Стапка на дифузија

Дифузијата е еден од наједноставните феномени што се проучуваат во текот на физиката. Овој процес може да се замисли на секојдневно ниво.

Дифузијата е физички процес на взаемно продирање на атомите и молекулите на една супстанција помеѓу исти структурни елементи на друга супстанција. Резултатот од овој процес е израмнување на нивото на концентрација во пенетрирачките соединенија. Дифузија или мешање може да се види секое утро во вашата кујна кога правите чај, кафе или други пијалоци кои содржат неколку главни компоненти.

Сличен процес првпат беше опишан научно од Адолф Фик во средината на 19 век. Тој му го дал своето првобитно име, што од латински се преведува како интеракција или ширење.

Стапката на дифузија зависи од неколку фактори:

• температурата на телото;
• агрегатната состојба на испитуваната супстанција.

Во различни гасови, каде што има многу големи растојанија помеѓу молекулите, стапката на дифузија ќе биде најголема. Во течностите, каде што растојанието помеѓу молекулите е значително помало, брзината исто така ја намалува неговата изведба. Најниската стапка на дифузија е забележана кај цврстите материи, бидејќи постои строг редослед во молекуларните врски. Самите атоми и молекули прават мали вибрациони движења на едно место. Стапката на дифузија се зголемува со зголемување на температурата на околината.

Фиковиот закон

Забелешка 1

Стапката на дифузија обично се мери со количината на супстанција што се пренесува по единица време. Сите интеракции мора да се одвиваат низ пресечната површина на растворот.

Главната формула за стапката на дифузија е:

$ \ frac (dm) (dt) = - DC \ frac (dC) (dx) $, каде што:

• $ D $ е сооднос,
• $ S $ е површината, а знакот „-“ покажува дека дифузијата оди од регион со поголема концентрација во помал.

Оваа формула беше претставена во форма на математички опис од Фик.

Според неа, стапката на дифузија е директно пропорционална со градиентот на концентрацијата и областа низ која се одвива процесот на дифузија. Коефициентот на пропорционалност ја одредува дифузијата на супстанцијата.

Познатиот физичар Алберт Ајнштајн ги извел равенките за коефициентот на дифузија:

$ D = RT / NA \ cdot 1/6 \ pi \ etaŋr $, каде што:

• $ R $ е универзална гасна константа,
• $ T $ - апсолутна температура,
• $ r $ е радиус на дифузни честички,
• $ D $ - коефициент на дифузија,
• $ ŋ $ е вискозноста на медиумот.

Од овие равенки произлегува дека стапката на дифузија ќе се зголеми:

• кога температурата се зголемува;
• со зголемен градиент на концентрација.

Стапката на дифузија се намалува:

• со зголемување на вискозноста на растворувачот;
• со зголемување на големината на дифузните честички.

Ако моларната маса се зголемува, тогаш коефициентот на дифузија се намалува. Во овој случај, стапката на дифузија исто така се намалува.

Забрзување на дифузијата

Постојат различни услови кои придонесуваат за забрзување на дифузијата. Стапката на дифузија зависи од состојбата на агрегација на супстанцијата за испитување. Високата густина на материјалот ја успорува хемиската реакција. Стапката на интеракција на молекулите е под влијание на температурниот режим. Квантитативна карактеристика на стапката на дифузија е коефициентот. Во системот на мерења SI, тој е означен во форма на латинската голема буква D. Се мери во квадратни сантиметри или метри во секунда од времето.

Дефиниција 1

Коефициентот на дифузија е еднаков на количината на супстанција што се распределува меѓу друга супстанција преку одредена единица површина. Интеракцијата треба да се изврши во една единица време. За ефикасно решавање на проблемот, неопходно е да се постигне состојба кога разликата во густината на двете површини е еднаква на единство.

Исто така, брзината на дифузија во цврсти материи, течности во гасови е под влијание на притисокот и зрачењето. Зрачењето може да биде од различни видови, вклучително и индукција и висока фреквенција. Дифузијата започнува со дејство на одредена катализаторска супстанција. Тие често дејствуваат како активирач за стабилен процес на распрснување на честичките.

Равенката Арениус се користи за опишување на зависноста на коефициентот од температурата. Изгледа вака:

$ D = D0exp (-E / TR) $, каде што:

• $ T $ - апсолутна температура, која се мери во Келвин,
• $ E $ е минималната енергија потребна за дифузија.

Формулата ви овозможува да разберете повеќе за карактеристиките на целиот процес на дифузија и ја одредува брзината на реакцијата.

Специјални методи на дифузија

Денес е практично невозможно да се применат конвенционални методи за одредување на молекуларната тежина на протеините. Тие обично се засноваат на мерење:

• притисок на пареа;
• зголемување на точката на вриење;
• намалување на точката на замрзнување на растворите.

