Начнем с определения. Что такое диффузия?
Диффузия — это процесс взаимного проникновения молекул одного вещества между молекулами другого. При этом перенос вещества происходит из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией.
Как и многие другие физические термины, это слово зародилось в языке древних римлян — латыни. Diffusio — распространение, растекание, рассеивание, взаимодействие.
«Но как это возможно? В каких веществах и телах происходит диффузия?» — спросите вы. Не беспокойтесь, сейчас во всем разберемся!
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ПО ФИЗИКЕ
ТЕМА: “ПЕРВОНАЧАЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОЕНИИ ВЕЩЕСТВА”
1. Каким образом ученые смогли увидеть крупные молекулы?
1) С помощью микроскопа
2) С помощью лупы
3) Молекулы сфотографировали с помощью электронного микроскопа
4) Среди ответов нет правильного
2. Явление диффузии в жидкостях свидетельствует о том, что молекулы жидкостей
1) движутся хаотично
2) притягиваются друг к другу
3) состоят из атомов
4) колеблются около своих положений равновесия
3. Какое из утверждений верно?
А) На расстояниях, сравнимых с размерами самих молекул, заметнее проявляется притяжение
Б) При уменьшении промежутков между молекулами заметнее проявляется отталкивание
1) Только А
2) Только Б
3) А и Б
4) Ни А, ни Б
4. Какое общее свойство присуще твердым телам и жидкостям?
1) Только наличие собственной формы
2) Только наличие собственного объема
3) Наличие собственной формы и собственного объема
4) Отсутствие собственной формы
5. Расстояние между молекулами вещества много больше размеров самих молекул. Двигаясь во всех направлениях и почти не взаимодействуя друг с другом, молекулы быстро распределяются по всему сосуду. Какому состоянию вещества это соответствует?
4) Жидкому и твердому
6. Какое из утверждений верно? При переходе вещества из жидкого состояния в газообразное
А) Увеличивается среднее расстояние между его молекулами
Б) Молекулы почти перестают притягиваться друг к другу
В) Полностью теряется упорядоченность в расположении его молекул
3) Только В
4) А, Б и В
7. Установите соответствие между физическими понятиями и их примерами.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ФИЗИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ ПРИМЕРЫ
А) Физическое явление 1) Минута
Б) Физическое тело 2) Вода
В) Вещество 3) Длина
8. Определите предел измерений мензурки, цену деления и объем жидкости, налитой в мензурку.
1. Изменилось ли количество молекул ртути в термометре, если термометр нагрели:
а) не изменилось, увеличилось расстояние между молекулами +
б) уменьшилось
в) увеличилось
2. В каком состоянии находится вещество, если оно не имеет собственной формы и занимает весь предоставленный ему объём:
а) в жидком
б) в газообразном +
в) в твёрдом
3. Одинаковы ли объемы горячей и холодной воды:
а) объем холодной воды больше
б) объемы одинаковые
в) объем горячей воды больше +
4. Каков характер движения и взаимодействия молекул в твёрдых телах:
а) молекулы расположены в строгом порядке и колеблются около определённого положения равновесия +
б) молекулы расположены на больших расстояниях друг от друга и движутся беспорядочно
в) молекулы расположены на расстоянии меньше размеров самих молекул и перемещаются свободно относительно друг друга
5. В каком состоянии может находиться ртуть:
а) только в жидком
б) только в твердом
в) в жидком, твердом и газообразном +
6. Газ, находящийся в закрытом сосуде, охладили. Изменилось ли движение молекул газа:
а) молекулы стали двигаться быстрее
б) молекулы стали двигаться медленнее +
в) движение прекратилось
7. Как расположены молекулы газа:
а) расположены в определенном порядке
б) не расходятся на большие расстояния
