Как зависит скорость протекания диффузии от температуры: МБОУ "Лицей №55" Потапова И.А. 6ая городская научно-практическая конференция исследовательских работ младших школьников "Влияние температуры на скорость диффузии"

МБОУ «Лицей №55» Потапова И.А. 6ая городская научно-практическая конференция исследовательских работ младших школьников «Влияние температуры на скорость диффузии»

Городская конференция исследовательских работ и творческих проектов младших классов
«Я исследую мир»

«Влияние температуры на диффузию»

Работу выполнил: Казанцев Константин
Ученик 3 «А» класса МБОУ «Лицей № 55»
Научный руководитель: Потапова Ирина Анатольевна,

Учитель начальных классов

Пенза 2014

Содержание

Введение

1.Понятие диффузии
2. Диффузия в газах и жидкостях

3. Влияние температуры вещества на диффузию

4. Явление диффузии в природе и ее применении в технике

Заключение

Используемая литература

Введение

В своей жизни человек часто сталкивается с различными физическими явлениями. И часто даже не задумывается об этом. Одному из таких явлений, а именно диффузии, посвящен эта работа.

Говоря научным языком, диффузия – это распространение молекул или атомов одного вещества между молекулами или атомами другого.

В повседневной жизни мы сталкиваемся с этим явлением, когда завариваем чай, солим пищу или используем освежитель воздуха. Даже в поговорке это явление нашло свое отражение. В физическом смысле поговорка «Ложка дегтя в бочке меда», говорит о том, что деготь – это смолистое жидкое вещество, которое проникает в другое жидкое вещество – мед и придает ему неприятный вкус. Явление диффузии используется везде – в кулинарии, в медицине, в технике, поэтому очень важно представлять закономнрности этого явления.

Цель работы:

исследовать такое физическое явление, как диффузия.

Задачи работы:

— изучить физические основы диффузии;

— провести опыт, доказывающий влияние температуры на диффузию;

— описать роль диффузии в жизни человека.

Гипотеза: температура влияет на скорость протекания диффузии.

1. Понятие диффузии.

В соответствии с современными представлениями, атомы и молекулы, из которых состоит вещество, находятся в беспрерывном хаотическом движении. Такое движение называется тепловым.

Тепловое движение невозможно увидеть невооруженным глазом, ведь размеры молекул очень малы.

Однако существует много физических явлений, объяснить которые можно только опираясь на тот факт, что молекулы постоянно двигаются.

Бесспорным доказательством движения молекул служит физическое явление, которое называется диффузия (от лат. diffusio — распространение, растекание). Диффузией называют взаимное проникновение соприкасающихся веществ друг в друга, происходящее в результате теплового (хаотического) движения молекул (атомов).

Так как частицы движутся и в газах, и в жидкостях, и в твердых телах, то в этих веществах возможна диффузия.

Наиболее быстро диффузия происходит в газах, медленнее в жидкостях и медленнее всего в твёрдых телах.

Диффузия объясняется так. Сначала между двумя телами чётко видна граница раздела двух сред (рис.1а). Затем, вследствие своего движения отдельные частицы веществ, находящихся около границы, обмениваются местами.

Граница между веществами расплывается (рис.1б). Проникнув между частицами другого вещества, частицы первого начинают обмениваться местами с частицами второго, находящимися во всё более глубоких слоях. Граница раздела веществ становится ещё более расплывчатой. Благодаря непрерывному и беспорядочному движению частиц этот процесс приводит в конце концов к тому, что вещество становится однородным (рис.1в).

2. Диффузия в газах и жидкостях

Всем хорошо известно, что если в комнату внести какое-либо пахучее вещество, например духи или нафталин, то запах вскоре будет чувствоваться во всей комнате. Распространение запахов происходит из-за того, что молекуле духов (или нафталина) движутся.

Возникает вопрос, почему же запах в комнате распространяется не мгновенно, а спустя некоторое время.

Дело в том, что движению молекул пахучего вещества в определенном направлении мешает движение молекул воздуха. Молекулы духов (или нафталина) на своем пути сталкиваются с молекулами газов, которые входят в состав воздуха. Они постоянно меняют направление движения и, беспорядочно перемещаясь, разлетаются по комнате. Это значит, что молекулы ароматного вещества, двигаясь, попадают в промежутки между молекулами воздуха, которым заполнена комната, т. е. наблюдается диффузия. Именно в результате диффузии в газах мы ощущаем запахи: запах вкусной еды из столовой или запах прогретой летним солнцем травы.