За ефикасно решавање на проблемот, се користат специјални методи кои се развиени за проучување на супстанции со висока молекуларна структура. Тие вклучуваат определување на стапката на дифузија или вискозност на растворите.

Методот за одредување на ориентацијата и обликот на порите со брзина на дифузија се заснова на проучување на стапките на дијализа. Во овој момент треба да се појави слободна дифузија во мембраната.

Може да се користат и различни радиоизотопи за да се одреди брзината на дифузија на натриум. Овој посебен метод се користи за решавање на задачите од областа на минералогијата и геологијата.

Активно се користи методот на дифузија, кој се заснова на определување на дифузија на макромолекули во раствор. Тој беше дизајниран за полимерни материјали. Според методот, се одредува коефициентот на дифузија, а потоа од овие податоци се одредува тежинската просечна молекуларна тежина.

Во моментов, не постојат директни методи за одредување на стапката на дифузија на водород во катализатор. За ова се користи таканаречената втора патека за активирање.

Вообичаено е да се користат специјални уреди за да се одреди брзината. Тие по изглед се разликуваат од поставените практични и научни задачи.

Содржина на предметот „Електронска микроскопија. мембрана.“:

Фактори кои влијаат на стапка на дифузија, комбинирано во Фиковиот закон... Се наведува дека стапката на дифузија е пропорционална со следниот израз:

Значи, за кои молекули можат да поминат низ мембраните дифузна сметка? Гасовите како што се кислородот и јаглерод диоксидот брзо се дифузираат низ мембраните. Молекулите на водата, иако силно поларизирани, се доволно мали за да се лизгаат меѓу хидрофобните фосфолипидни молекули без пречки.

Во исто време, јони и поголеми поларни молекули со хидрофобни областимембраните се одбиваат, а со тоа и исклучително бавно низ мембраната. Потребни се други механизми за нивно влегување во клетката.

Некои јони и поларни молекули влегуваат во клетката користејќи специјални транспортни протеини... Станува збор за канални протеини и носители на протеини. Хидрофилните канали, или порите, исполнети со вода, на овие протеини имаат строго дефинирана форма што одговара на еден или друг јон или молекула. Понекогаш каналот не поминува во една протеинска молекула, туку помеѓу неколку соседни молекули.

Дифузијаниз каналите оди во двете насоки. Оваа дифузија - со помош на транспортни протеини - се нарекува олеснета дифузија... Транспортните протеини низ кои минуваат јоните се нарекуваат јонски канали. Обично, јонските канали се опремени со „порти“, односно можат да се отвораат и затвораат. Јонските канали кои можат да се отвораат и затвораат играат важна улога во спроведувањето на нервните импулси.

Канални протеиниобликот е фиксиран. Се покажа дека болеста позната како цистична фиброза е резултат на дефект на протеин кој служи како канал за хлоридни јони. Спротивно на тоа, кај протеините-носители, обликот претрпува брзи промени, до 100 циклуси во секунда. Тие постојат во две состојби, а нивниот механизам на дејствување наликува на игра на „пинг-понг“.

Сликата покажува како функционира овој механизам. Врзување транспортерски протеински меставо едната состојба („пинг“) тие се свртени кон надвор, а во другата („понг“) во ќелијата. Колку е поголема концентрацијата на растворените молекули или јони, толку е поголема веројатноста тие да се врзат. Ако концентрацијата на растворена супстанција надвор е поголема отколку во клетката, како на примерот со гликоза на сликата, тогаш вистинскиот проток на оваа супстанца ќе биде насочен навнатре и таа ќе влезе во клетката.

Така гликозата влегува во црвените крвни зрнца. Преместувањето на овој вид има сè карактеристични знаци на дифузија, иако тоа е олеснето со вклучување на протеини. Друг пример за олеснета дифузија е движењето на хлоридните и бикарбонатните јони помеѓу еритроцитите и крвната плазма за време на таканареченото поместување на хлоридот. Ова е еден од механизмите што обезбедува делумна и селективна пропустливост на мембраната.

Дифузија (латински diffusio - ширење, ширење, расејување, интеракција) е процес на взаемно продирање на молекули на една супстанција помеѓу молекулите на друга, што доведува до спонтано изедначување на нивните концентрации низ зафатениот волумен. Во некои ситуации, една од супстанциите веќе има изедначена концентрација и тие зборуваат за дифузија на една супстанција во друга. Во овој случај, преносот на материјата се случува од област со висока концентрација во област со мала концентрација (наспроти градиентот на концентрацијата)

Пример за дифузија е мешањето на гасови (на пример, ширење на мириси) или течности (ако мастило се фрли во водата, течноста ќе стане рамномерно обоена по некое време). Друг пример е поврзан со цврсто тело: атомите на металите што контактираат, дифузијата на честички игра во физиката на плазмата.