в) двигаясь беспорядочно во всех направлениях, почти не притягиваются друг к другу +
8. Явление диффузии можно наблюдать:
а) в твёрдых телах, жидкостях и газах +
б) только в жидкостях
в) только в твёрдых тела
г) только в газах
9. Какие из указанных свойств, принадлежат газам:
а) сохраняют объем
б) имеют собственную форму
в) не имеют собственной формы и постоянного объема +
10. Какой из приведённых ниже опытов подтверждает гипотезу о том, что вещества состоят из отдельных частиц, между которыми есть промежутки:
а) падение тел на землю
б) растворение сахара в воде +
в) притяжение булавок к магниту
11. На расстояниях, сравнимых с размерами самих молекул (атомов):
а) заметнее проявляются силы притяжения между молекулами, а при дальнейшем сближении – силы отталкивания +
б) заметнее проявляются силы отталкивания между молекулами, а при дальнейшем сближении – силы притяжения
в) зависит от условий среды
12. Какой из приведённых ниже опытов подтверждает гипотезу о том, что вещества состоят из отдельных частиц, между которыми есть промежутки:
а) притяжение булавок к магниту
б) расширение тела при нагревании +
в) падение тел на землю
13. Как зависит процесс диффузии от температуры:
а) процесс диффузии ускоряется с ростом температуры +
б) процесс диффузии замедляется с ростом температуры
в) процесс диффузии не зависит от изменения температуры
14. Чтобы диффузия медного купороса в воде протекала быстрее, сосуд с водой и медным купоросом следует поставить:
а) в самое тёмное место
б) в любое место
в) в самое тёплое место +
15. При охлаждении объем тела:
а) уменьшается +
б) не меняется
в) увеличивается
17. Все молекулы одного и того же вещества:
а) немного отличаются друг от друга
б) сильно отличаются друг от друга
в) не отличаются друг от друга +
19. Мельчайшие частицы, из которых состоят различные вещества, называются:
а) атомами
б) телами
в) молекулами +
20. Какое из перечисленных явлений послужило основой для предположения об атомном строении вещества:
а) свободное падение тел
б) распространение запахов +
в) испускание света светящимися телами
21. Молекулы вещества состоят из еще более мелких частиц:
а) атомов +
б) крупинок
в) капель
22. Между молекулами в веществе:
а) не существует ни притяжения, ни отталкивания
б) существует взаимное притяжение и отталкивание +
в) существует только взаимное притяжение
23. Смачивание твердого тела жидкостью можно объяснить:
а) текучестью воды
б) пористостью твердого тела
в) притяжением молекул друг к другу +
24. Мельчайшей частицей вещества, сохраняющей его свойства является:
а) броуновская частица
б) молекула +
в) кислород
25. Диффузия протекает быстрее:
а) в жидкостях
б) в твердых телах
в) в газах +
26. Наблюдение несмачиваемости твердого тела означает, что:
а) твердое тело слишком сухое
б) молекулы жидкости притягиваются сильнее друг к другу, чем к молекулам твердого тела +
в) жидкость имеет одинаковые молекулы с твердым телом
27. Броуновское движение:
а) хаотическое движение очень мелких твердых частиц, находящихся в жидкости +
б) упорядоченное движение молекул жидкости
в) хаотическое проникновение частиц друг в друга
28. Размеры молекул соизмеримы с:
а) размерами пылинки
б) размерами капли воды
в) толщиной масляной плёнки на воде +
29. Какие из приведённых свойств принадлежат твёрдым веществам:
а) сохраняют форму и объём +
б) легко меняют форму и объём
в) легко меняют форму, но сохраняют объём
30. Чтобы разломить кусочек мела, нужно приложить усилие, потому что:
а) мел – сплошное вещество
б) между частицами вещества действуют силы притяжения +
в) между частицами вещества действуют силы отталкивания
1. Что является траекторией движения молекулы воздуха?
а) Прямая
б) Ломанная+
в) Дуга окружности
2. Почему скорость диффузии с повышением температуры возрастает?