Диффузию можно наблюдать и в жидкостях. Но в жидких веществах подобные процессы протекают значительно медленнее.Взаимопроникновение двух разнородных жидкостей друг в друга, растворение твердых веществ в жидкостях (например, сахара в воде) и образование однородных растворов – примеры диффузионных процессов в жидкостях.

Многочисленные опыты свидетельствуют, что диффузия в жидкостях протекает значительно медленнее, чем в газах.

Еще медленнее происходит диффузия в твердых телах. Это происходит из-за особенностей расположения молекул газов, жидкостей и твердых тел.

3. Влияние температуры вещества на диффузию

Довольно сложные эксперименты показывают, что при любой температуре в веществе есть молекулы, двигающиеся довольно медленно, и молекулы, скорость которых высока. Если количество молекул вещества, имеющих высокую скорость, увеличивается, т. е. увеличивается средняя скорость молекул, то это значит, что температура вещества также увеличивается.

Обратимся к опыту, коорый проводил каждый из нас. В двух стаканах налита вода, но в одном холодная, а в другом – горячая. Опустим одновременно в стаканы пакетики с чаем. Нетрудно заметить, что в горячей воде чай быстрее окрашивает воду, диффузия протекает быстрее.

Чем горячее вода, тем быстрее она приобретет характерный цвет и запах. Это наглядное подтверждение того, что температура влияет на диффузию. Скорость диффузии увеличивается с ростом температуры, так как молекулы взаимодействующих тел начинают двигаться быстрее.

В случае повышения температуры скорость диффузии в газах также увеличивается.

Зависимость скорости диффузии от температуры особенно заметна для твердых тел. Так, английский металлург Вильям Роберт Остин провел следующий опыт. Он наплавил тонкий диск золота на свинцовый цилиндр и на несколько дней поместил этот цилиндр в печь, где поддерживалась температура около 400°С. Оказалось, что золото продиффундировало через весь цилиндр ; тем временем при комнатной температуре диффузия в металлах практически не наблюдалась.

Для наблюдения за процессом диффузии можно использовать прозрачную емкость с водой и краситель. Если капнуть в воду жидкий краситель, цветные капли будут постепенно расплываться в воде. А через несколько часов раствор приобретет однородный цвет.

Для изучения диффузии и влияния температуры на нее был проведен следующий опыт.

1. В колбу налили чистую воду.

2. В стакане с теплой водой растворили желый краситель.

3. С помощью пипетки в колбу медленно капнули несколько капель желтого цвета.

В результате диффузии вода и краситель смешались и раствор в колбе стал желтым

4. В стакане с холодной водой растворили синий краситель, а в колбу с желтым раствором добавили лед.

5. С помощью пипетки капнули в колбу воду синего цвета.

При смешивании желтого и синего цветов, вода окрасилась в зеленый. Что наглядно показывает нам действие диффузии на практике. При этом окрашивание воды в желтый цвет с помощью теплого раствора происходило быстрее, чем смешивание желтого и синего растворов.

Для наблюдения за процессом диффузии в твердом веществе был использован кусечек сахара и жидкий криситель.

На поверхность кусочка сахара капнули красителем. Сначала окрасилось только то место, куда попала капля. Но постепенно краситель проник в вещество, и окрашенной оказалась значительная часть сахара.

Таким образом, мы выяснили, что чем выше температура вещества, тем быстрее происходит диффузия, т. к. молекулы быстрее двигаются.

4. Явление диффузии в природе и ее применении в технике

Явление диффузии широко используется и на практике. В повседневной жизни – заварка чая, консервирование овощей, изготовление варений. Явление диффузии очень распространено в природе. Благодаря диффузии углекислый газ попадает в листву растений; питательные вещества впитываются в кишечнике; кислород из легких попадает в кровь, а из крови — в ткани и т. д.Большую роль играют диффузные процессы в снабжении природных водоёмов и аквариумов кислородом. Кислород попадает в более глубокие слои воды в стоячих водах за счёт диффузии через их свободную поверхность.

Поэтому нежелательны всякие ограничения свободной поверхности воды. Так, например, листья или ряска, покрывающие поверхность воды, могут совсем прекратить доступ кислорода к воде и привести к гибели ее обитателей. По этой же причине сосуды с узким горлом непригодны для использования в качестве аквариума.

Диффузию широко применяют в технике. На явлении диффузии основана диффузионная сварка металлов. Метод диффузионной сварки позволяет соединять между собой металлы, неметаллы, металлы и неметаллы, пластмассы. Детали помещают в закрытую сварочную камеру с сильно разряженным воздухом, сдавливают и нагревают до 800 градусов. При этом происходит интенсивная взаимная диффузия атомов в поверхностных слоях контактирующих материалов. Диффузионная сварка применяется в основном в электронной и полупроводниковой промышленности, точном машиностроении.