Обично, дифузијата се подразбира како процеси придружени со пренос на материја, но понекогаш и други процеси на пренос се нарекуваат и дифузија: топлинска спроводливост, вискозно триење итн.

Ориз.

Стапката на дифузија зависи од многу фактори. Така, во случај на метална прачка, термичката дифузија се одвива многу брзо. Ако шипката е направена од синтетички материјал, термичката дифузија е бавна. Дифузијата на молекулите во општ случај се одвива уште побавно. На пример, ако коцка шеќер се спушти на дното на чаша вода и водата не се меша, тогаш ќе поминат неколку недели пред растворот да стане хомоген. Дифузијата на една цврстина во друга се случува уште побавно. На пример, ако бакарот е обложен со злато, тогаш ќе дојде до дифузија на златото во бакар, но во нормални услови (собна температура и атмосферски притисок), слојот што носи злато ќе достигне дебелина од неколку микрони само по неколку илјади години.

Физичкото значење на феноменот на дифузија

Сите видови на дифузија ги почитуваат истите закони. Стапката на дифузија е пропорционална на површината на напречниот пресек на примерокот, како и разликата во концентрациите, температурите или полнењата (во случај на релативно мали вредности на овие параметри). Така, топлината ќе се шири четири пати побрзо низ прачка со дијаметар од два сантиметри отколку низ прачка со дијаметар од еден сантиметар. Оваа топлина ќе се шири побрзо ако температурната разлика по сантиметар е 10 ° C наместо 5 ° C. Стапката на дифузија е исто така пропорционална на параметарот што го карактеризира одреден материјал. Во случај на топлинска дифузија, овој параметар се нарекува топлинска спроводливост, во случај на проток на електрични полнежи - електрична спроводливост. Количеството на материјата што дифузира во одредено време и растојанието поминато од дифузната материја се пропорционални со квадратниот корен од времето на дифузија.

Дифузијата е процес на молекуларно ниво и се одредува според случајната природа на движењето на поединечните молекули. Затоа, стапката на дифузија е пропорционална со просечната молекуларна брзина. Во случај на гасови, просечната брзина на малите молекули е поголема, имено, таа е обратно пропорционална на квадратниот корен на молекуларната маса и се зголемува со зголемување на температурата. Процесите на дифузија во цврсти материи на високи температури често се користат во пракса. На пример, одредени типови на цевки со катодни зраци (CRTs) користат метален ториум дифузен низ метален волфрам на 2000 ° C.

Ако во мешавина на гасови масата на една молекула е четири пати поголема од друга, тогаш таквата молекула се движи двојно побавно во споредба со нејзиното движење во чист гас. Според тоа, неговата стапка на дифузија е исто така помала. Оваа разлика во стапките на дифузија на лесни и тешки молекули се користи за одвојување на супстанции со различна молекуларна тежина. Изотопското раздвојување е пример. Ако гасот што содржи два изотопи се помине низ порозна мембрана, полесните изотопи продираат во мембраната побрзо од потешките. За подобро раздвојување, процесот се изведува во неколку фази. Овој процес беше широко користен за одвојување на изотопи на ураниум (одвојување на 235U од главната маса од 238U). Бидејќи овој метод на сепарација е енергетски интензивен, развиени се други, поекономични методи на сепарација. На пример, употребата на топлинска дифузија во гасовита средина е широко развиена. Гас што содржи мешавина од изотопи се става во комора во која се одржува просторна температурна разлика (градиент). Во овој случај, тешките изотопи на крајот се концентрираат во студениот регион.

Фикова равенка.

Од гледна точка на термодинамиката, движечкиот потенцијал на секој процес на израмнување е растот на ентропијата. При постојан притисок и температура, улогата на таков потенцијал ја игра хемискиот потенцијал µ, кој го одредува одржувањето на материјалните текови. Флуксот на честички на материјата е пропорционален на потенцијалниот градиент:

Во повеќето практични случаи, наместо хемискиот потенцијал, се користи концентрацијата C. Директната замена на µ со C станува неточна во случај на високи концентрации, бидејќи хемискиот потенцијал е поврзан со концентрацијата според логаритамскиот закон. Ако не ги земете предвид таквите случаи, тогаш горната формула може да се замени со следново:

што покажува дека густината на флуксот на супстанцијата J е пропорционална со коефициентот на дифузија D [()] и градиентот на концентрацијата. Оваа равенка го изразува првиот закон на Фик (Адолф Фик е германски физиолог кој ги воспоставил законите за дифузија во 1855 година). Вториот закон на Фик ги поврзува просторните и временските промени во концентрацијата (равенка на дифузија):

Коефициентот на дифузија D зависи од температурата. Во некои случаи, во широк температурен опсег, оваа зависност е равенката Арениус.