а) При нагревании вещества увеличивается расстояние между молекулами, и молекулам другого вещества проще проникнуть в эти промежутки.+
б) При нагревании вещества скорость молекул уменьшается, и молекулы другого вещества легче проникают в промежутки между ними.
в) При нагревании вещества его молекулы легче соединяются с молекулами другого, и быстрее образуется смесь веществ.
3. В одном из опытов стали закачивать воздух в стеклянный сосуд, одновременно охлаждая его. При этом температура воздуха в сосуде понизилась в 2 раза, а его давление возросло в 3 раза. Во сколько раз увеличилась масса воздуха в сосуде:
а) в 3 раза
б) в 1,5 раза
в) в 6 раз +
4. Частицы газа находятся в среднем на таких расстояниях друг от друга, при которых силы притяжения между ними незначительны. Это объясняет:
а) способность газов к неограниченному расширению +
б) значение скорости звука в газе
в) большую скорость частиц газа
5. Хаотичность теплового движения молекул газа приводит к тому, что:
а) газ гораздо легче сжать, чем жидкость
б) при одновременном охлаждении и сжатии газ превращается в жидкость
в) плотность газа одинакова во всех местах занимаемого им сосуда +
6. При нагревании идеального газа его абсолютная температура увеличилась в 2 раза. Как изменилась при этом средняя кинетическая энергия теплового движения молекул газа:
а) увеличилась в 4 раза
б) увеличилась в 2 раза +
в) увеличилась в 16 раз
7. Явление диффузии в жидкостях объясняется тем, что молекулы жидкостей:
а) притягиваются друг к другу
б) отталкиваются друг от друга
в) могут хаотично перемещаться по объёму +
8. Какова температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении по абсолютной шкале температур:
а) 373 К +
б) 173 К
в) 273 К
9. Укажите пару веществ, скорость диффузии которых наименьшая при прочих равных условиях:
а) пары эфира и воздух
б) раствор медного купороса и вода
в) свинцовая и медная пластины +
10. Укажите, в каком из ответов наиболее полно представлены основные положения молекулярно-кинетической теории строения вещества:
а) вещество состоит из элементарных частиц и они взаимно превращаются друг в друга
б) вещество состоит из маленьких частей и они заполняют пространство +
в) вещество состоит из мельчайших частиц и между ними действуют силы
11. Определите отношение числа молекул в 36 г воды к числу молекул в 2 г водорода:
а) 2 +
б) 1
в) 3
12. Оцените, во сколько примерно раз среднее расстояние между молекулами в газах при нормальных условиях больше размеров самих молекул газа:
а) 800-1000
б) 8-10 +
в) 80-100
13. Средняя кинетическая энергия теплового движения молекул:
а) зависит от агрегатного состояния вещества
б) не зависит от температуры
в) зависит от температуры +
14. Средняя кинетическая энергия теплового движения молекул:
а) зависит от агрегатного состояния вещества
б) не зависит от температуры
в) не зависит от массы молекул +
15. Во сколько раз увеличится среднеквадратическая скорость молекул идеального газа при повышении абсолютной температуры в 2 раза:
а) √2 +
б) 2√2
в) 4
16. Какое количество вещества (ноль) содержится в 144 г воды? ?(Н)=1 а.е.м., ?(O)=16 а.е.м.:
а) 6
б) 8 +
в) 4
17. При какой температуре (К) среднеквадратическая скорость атомов гелия будет такой же, как и среднеквадратическая скорость молекул водорода при температуре 300 К:
а) 100
б) 400
в) 600 +
18. Какое количество вещества (моль) содержится в 98 г серной кислоты H2SO4? Относительные атомные массы водорода, серы и кислорода равны соответственно 1,32 и 16 а.е.м.:
а) 2
б) 1 +
в) 3,5
19. От какой из приведенных ниже величин, характеризующих молекулы, зависит давление идеального газа:
а) силы притяжения между молекулами
б) силы отталкивания между молекулами
в) кинетической энергии молекул +
20. При использовании газа, находящегося в металлическом баллоне его давление уменьшилось на 75%. Во сколько раз уменьшилась масса газа? Считать, что Т = const:
а) 1,5
б) 4 +
в) 14
21. При нормальных условиях газ занимает объем 10 л. Какой объем (л) займет этот газ, если давление увеличить в 5 раз? Температура постоянна:
а) 2 +
б) 3
в) 4
22. Во сколько раз увеличится давление идеального газа, находящегося в закрытом сосуде при температуре 27°С, если его нагреть до 627°С:
а) 4
б) 3 +
в) 2
23. В каких единицах измеряется абсолютная влажность воздуха в системе СИ:
а) K
б) %
в) кг/м3 +
24. Как изменится средняя кинетическая энергия теплового движения молекул идеального газа в некотором процессе, если концентрацию молекул уменьшить в 10 раз, а температуру увеличить в 2 раза:
а) уменьшится в 5 раз
б) увеличится в 2 раза +
в) увеличится в 5 раз
25. Как изменяется температура газа при его адиабатическом сжатии:
а) не изменяется
б) понижается
в) повышается +
26. Какое из приведенных выражений является уравнением изобарного процесса:
а) P=2/3nEk
б) V1/T1=V2/T2 +
в) P=3/2nEk
27. Одинаковые воздушные шары заполнены до одинаковых давлений первый – водородом, второй – азотом, третий – гелием. Какой из них имеет наименьшую подъемную силу? Наполненный:
а) азотом +
б) гелием
в) водородом
28. Сосуд заполнен смесью водорода, азота и углекислого газа и герметично закрыт. У какого газа средняя квадратическая скорость молекул наибольшая:
а) азота
б) углекислого газа
в) водорода +
29. Определите относительную влажность воздуха φ(%) при температуре 24°С, если точка росы равна 9°С. Давления насыщенных паров при точке росы и данной температуре соответственно равны 1,14 кПа и 2,96 кПа.:
а) 41 +
б) 43
в) 48
30. На сколько градусов надо поднять температуру газа, находящегося в баллоне, чтобы его давление увеличилось в 2 раза? Начальная температура газа 127°С:
а) 240
б) 400 +
в) 380
31. Как изменится давление газа, если его объем уменьшится в 2 раза, а среднеквадратическая скорость его молекул уменьшится в √2 раз:
а) уменьшится в 8 раз
б) не изменится +
в) уменьшится в 4 раз
32. Раздел физики, который изучает физические свойства тел на основе рассмотрения их молекулярного строения:
а) молекулярная физика +
б) кинетическая физика
в) астрофизика
Контрольная работа по физике Первоначальные сведения о строении вещества для учащихся 7 класса с ответами. Работа состоит из 5 вариантов в каждом варианте по 8 заданий.
1 вариант
1. В дошедших до нас письменных свидетельствах идеи о том, что вещество состоит из атомов, разделённых пустым пространством, высказаны
1) Демокритом
2) Ньютоном
3) Менделеевым
4) Эйнштейном
2. Учительница вошла в класс. Ученик, сидящий на последней парте, почувствовал запах её духов через 10 с. Скорость распространения запаха духов в комнате определяется в основном скоростью
1) испарения
2) диффузии
3) броуновского движения
4) конвекционного переноса воздуха
А. Соприкасающиеся полированные стекла сложно разъединить
Б. Полированные стальные плитки могут слипаться
1) Только А
2) Только Б
3) А и Б
4) Ни А, ни Б
4. Какое из приведённых ниже высказываний относится к жидкому состоянию вещества?