Для извлечения растворимых веществ из твердого измельченного материала применяют диффузионный аппарат. Такие аппараты распространены, главным образом, в свеклосахарном производстве, где их используют для получения сахарного сока из свекловичной стружки, нагреваемой вместе с водой.

На явлении диффузии основан процесс металлизации – покрытия поверхности изделия слоем металла или сплава для сообщения ей физических, химических и механических свойств, отличных от свойств металлизируемого материала. Применяется для защиты изделий от коррозии, износа, повышения контактной электрической проводимости, в декоративных целя. Для повышения твердости и жаростойкости стальных деталей применяют цементацию. Она заключается в том, что стальные детали помещают в ящик с графитовым порошком, который устанавливают в термической печи. Атомы углерода вследствие диффузии проникают в поверхностный слой деталей. Глубина проникновения зависит от температуры и времени выдержки деталей в термической печи.

К сожалению, необходимо отметить и вредные проявления этого явления. Дымовые трубы предприятий выбрасывают в атмосферу углекислый газ, вредные вещества. В настоящее время общее количество выбросов газов в атмосферу превышает 40 миллиардов тонн в год. Избыток углекислого газа в атмосфере опасен для живого мира Земли, нарушает круговорот углерода в природе, приводит к образованию кислотных дождей. Процесс диффузии играет большую роль в загрязнении рек, морей и океанов. Годовой сброс производственных и бытовых стоков в мире равен примерно 10 триллионов тонн.

Загрязнение водоёмов приводит к тому, что в них исчезает жизнь, а воду, используемую для питья, приходится очищать, что очень дорого. Кроме того, в загрязненной воде происходят химические реакции с выделением тепла. Температура воды повышается, при этом снижается содержание кислорода в воде, что плохо для водных организмов. Из-за повышения температуры воды многие реки теперь зимой не замерзают. Для снижения выброса вредных газов из промышленных труб, труб тепловых электростанций устанавливают специальные фильтры, но установка их стоит очень дорого. Для предупреждения загрязнения водоемов необходимо следить за тем, чтобы вблизи берегов не выбрасывался мусор, пищевые отходы, навоз, различного рода химикаты.

Таким образом, значение диффузии в неживой природе очень велико, а существование живых организмов было бы невозможно, если бы не было этого явления. К сожалению, приходится бороться с отрицательным проявлением этого явления, но положительных факторов намного больше и поэтому мы говорим об огромном значении диффузии в природе.

Заключение

Изучив явление диффузии, можно сделать вывод, что диффузия – фундаментальное явление природы. Его проявления имеют место на всех уровнях организации природных систем на нашей планете, начиная с уровня элементарных частиц, атомов и молекул, и заканчивая геосферой. Оно широко используется в технике, в повседневной жизни. А так же проявляется во многих природных явлениях.

Исследование диффузии помогает лучше понять явления, с которыми мы сталкиваемся каждый день. Распространение запахов – наглядный пример диффузии в газах. А заваривание чая, приготовление рассола для овощей пример диффузии в жидкостях.

В результате проведенных экспериментов наглядно видно, что чем выше температура раствора, тем быстрее происходит диффузия.

Все это помогает лучше разобраться в окружающих нас физических процессах и их практическом применении.

Использованная литература

Гершберг А.Е. Физика в доме. – М.::Космосинформ, 2003.
Пёрышкин А.В. Физика 7 класс. – М.: Дрофа, 2010.
Перельман Я.И. Физика на каждом шагу. – М: АСТ, 2013

Вложение	Размер
kazancev3a.pptx	1.62 МБ

Физические эксперименты. Скорость диффузии в жидкости

Внимание! Администрация сайта rosuchebnik.ru не несет ответственности за содержание методических разработок, а также за соответствие разработки ФГОС.

Участник: Холоша Дарья Олеговна
Руководитель:Панова Людмила Валентиновна

Цель – установить от чего зависит скорость диффузии в жидкости.

Ссылка на видеоролик https://drive.google.com/file/d/0B9vDER4PAyLzZmdhOGYtNmVidjg/view

Опыты по диффузии

Опыт описан в учебнике А. В.Перышкин «Физика 7 кл».: учебник для общеобразовательных учреждений/ А. В. Перышкин. – М.: Дрофа, 2012.

Диффузия – явление, при котором происходит взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого (определение из учебника).

Цель – установить от чего зависит скорость диффузии в жидкости.