Дополнително поле кое се применува паралелно со градиентот на хемискиот потенцијал ја нарушува стабилната состојба. Во овој случај, процесите на дифузија се опишани со нелинеарната Фокер-Планкова равенка. Процесите на дифузија се од големо значење во природата:

Исхрана, дишење на животни и растенија;

Пенетрација на кислород од крвта во човечкото ткиво.

Геометриски опис на равенката Фик.

Во втората Fick равенка, на левата страна е брзината на промена на температурата во времето, а на десната страна на равенката е вториот парцијален извод, кој ја изразува просторната распределба на температурите, особено конвексноста на температурната распределба. функција проектирана на оската x.

Газизова Ѓузел

„Чекори до науката - 2016 година“

Преземи:

Преглед:

Општинска буџетска образовна институција

„Арск средно училиште бр. 7“ Арскиј

Општински округ на Република Татарстан.

Републиканска научна и практична конференција

„Чекори до науката - 2016 година“

Дел: Физика и техничка креативност

Истражување

Тема: Набљудување на дифузија во вода и ефектот на температурата врз брзината на дифузија.

Позиција.

Gazizova Guzel R. Zinnatullin Fidaris Faisalovich

Ученик наставник по физика 7 одделение 1 кв. категории.

2016 г.

1. Страна за вовед 3

1. Истражувачки проблем
2. Релевантност на темата и практично значење на истражувањето
3. Објект и предмет на истражување
4. Цели и цели
5. Истражувачка хипотеза

1. Главниот дел од истражувачката работа Страна 5

1. Опис на местото и условите на набљудувања и експерименти
2. Методологија на истражување, нејзината валидност
3. Главните резултати од експериментот
4. Генерализација и заклучоци

1. Заклучок Страна 6
2. Референци Страна 7

Дифузија (латински diffusio - ширење, ширење, расејување, интеракција) е процес на меѓусебно продирање на молекули или атоми на една супстанција помеѓу молекули или атоми на друга, што доведува до спонтано изедначување на нивните концентрации низ зафатениот волумен. Во некои ситуации, една од супстанциите веќе има изедначена концентрација и тие зборуваат за дифузија на една супстанција во друга. Во овој случај, преносот на материјата се случува од област со висока концентрација во област со мала концентрација.

Ако водата внимателно се истури во раствор од бакар сулфат, тогаш помеѓу двата слоја се формира јасна интерфејс (бакар сулфатот е потежок од водата). Но, по два дена ќе има хомогена течност во садот. Ова е сосема произволно.

Друг пример е поврзан со цврсто тело: ако едниот крај на шипката е загреан или електрично наполнет, топлината (или, соодветно, електричната струја) се шири од топлиот (наполнет) дел до студениот (ненаполнет) дел. Во случај на метална прачка, термичката дифузија се развива брзо и струјата тече речиси моментално. Ако прачката е направена од синтетички материјал, топлинската дифузија е бавна, а дифузијата на електрично наелектризираните честички е многу бавна. Дифузијата на молекулите е генерално уште побавна. На пример, ако коцка шеќер се спушти на дното на чаша вода и водата не се меша, тогаш ќе поминат неколку недели пред растворот да стане хомоген. Дифузијата на една цврстина во друга се случува уште побавно. На пример, ако бакарот е обложен со злато, тогаш ќе дојде до дифузија на златото во бакар, но во нормални услови (собна температура и атмосферски притисок), слојот што носи злато ќе достигне дебелина од неколку микрометри само по неколку илјади години.

Првиот квантитативен опис на процесите на дифузија го дал германскиот физиолог А. Фик во 1855 година.

Дифузијата се одвива во гасови, течности и цврсти материи, и честичките на туѓите материи во нив и нивните сопствени честички можат да се дифузираат.

Дифузија во човечкиот живот

Проучувајќи го феноменот на дифузија, дојдов до заклучок дека благодарение на овој феномен човек живее. На крајот на краиштата, како што знаете, воздухот што го дишеме се состои од мешавина на гасови: азот, кислород, јаглерод диоксид и водена пареа. Се наоѓа во тропосферата - во долниот дел на атмосферата. Доколку немаше процеси на дифузија, тогаш нашата атмосфера едноставно би се раслојувала под дејство на гравитацијата, која делува на сите тела лоцирани на површината на Земјата или близу до неа, вклучувајќи ги и молекулите на воздухот. Подолу би имало потежок слој на јаглерод диоксид, над него - кислород, над - азот и инертни гасови. Но, за нормален живот ни треба кислород, а не јаглерод диоксид. Дифузија се јавува и во самото човечко тело. Човечкото дишење и варење се засноваат на дифузија. Ако зборуваме за дишење, тогаш во секој момент во времето во крвните садови што ги опкружуваат алвеолите има околу 70 ml крв, од која јаглерод диоксид дифундира во алвеолите, а кислородот во спротивна насока. Огромната површина на алвеолите овозможува да се намали дебелината на слојот на крв што разменува гасови со интраалвеоларен воздух на 1 микрон, што овозможува заситување на оваа количина на крв со кислород за помалку од 1 секунда и ослободување од вишокот на јаглерод диоксид.