1) Имеет собственную форму и объём
2) Имеет собственный объём, но не имеет собственной формы
3) Не имеет ни собственного объёма, ни собственной формы
4) Имеет собственную форму, но не имеет собственного объёма
5. Расстояние между соседними частицами вещества в среднем во много раз превышает размеры самих частиц. Это утверждение соответствует
1) только модели строения газов
2) только модели строения жидкостей
3) модели строения газов и жидкостей
4) модели строения газов, жидкостей и твёрдых тел
6. Какое из утверждений верно? При переходе вещества из газообразного состояния в жидкое
А. Уменьшается среднее расстояние между его молекулами
Б. Молекулы начинают сильнее притягиваться друг к другу
В. Появляется некоторая упорядоченность в расположении его молекул
1) Только А
2) Только Б
3) Только В
4) А, Б и В
7. У становите соответствие между физическими понятиями и их примерами.
А) Физическое явление
Б) Физическое тело
В) Вещество
1) Яблоко
2) Медь
3) Молния
4) Скорость
5) Секунда
8. Определите предел измерений мензурки, цену деления и объём жидкости, налитой в мензурку.
2 вариант
1. Невозможно бесконечно делить вещество на всё более мелкие части. Каким из приведённых ниже положений можно объяснить этот факт?
1) Все тела состоят из частиц конечного размера
2) Частицы вещества находятся в непрерывном хаотическом движении
3) Давление газа обусловлено ударами молекул
4) Между частицами вещества существуют силы притяжения
2. Если положить огурец в солёную воду, то через некоторое время он станет солёным. Выберите явление, которое обязательно придётся использовать при объяснении этого процесса.
1) Диффузия
2) Конвекция
3) Химическая реакция
4) Теплопроводность
А. На расстояниях, сравнимых с размерами самих молекул, заметнее проявляется отталкивание
Б. При уменьшении промежутков между молекулами заметнее проявляется притяжение
1) Только А
2) Только Б
3) А и Б
4) Н и А, ни Б
4. Какое из приведённых ниже высказываний относится к газообразному состоянию вещества?
5. В каком состоянии находится вещество, если его молекулы достаточно близко расположены друг к другу, участвуют в скачкообразных движениях, а при сжатии возникают силы отталкивания, которые мешают изменять объём.
1) В газообразном
2) В твёрдом
3) В жидком
4) В газообразном или в жидком
6. Какое из утверждений верно? При переходе вещества из жидкого состояния в твёрдое
А. Уменьшается среднее расстояние между его молекулами
Б. Молекулы начинают сильнее притягиваться друг к другу
В. Образуется кристаллическая решётка
7. Установите соответствие между физическими понятиями и их примерами.
А) Физическая величина
Б) Единица измерения
В) Измерительный прибор
1) Минута
2) Лёд
3) Время
4) Испарение
5) Весы
3 вариант
1. Каким образом учёные смогли увидеть крупные молекулы?
1) С помощью микроскопа
2) С помощью лупы
3) Молекулы сфотографировали с помощью электронного микроскопа
4) С помощью рассеивающей линзы
1) движутся хаотично
2) притягиваются друг к другу
3) состоят из атомов
4) колеблются около своих положений равновесия
А. На расстояниях, сравнимых с размерами самих молекул, заметнее проявляется притяжение
Б. При уменьшении промежутков между молекулами заметнее проявляется отталкивание
4. Какое общее свойство присуще твёрдым телам и жидкостям?
1) Только наличие собственной формы
2) Только наличие собственного объёма
3) Наличие собственной формы и собственного объёма
4) Отсутствие собственной формы
5. Расстояние между молекулами вещества много больше размеров самих молекул. Двигаясь во всех направлениях и почти не взаимодействуя друг с другом, молекулы быстро распределяются по всему сосуду. Какому состоянию вещества это соответствует?
1) Газообразному
2) Жидкому
3) Твёрдому
4) Жидкому и твёрдому
А. Увеличивается среднее расстояние между его молекулами
Б. Молекулы почти перестают притягиваться друг к другу
В. Полностью теряется упорядоченность в расположении его молекул
1) Минута
2) Вода
3) Длина
4) Радуга
5) Снежинка
4 вариант
1. Какое из утверждений верно?
