care poate exploda. De exemplu, dintr-un chibrit aprins. Gazul poate provoca, de asemenea, otrăvire la oameni.
Concluzii: oo În timpul difuziei, particulele unei substanțe pătrund în spațiile dintre particulele unei alte substanțe, iar substanțele se amestecă.
oo Viteza de difuzie creste odata cu cresterea temperaturii.
oo Difuzia este de mare importanță în procesele de viață ale oamenilor, animalelor și plantelor.