Овој феномен влијае и на човечкото тело - воздушниот кислород продира во крвните капилари на белите дробови со дифузија низ ѕидовите на алвеолите, а потоа растворувајќи се во нив, се шири низ телото, збогатувајќи го со кислород.

Дифузијата се користи во многу технолошки процеси: солење, производство на шеќер (чипсот од шеќерна репка се мие со вода, молекулите на шеќер се дифузираат од чипсот во растворот), готвење џем, боење на ткаенина, перење, карбуризирање, заварување и лемење на метали, вклучително и дифузија заварување во вакуум (металите се заваруваат кои не можат да се спојат со други методи - челик со леано железо, сребро со нерѓосувачки челик итн.) и дифузиона метализација на производите (површинска заситеност на производи од челик со алуминиум, хром, силициум), нитридирање - сатурација на челичната површина со азот (челикот станува тврд, отпорен на абење), карбуризирање - заситеност на челичните производи со јаглерод, цијанидација - заситеност на челичната површина со јаглерод и азот.

Како што може да се види од горенаведените примери, процесите на дифузија играат многу важна улога во животот на луѓето.

Проблем: Зошто дифузијата се одвива поинаку на различни температури?

Релевантност Ова истражување го гледам во фактот што темата „Дифузија во течни, цврсти и гасовити состојби“ е од витално значење не само во курсот по физика. Знаењето за дифузијата може да ми се најде во секојдневието. Оваа информација ќе ви помогне да се подготвите за основниот и средношколскиот испит по физика. Многу ми се допадна темата и решив да ја проучам подлабоко.

Предмет на моето истражување- дифузија во вода на различни температури, ипредмет на изучување- набљудувања со поставување експерименти на различни температурирежими.

Цел на работа:

1. Да се ​​прошири знаењето за дифузијата, нејзината зависност од различни фактори.
2. Објаснете ја физичката природа на феноменот на дифузија врз основа на молекуларната структура на материјата.
3. Откријте ја зависноста на стапката на дифузија од температурата за течности што се мешаат.
4. Потврдете ги теоретските факти со експериментални резултати.
5. Сумирајте го стекнатото знаење и развијте препораки.

Цели на истражувањето:

1. Истражете ја брзината на дифузија во вода на различни температури.
2. Докажете дека испарувањето на течноста е резултат на движењето на молекулите

Хипотеза: на високи температури, молекулите се движат побрзо и затоа се мешаат побрзо.

Најголемиот дел од истражувачката работа

Зедов две чаши за моето истражување. Во едната истури топла вода, а во другата ладна вода. Во исто време во нив натопи кесичка чај. Топлата вода стана кафеава побрзо од ладната. Познато е дека молекулите се движат побрзо во топла вода, бидејќи нивната брзина зависи од температурата. Ова значи дека молекулите на чајот побрзо ќе навлезат помеѓу молекулите на водата. Во ладна вода, брзината на молекулите е помала, така што феноменот на дифузија е побавен овде. Феноменот на пенетрација на молекули на една супстанција помеѓу молекулите на друга се нарекува дифузија.

Потоа истурив исто толку вода во две чаши. Едната чаша ја оставил на масата во собата, а другата ја ставил во фрижидер. Пет часа подоцна ги споредив нивоата на водата. Се испостави дека во чаша од фрижидерот, нивото практично не се промени. Во вториот, нивото е значително намалено. Тоа е предизвикано од движењето на молекулите. И тоа е повеќе, толку е поголема температурата. Со поголема брзина, молекулите на водата, приближувајќи се до површината, „скокнуваат“. Ова движење на молекулите се нарекува испарување. Искуството покажа дека испарувањето се одвива побрзо на повисока температура, бидејќи колку побрзо се движат молекулите, толку повеќе молекули летаат подалеку од течноста во исто време. Во ладна вода брзината е мала, па остануваат во чашата.

Заклучок:

Врз основа на мојот експеримент и набљудувањата на дифузија во вода на различни температури, се уверив дека температурата силно влијае на брзината на молекулите. Доказ за тоа беа различните степени на испарување. Така, колку е потопла супстанцијата, толку е поголема брзината на молекулите. Колку е постудено, толку е помала брзината на молекулите. Следствено, дифузијата во течностите ќе биде побрза на високи температури.

Литература:

1. А.В. Перишкин. Физика 7 одделение. М .: Бустард, 2011 година.
2. Библиотека „Први септември“. М .: „1-ви септември“, 2002 година.
3. Биофизика на часови по физика. Од работно искуство. М., „Образование“, 1984 година.

Внимание! Веб-страницата за администрација на страницата не е одговорна за содржината на методолошкиот развој, како и за усогласеноста на развојот на Федералниот државен образовен стандард.