А. Все вещества состоят из молекул
Б. Молекулы состоят из атомов
2. Благодаря диффузии
1) нагревается воздух в комнате при включённых батареях отопления
2) происходит движение влаги вверх по стеблю растения
3) распространяются запахи
4) растекается вода по поверхности стола
А. Благодаря взаимному отталкиванию молекул между ними существуют промежутки
Б. Притяжение между молекулами становится заметным только на расстояниях , сравнимых с размерами самих молекул
4. Какое общее свойство присуще жидкостям и газам?
1) Только наличие собственной формы
2) Только наличие собственного объёма
3) Наличие собственной формы и собственного объема
4) Отсутствие собственной формы
5. В жидкостях частицы совершают колебания возле положения равновесия, сталкиваясь с соседними частицами. Время от времени частица совершает прыжок к другому положению равновесия. Какое свойство жидкостей можно объяснить таким характером движения частиц?
1) Малую сжимаемость
2) Текучесть
3) Давление на дно сосуда
4) Изменение объёма при нагревании
6. Какое из утверждений верно? При переходе вещества из твёрдого состояния в жидкое
А. Увеличивается среднее расстояние между его молекулами
Б. Молекулы начинают сильнее притягиваться друг к другу
В. Разрушается кристаллическая решётка
1) Только А
2) Только Б
3) Только В
4) А и В
1) Эхо
2) Водяной пар
3) Килограмм
4) Скорость
5) Секундомер
5 вариант
А. Все вещества состоят из молекул
Б. Не все молекулы состоят из атомов
2. Почему в холодном помещении диффузия происходит медленнее, чем в тёплом?
1) Увеличиваются промежутки между молекулами
2) Увеличиваются скорости движения молекул
3) Уменьшаются скорости движения молекул
4) Изменяются размеры молекул
3. Ртутный термометр показал повышение температуры. Выберите верное утверждение.
А. Увеличились размеры молекул
Б. Увеличились промежутки между молекулами
4. Какое из приведённых ниже высказываний относится к твёрдому состоянию вещества?
1) Не имеет ни собственного объёма, ни собственной формы
2) Имеет собственный объём, но не имеет собственной формы
3) Имеет собственную форму и объём
4) Имеет собственную форму, но не имеет собственного объёма
5. Молекулы газа
1) движутся равномерно и прямолинейно между столкновениями
2) колеблются вблизи положения равновесия
3) неподвижны
4) колеблются вблизи положения равновесия и могут совершать перескоки
А. Уменьшается среднее расстояние между его молекулами
Б. Молекулы почти перестают притягиваться друг к другу
В. Полностью теряется упорядоченность в расположении его молекул
1) Только А
2) Только Б
3) Только В
4) Б и В
1) Сутки
2) Автомобиль
3) Эхо
4) Серебро
5) Масса
Ответы на контрольную работу по физике Первоначальные сведения о строении вещества
1 вариант
1-1, 2-2, 3-3, 4-2, 5-1, 6-4, 7-312
8. 40 мл; 2 мл; 34 мл
2 вариант
1-1, 2-1, 3-4, 4-2, 5-1, 6-4, 7-315
8. 4 мл; 0,2 мл; 2,4 мл
3 вариант
1-3, 2-1, 3-3, 4-2, 5-1, 6-4, 7-452
8. 80 мл; 4 мл; 64 мл
4 вариант
1-3, 2-3, 3-3, 4-4, 5-2, 6-4, 7-435
8. 80 мл; 4 мл; 28 мл
5 вариант
1-1, 2-3, 3-2, 4-3, 5-1, 6-4, 7-324
8. 20 мл; 1 мл; 18 мл
Диффузия в окружающем мире
Затронем еще один вопрос: происходит ли диффузия в окружающем мире?
