§10. Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах

Вопросы

1. Что такое диффузия?

Ответ:

Диффузия − физическое явление при котором происходит перемешивание, проникновение молекул одного вещества в молекулы другого вещества.

2. Как протекает диффузия в жидкостях? Опишите опыт.

Ответ:

Возьмем мензурку или стакан, другую прозрачную емкость и нальем в нее раствор медного купороса, обладающий темно−голубым цветом. Сверху аккуратно нальем чистой во­ды (рис. 23).

рис. 23. Диффузия в жидкостях

Первоначально будет хорошо заметна граница между водой и медным купоросом, которая через несколько часов и дней станет не размытой. А в итоге жидкость стане однородной на цвет через 2 — 3 не­дели. Это будет однородная жидкость бледно−голубого цвета. Распределение цвета говорит о том, что произошло и распределение молекул. 
Подобное объясняется фактом того, что молекулы воды и медного купороса, меняются местами, распределяются в общем пространстве объема жидкости. (рис.24).

рис. 24. Размывание границы раздела двух жидкостей при диффузии.

Граница раздела стала расплывчатой. Молекулы медного купороса оказались в ниж­нем слое воды, а молекулы воды переместились в верхний слой мед­ного купороса.
Если дать мензурке постоять 2—3 недели, то граница раздела бу­дет еще более расплывчатой и постепенно совсем исчезнет. Вся вода окрасится в голубой цвет. Это происходит потому, что молекулы, двигаясь непрерывно и беспорядочно, распространяются по всему объему. Жидкость в сосуде становится однородной. (учебник 28 страница)

3. Приведите примеры диффузии в окружающем мире.

Ответ:

Распределение газов и как следствие распространение запахов, растворение сахара или молока в чае, соли при консервировании, растворение таблеток в воде или даже в нашем желудке.

4. Воду в некоторых случаях очищают путём озонирования, т.е. насыщение её озоном. На каком явлении основан этот метод очистки?

Ответ:

Озонирование − одна из технологий очистки воды, ее принцип основанная на использовании диффузии, проникновении одного вещества в объем другого.

Задание

1. Налейте в один стакан холодной воды, в другой − тёплой. Опустите в каждый из них несколько кристалликов марганцовки. Объясните наблюдаемое явление.

Ответ:

В том и другом случае кристаллики марганцовки начнут растворяться. В итоге окрашиваемое пятно пятно будет расплываться по объему и бледнеть. Этот и есть диффузия. Надо заметить. что в стакане с тёплой водой диффузия будет происходить несколько быстрее. Это связано с более высокой скоростью молекул участвующих в распространении вещества. В горячей воде их скорость выше, чем в холодной воде.

2. Пользуясь рисунком 24, объясните процесс протекания диффузии в жидкостях.

рис. 24. Размывание границы раздела двух жидкостей при диффузии.

Ответ:

Так на первом рисунке видно чёткую границу между двумя жидкостями. Однако, через определенное время граница постепенно размывается из-за эффекта диффузии (хаотичного проникновения молекул вещества одного в другое). В итоге, обе жидкости смешаются и получится одна жидкость одного цвета.

3. Если у вас дома имеется комнатное растение, проведите его подкормку путём опрыскивания кроны питательным раствором. Пронаблюдайте, как будет развиваться растение. Объясните, на каком явлении основан такой способ подкормки.

Ответ:

Удивительно, что даже при опрыскивания кроны, есть листьев растения питательным раствором, само растение начнёт расти быстрее. Все дело в том, что после опрыскивания происходит взаимное проникновение молекул питательного раствора в плоть растения. В итоге питательный раствор распространяется по всему растению. Вот этот способ подкормки основан также на явлении диффузии.

4. Налейте в стакан воды и поставьте его в кастрюлю с тёплой водой на плиту, поддерживая температуру 50−60 °C. Насыпьте в стакан соль и размешайте, после того как соль растворится, досыпьте её вновь. И так до тех пор, пока не получится насыщенный раствор (т.е. соль не будет растворяться). Теперь раствор перелейте в другую ёмкость, чтобы избавиться от излишков соли на дне. Возьмите самый крупный кристаллик соли, подвесьте его на ниточку и опустите в соляной раствор. Через несколько дней вы увидите, как кристаллик начнёт увеличиваться в размере. На каком явлении основан рост кристаллика?

Ответ:

При испарении влаги из насыщенного раствора получается пересыщенный солевой раствор. Однако в объеме уже есть очаг формирования кристалла соли, именно он и станет тем местом, куда начнет прирастать вся избыточная соль. И такой вот рост кристалла основан на явлении диффузии, перехода соли из одного вещества в другое.