• Учесник: Холоша Дарија Олеговна
• Раководител: Панова Људмила Валентиновна

Целта е да се утврди што ја одредува брзината на дифузија во течноста.

Експерименти со дифузија

Дифузија- појава во која има меѓусебно продирање на молекули на една супстанција меѓу молекулите на друга (дефиниција од учебник).

Цел- да се утврди што ја одредува брзината на дифузија во течноста.

Дифузијата се објаснува со континуирано движење на молекулите на супстанцијата, брзината на движење зависи од температурата. Затоа хипотеза- брзината на дифузија во течноста зависи од температурата.

Опрема: чаша ладна и топла вода, калиум перманганат, шпатула.

Безбедносно инженерство: Внимателно ракувајте со топла вода и стаклени садови.

Опис на текот и резултатите од експериментот.

1. Земете две чаши топла и ладна вода.
2. Истурете калиум перманганат со шпатула и набљудувајте го феноменот.

Набљудувајќи го феноменот на дифузија во чаша ладна и топла вода, видов дека процесот на дифузија се одвива побрзо во топла вода отколку во ладна вода. Хипотезата беше потврдена.

Преглед на примената на феноменот што се разгледува во пракса:зависноста на брзината на дифузија од температурата се користи во многу технолошки процеси: подготовка на чај или кафе, солење, готвење џем, боење ткаенини, миење работи.

Процесот на метализација се заснова на феноменот на дифузија - обложување на површината на производот со слој од метал или легура за да му се пренесат физички, хемиски и механички својства. Се користи за заштита на производите од корозија, абење и за украсни цели. Значи, за да се зголеми цврстината и отпорноста на топлина на челичните делови, се користи карбуризирање. Челичните делови се ставаат во кутија со графит во прав, која се вградува во термо печка. Поради дифузија, јаглеродните атоми продираат во површинскиот слој на делови. Длабочината на пенетрација зависи од температурата и времето на задржување на деловите во термалната печка. Се користи и при топење на многу метали како што е челикот.

Преглед на набљудувања на феноменот што се разгледува во природата: исхрана на растенијата, заситеност на вода со кислород, хомоген состав на атмосферата, физиолошки процеси во човечкото тело (дишење и варење).

• Првиот квантитативен опис на процесите на дифузија го дал германскиот физиолог А. Фик во 1855 година.
• Амбасадорот Василиј Старков во 1638 година му донел 4 ѓубре суви лисја од монголскиот Алтин Кан како подарок на царот Михаил Федорович. На московјаните многу им се допадна ова растение и сè уште го користат со задоволство. Тоа беше чај, процесот на варење беше дифузија.
• Дифузија се наоѓа не само во животот, секојдневниот живот, туку и во бајките, поговорките, изреките.

- Старата асирска приказна „Кралот Зимар“: „Кралот имаше паметен советник Ајаз, кого многу го почитуваше. Како што обично се случува во такви случаи, Ајаз имал непријатели кои го клеветеле пред кралот, а тој, откако ги слушал, го затворил. Кога неговата сопруга дошла во Ајаз, тој ѝ рекол да фати голема мравка, да врзе силен конец долг четириесет метри за нејзината шепа, да врзе јаже со иста должина до слободниот крај и да ја пушти мравката покрај надворешниот ѕид на затворот. на посоченото место. Како што рече Ајаз, така направи и неговата сопруга. Самиот Ајаз искрши шеќер на прозорецот од комората и мравката, по мирисот на шеќер, стигна до комората каде што седеше Ајаз“. Токму овој феномен го спасил Ајаз и и помогнал на мравката да ја најде камерата.

- Поговорки и изреки кои можат да се објаснат само преку познавање на феноменот на дифузија.

1. Мува во маст.
2. Исечениот кромид повеќе мириса и ви ги пече очите
3. На продавница за зеленчук не му треба знак.

Експерименти со сила на триење

Искуството е опишано во учебникот А. В. Перишкин „Физика од 7-мо одделение“ .: учебник за образовни институции / А. В. Перишкин. - М .: Бустард, 2012 година.

Кога едно тело доаѓа во контакт со друго, се јавува интеракција што го спречува нивното релативно движење, што се нарекува триење. И силата што ја карактеризира оваа интеракција се нарекува сила на триење. (од упатството)

Постојат три типа на триење: статичко триење, триење на лизгање, триење на тркалање.

Перишкина А.В. се истражува само зависноста на силата на триење од тежината на телото, додадовме експерименти за кои се зборува индиректно (зависност од површината, од видот на површините за триење).

Цел- дознајте од што зависи силата на триење на лизгање.

Опрема:дрвен блок, динамометар, комплет тегови, шмиргла, водилка.

Поставување хипотеза... Силата на триење зависи од површината на допир на површината, од тежината на телото, од видот на површините што контактираат.

: бидете внимателни со опремата.