Думаем, вы уже знаете ответ: да, конечно! Можно сказать, что этот процесс происходит постоянно и является причиной многих явлений, о которых мы даже не задумывались. Давайте рассмотрим некоторые интересные примеры:
К сожалению, диффузия отвечает не только за положительные явления. Она также является причиной загрязнения нашей планеты: воздуха, воды, почвы. Молекулы канцерогенных, ядовитых веществ попадают в атмосферу и гидросферу, вызывая необратимые изменения.
И последнее: для решения задач про диффузию формула не нужна! Достаточно материала, который мы обсудили в этой статье. Приятная новость, правда?
На уроках физики в онлайн-школе Skysmart вы познакомитесь и с другими интересными явлениями, которые не раз заставят вас удивиться, а может, даже вдохновят разобраться в устройстве нашего мира еще лучше. Ждем вас на наших уроках!
Диффузия твердых тел
А как вы думаете, возможна ли диффузия твердых тел? Как быстро она будет протекать?
Да, диффузия возможна, и да, протекать она будет очень медленно. Чтобы молекулы одного твердого вещества проникли в другое всего на несколько миллиметров, понадобятся не дни и не месяцы, а годы! И причиной этому является очень маленькое расстояние между молекулами и их расположение в узлах кристаллической решетки.
Как ускорить этот процесс? Правильно, на помощь снова приходит температура. В огромных доменных печах слить несколько металлов в один можно достаточно быстро — для этого потребуется несколько часов.
Самые распространенные примеры диффузии твердых тел зачастую связаны именно с металлами. В обычной жизни мы используем большое количество предметов, в состав которых входят одновременно алюминий и железо, золото и серебро. Чтобы изготовить самокат без использования технологии сварки и наплавления, пришлось бы ждать десятки лет — и катались бы вы на нем уже со своими внуками. А развитие космической отрасли и компьютерных технологий с их чипами, микросхемами и платами вообще было бы невозможным.
Диффузия жидкостей
Если вы немного устали, можно сделать короткий перерыв и выпить горячего чая. А может, кофе или какао? Какой напиток вы предпочитаете? С молоком или без?
Важно ли это в свете изучаемой нами темы? Очень, ведь даже в таком обычном деле, как приготовление чая или кофе, можно наблюдать диффузию.
Записываем рецепт: берем стакан горячей воды, наливаем туда заварки, а потом молока. Добавляем сахар по вкусу. Но не спешите перемешивать! Обратите внимание, как жидкости сами перемешиваются между собой — и в итоге мы получаем ароматный бодрящий напиток.
Теперь вы можете объяснить это явление с помощью физики. Попробуем?
Дело в том, что молекулы заварки проникают в промежутки между молекулами воды и перемешиваются друг с другом до тех пор, пока мы не получим однородную смесь. Тот же процесс происходит и при добавлении молока, сиропов и других ингредиентов подобно тому, как этот процесс происходит в газах.
Единственное отличие — скорость протекания диффузии. В жидкостях расстояние между молекулами меньше, а значит, другим молекулам сложнее протиснуться — это занимает больше времени.
Диффузия жидкостей также зависит и от температуры. Именно поэтому есть смысл заваривать чай в горячей воде, а не в холодной или солить горячий суп.
Строение вещества и агрегатные состояния
Наверняка вы слышали, что все вещества состоят из молекул. Золотой слиток, кактус на подоконнике и даже ваш любимый бургер 🍔 состоят из мельчайших частичек, которые являются носителями всех физических и химических свойств этого предмета или вещества.
В зависимости от агрегатного состояния, в газах, жидкостях и твердых телах меняются две вещи. Во-первых, расстояние между молекулами. Давайте вспомним (или догадаемся), каким должно быть расстояние между молекулами, чтобы предмет характеризовали слова «твердый», «крепкий», «держащий форму»? Правильно, расстояние должно быть очень маленьким, чтобы молекулы выстраивались в стройные рядочки и, держась друг за друга, не позволяли телу растечься и потерять форму.