1. Ставете блок од дрво на водичката шина.
2. Прикачете динамометар на шипката и повлечете ја рамномерно. Динамометарот ќе покаже сила на влечење еднаква на силата на триење. Запишете го резултатот.

Ф tr = 0,3H

1. Свртете ја лентата на другата страна и измерете ги отчитувањата на динамометарот.

Ф tr = 0,3H

Заклучок: лизгачката сила на триење не зависи од контактната површина на телата.

1. Измерете ја силата на триење на лизгање со една тежина и две тегови.

Ф tr = 0,3H

Ф tr = 0,5N (1 оптоварување)

Ф tr = 0,6 N (2 тежини)

Заклучок: колку е поголема силата што го притиска телото на површината (телесна тежина), толку е поголема силата на триење што произлегува во овој случај.

1. Измерете ја силата на триење на лизгање со една тежина на шкурка.

Ф tr = 0,3H

Ф tr = 0,6 N (на шкурка)

Заклучок: силата на триење зависи од видот на површините што контактираат (грубиност на површината)

: без триење при мирување, ниту луѓето, ниту животните не можеа да одат по земја, бидејќи при одење, нозете се туркаат од земја. Во услови на мраз, има мало триење помеѓу ѓонот на чевелот и земјата, многу е тешко да се турка од земјата и стапалата се лизгаат. За да се зголеми силата на триење помеѓу ѓонот на чевелот и мразот, тротоарите се посипуваат со песок. Триењето обезбедува поврзување на разни материјали, делови од алати, разни уреди, структури. Поради триењето меѓу конците, марамчињата не лазат, на рачките се држат чекани, секири, лопати и други алатки. Завртки со навртки, клинци, завртки, клинови, прицврстуваат делови од структури со сила на триење. Триењето му помага на човекот да држи предмети во рацете. Без триењето на лакот против жиците, свирењето на виолина или виолончело би било невозможно.

Многу растенија и животни имаат различни органи за фаќање (антени од растенија, стебло на слон, опашки на качувачки животни). Сите од нив имаат груба површина за да се зголеми силата на триење.

Кај живите организми чести се адаптациите (волна, влакна, лушпи, трње лоцирани косо на површината), поради што триењето се добива мало при движење во една насока и големо при движење во спротивна насока. Движењето на дождовниот црв се заснова на овој принцип. Влакната, насочени наназад, слободно го минуваат телото на црвот напред, но го инхибираат обратното движење. Со издолжување на телото, главата се движи напред, а опашката останува на своето место, при контракција главата се одложува, а опашката се влече кон неа.

Значително триење е од суштинско значење за работните површини на органите за движење. Неопходен услов за движење е сигурна адхезија помеѓу телото што се движи и потпирачот. Адхезијата се постигнува или со остри точки на екстремитетите, или со мали неправилности, на пример, влакна, лушпи, туберкули. Потребно е значително триење и за органите за фаќање. Нивната форма е интересна: тие се или форцепс, кои го фаќаат предметот од две страни, или жици, кои го обвиткуваат. Раката комбинира дејство на форцепс и целосна покриеност од сите страни; меката кожа на дланката добро се прилепува на грубоста на предметите што треба да се држат.

Присуство на интересни факти за феноменот што се разгледува:

• Леонардо да Винчи (1519) бил првиот што ги формулирал законите за триење. Тој тврдеше дека силата на триење што произлегува од контактот на телото со површината на друго тело е пропорционална на оптоварувањето (сила на притискање), е насочена против насоката на движењето и не зависи од површината за контакт. Моделот на Леонардо беше повторно откриен 180 години подоцна од Г. Амонтон и конечно беше формулиран во делата на Ш.О. Приврзок (1781). Амонтон и Кулом го воведоа концептот на коефициентот на триење како однос на силата на триење со оптоварувањето, давајќи му вредност на физичката константа која целосно ја одредува силата на триење за кој било пар материјали што контактираат.
• Природата на силата на триење е електромагнетна. Тоа значи дека причината за нејзиното појавување се силите на интеракција помеѓу честичките кои ја сочинуваат супстанцијата. Втората причина за силата на триење е грубоста на површината. Испакнатите делови на површините се допираат и го попречуваат движењето на телото. Затоа возењето на мазни (полирани) површини бара помала сила отколку возењето на груби површини.
• Поговорки и изреки: (собрани од ученици).

1. Ако не подмачкате, нема да одите;
2. Одеше како часовник;
3. Не можете да држите јагула во ваши раце;
4. Косеј го кожата додека е росата, росата ја нема, а ние сме дома;
5. Жената со количка е полесна за кобила;

• Тефлонот има најмал коефициент на триење за цврсто тело (0,02). Секој модерен човек има нелепливи тенџериња и тави обложени со тефлон во кујната.

Експерименти за топлинска спроводливост

Искуството е опишано во учебникот А. В. Перишкин „Физика од 8 одделение“ .: учебник за образовни институции / А. В. Перишкин. - М .: Бустард, 2012 година.

Топлинска спроводливост- феноменот на пренос на внатрешна енергија од еден дел од телото на друг или од едно тело на друго при нивниот директен контакт. (од упатството)

Сите метали имаат различна структура, па затоа мора да ја пренесуваат топлината на различни начини.

Поставување хипотеза.Топлинската спроводливост на различни метали треба да биде различна.

Цел- набљудувајте ја топлинската спроводливост на металите.

Опрема:алуминиумски и месинг прачки, пластелин, игли, свеќа, кибритчиња, две стативи.

Опис и почитување на безбедносните мерки за време на пилот студијата: Внимавајте на безбедносните мерки кога работите со свеќа.

Опис на текот и резултатите од експериментот:

1. Прицврстете ги иглите на прачките со пластелин.
2. Прицврстете ги прачките на стативот.
3. Запалете свеќа и загрејте ги прачките.
4. Набљудувајте ги иглите на шипката.

Набљудувањата покажаа дека иглите од алуминиумската шипка почнаа да паѓаат побрзо отколку од месинганата.

Заклучок: топлинската спроводливост на различни метали не е иста.

Преглед на примената на разгледуваната појава во пракса: Често за време на термичка обработка на производот, потребно е да се одржува висока температура, затоа во кујната се користат метали, бидејќи нивната топлинска спроводливост и цврстина се повисоки од оние на другите материјали. За топол чај, за да не се изгорите, избирајќи помеѓу метална или порцеланска чаша, треба да изберете порцеланска.

Садовите, тавите, тавите за печење и другиот прибор се направени од метал. Добар пример за употреба на материјали со висока топлинска спроводливост во кујната е шпоретот. На пример, горилниците на електричниот шпорет се направени од метал за да се обезбеди добар пренос на топлина од топлата намотка на грејниот елемент до тенџерето или тавата.

Луѓето користат материјали со ниска топлинска спроводливост помеѓу рацете и приборот за да избегнат горење. Многу тенџериња имаат пластични рачки, а тавите се вадат од рерната со ракавици за рерна направени од ткаенина или пластика со ниска топлинска спроводливост. Бакарот има добра топлинска спроводливост и се користи во рачките за лемење.

Преглед на набљудувања на феноменот што се разгледува во природата:снегот ги штити зимските култури од смрзнување; воздухот, мразот, снегот, маснотиите се лоши спроводници на топлина - ова им го спасува животот на многу животни кои живеат во шуми и водни средини (црниот тетреб спие во зима, закопувајќи ја главата во снегот). Во зима, резервоарите се покриени со мраз, што го спречува нивното понатамошно замрзнување; многу претставници на водната фауна преживуваат.

Присуство на интересни факти за феноменот што се разгледува:

• Жан Батист Џозеф Фурие го воведе концептот на „топлинска спроводливост“.
• Слегнувањето на темелите особено во регионите со вечен мраз предизвикува големи тешкотии за градежниците. Куќите често пукаат поради одмрзнување на почвата под нив.Темјата префрла одредена количина на топлина во почвата. Затоа, зградите почнаа да се градат на купови. Во овој случај, топлината се пренесува само со топлинска спроводливост од основата до купот и понатаму од купот до земјата. Од што треба да се направат купови? Излегува дека куповите направени од цврст цврст материјал внатре мора да се полнат со керозин. Во лето, купот лошо ја спроведува топлината од врвот до дното. течноста има ниска топлинска спроводливост. Во зима купот поради конвекцијата на течноста во него, напротив, ќе придонесе за дополнително ладење на почвата.Ваков проект всушност е развиен и тестиран!
• Италијанските научници измислија кошула која ви овозможува да одржувате постојана телесна температура. Научниците ветуваат дека нема да биде топло во лето, а студено во зима, бидејќи е направено од специјални материјали. Слични материјали веќе се користат при вселенски летови.
• Во старите митралези Максим, загревањето на водата го спречуваше топењето на оружјето.
• Феноменот опишан подолу ја покажува способноста на металите добро да спроведуваат топлина.

Ако направите мрежа од жица, обезбедувајќи добро поврзување на металот на раскрсниците на жицата и го поставите над горилникот за гас, тогаш кога вентилот е вклучен, можете да го запалите гасот над решетката, додека не изгори под мрежата. И ако го запалите гасот под решетката, тогаш огнот „нема да истече“ низ решетката!

Во тие денови, кога сè уште немаше електрични рударски светилки, тие ја користеа ламбата Дејви.

Тоа беше свеќа „засадена“ во метален кафез. И дури и ако рудникот беше исполнет со запаливи гасови, светилката на Дејви беше безбедна и не предизвика експлозија - пламенот не отиде подалеку од светилката, благодарение на металната мрежа.