А если нам все же нужна эта текучесть? Тогда расстояние между молекулами нужно немного увеличить, но так, чтобы силы взаимодействия еще держали молекулы рядом друг с другом и они не разлетались по всему объему сосуда. Представьте, как тяжело было бы пить сок, если бы его пришлось ловить по всей комнате!
С газами происходит именно такая история. Газы (кислород, водород, хлор и другие) также состоят из молекул, но расстояние между ними настолько большое, что они обладают свойствами, отличными от свойств жидкостей и твердых тел: газы занимают весь предоставленный объем, легко сжимаются, не имеют своей формы.
Кивните, если все понятно. Кивнули? Прекрасно, идем дальше.
В зависимости от того, в каком состоянии находится вещество, будет меняться и скорость движения молекул (скорость зависит также от температуры, но об этом позже). В твердых телах молекулы выстраиваются в так называемые кристаллические решетки, об этом мы говорили выше. Эта жесткая структура не позволяет молекулам летать где им вздумается и сталкиваться со своими братьями и сестрами. Все, что остается бедным молекулам, — вибрировать на своих местах и ждать тех времен, когда можно будет сменить агрегатное состояние на какое-нибудь другое.
Когда температура вещества поднимется и достигнет критического значения, тело начнет плавиться — становиться жидкостью. Молекулы при этом хоть и не обретают полную свободу, но начинают двигаться активнее. Они способны перепрыгивать со своих мест, сталкиваться с другими молекулами — вести активный образ жизни. И чем выше температура жидкости, тем быстрее двигаются молекулы.
А при переходе в газообразное состояние наступает полная свобода! Молекулы разрывают все связи друг с другом, двигаются очень быстро и хаотично, словно соревнуются по скорости полета, красоте кувырков и количеству столкновений.
В разрезе этой темы стоит упомянуть и броуновское движение. Похоже ли оно на диффузию?
Броуновское движение — беспорядочное движение микроскопических видимых взвешенных частиц твердого вещества в жидкости или газе, вызываемое тепловым движением частиц жидкости или газа.
Как мы видим, броуновское движение отвечает за хаотичное перемещение микрочастичек в жидкостях или газах, в то время как благодаря явлению диффузии вещества проникают друг в друга.
«Это все, конечно, увлекательно, — можете возразить вы, — но когда возникает диффузия?»
Она происходит прямо сейчас! 😱
Получай лайфхаки, статьи, видео и чек-листы по обучению на почтуПолезные подарки для родителейВ колесе фортуны — гарантированные призы, которые помогут наладить учебный процесс и выстроить отношения с ребёнком!
Диффузия газов
Давайте проведем небольшой эксперимент — вам он точно понравится. Посадим родителей в зале и попросим проследить за окружающей обстановкой, понять, что изменилось. А сами уйдем в соседнюю комнату и начнем чистить апельсин. Как скоро родители почувствуют аромат цитрусов? Вероятно, очень скоро. Скорее, чем вам удастся съесть апельсин в одиночку.
А если вы забыли вынести мусор, хотя обещали? Неприятный запах выдаст вас достаточно скоро.
Каким образом происходит распространение запахов по воздуху? Правильный ответ — диффузия! Расстояния между молекулами в газах (а воздух — это газ) достаточно большие, поэтому между ними легко проскакивают другие частицы. Молекулы вещества маневрируют между частицами воздуха и перемешиваются в одну большую компанию.
Представьте футбольное поле с двумя командами. В начале игры каждая стоит на своей части, но как только звучит свисток арбитра, футболисты начинают матч, каждую секунду занимая новое положение. В конечном итоге мы увидим, как команды перемешались между собой. То же самое происходит и в процессе диффузии.
Интересно, что чем выше температура, тем быстрее этот процесс протекает. Именно поэтому запах свежеиспеченного хлеба можно почувствовать за несколько кварталов от булочной, а запах мороженого — нет.