Диффузия объясняется непрерывным движением молекул вещества, скорость движения зависит от температуры. Поэтому гипотеза– скорость протекания диффузии в жидкости зависит от температуры.

Оборудование: стакан с холодной и горячей водой, марганцовка, лопатка.

Техника безопасности: осторожно обращаться с горячей водой и стеклянной посудой.

Описание хода проведения и результатов опыта.

Взять два стакана с холодной и горячей водой.
С помощью лопатки насыпать марганцовку и пронаблюдать явление.

Наблюдая явление диффузии в стакане с холодной и горячей воды увидела, что процесс диффузии протекает быстрее в горячей воде, чем в холодной. Гипотеза подтвердилась.

Обзор применения рассматриваемого явления на практике: зависимость скорости протекания диффузии от температуры используется во многих технологических процессах: заваривание чая или кофе, засолка, варка варенья, окрашивание тканей, стирка вещей.

На явлении диффузии основан процесс металлизации – покрытия поверхности изделия слоем металла или сплава для сообщения ей физических, химических и механических свойств. Применяется для защиты изделий от коррозии, износа, в декоративных целях. Так, для повышения твердости и жаростойкости стальных деталей применяют цементацию. Стальные детали помещают в ящик с графитовым порошком, который устанавливают в термической печи. Атомы углерода вследствие диффузии проникают в поверхностный слой деталей. Глубина проникновения зависит от температуры и времени выдержки деталей в термической печи. Также она используется при выплавке многих металлов, например, стали.

Обзор наблюдений рассматриваемого явления в природе: питание растений, насыщение воды кислородом, однородный состав атмосферы, физиологические процессы в организме человека (дыхание и пищеварение).

Наличие интересных фактов о рассматриваемом явлении:

Первое количественное описание процессов диффузии было дано немецким физиологом А. Фиком в 1855 году.
В 1638 г. посол Василий Старков привёз в подарок царю Михаилу Фёдоровичу от монгольского Алтын– хана 4 пуда сушёных листьев. Это растение очень понравилось москвичам, и они его с удовольствием до сих пор употребляют. Это был чай, процесс заваривания – диффузия.
Диффузия встречается не только в жизни, быту, но и в сказках, пословицах, поговорках.

– Старая ассирийская сказка «Царь Зимаар»: «Был у царя умный советник Аяз, которого он очень уважал. Как обычно бывает в таких случаях, у Аяза были враги, которые его оклеветали перед царем, и тот, послушав их, заключил его в тюрьму. Когда к Аязу пришла жена, он велел ей поймать большого муравья, привязать к его лапке крепкую нитку длиной сорок метров, к свободному концу её привязать верёвку такой же длину и пустить муравья по наружной стене тюрьмы в указанном месте. Как сказал Аяз, так жена и сделала. Сам же Аяз накрошил на окно камеры сахара и муравей по запаху сахара добрался до камеры, где сидел Аяз». Именно это явление спасло Аяза и помогло муравью найти камеру.

– Пословицы и поговорки, которые можно объяснить только благодаря знанию явления диффузии.

Ложка дёгтя в бочке мёда.
Нарезанный лук пахнет и жжёт глаза сильнее
Овощной лавке вывеска не нужна.

Опыты по силе трения

Опыт описан в учебнике А.В.Перышкин «Физика 7 кл».: учебник для общеобразовательных учреждений/ А. В. Перышкин. – М. : Дрофа, 2012.

При соприкосновении одного тела с другим возникает взаимодействие, препятствующее их относительному движению, которое называется трением. А силу, характеризующую это взаимодействие, называют силой трения. (из учебника)

Существуют три вида трения: трение покоя, трение скольжения, трение качения.

В УМК Перышкина А.В. исследуется только зависимость силы трения от веса тела, мы добавили эксперименты, о которых говорится косвенно (зависимость от площади поверхности, от рода трущихся поверхностей).

Цель – выяснить, от чего зависит сила трения скольжения.

Оборудование: деревянный брусок, динамометр, набор грузов, наждачная бумага, направляющая рейка.

Выдвижение гипотезы. Сила трения зависит от площади соприкосновения поверхности, от веса тела, от рода соприкасающихся поверхностей.

Описание и соблюдение техники безопасности в ходе проведения экспериментального исследования: быть аккуратным с оорудованием.

Описание хода проведения и результатов опыта:

Положить деревянный брусок на направляющую рейку.
Прикрепить к бруску динамометр и тянуть его равномерно. Динамометр будет показывать силу тяги, равную силе трения. Записать результат.

F_тр = 0, 3Н

Повернуть брусок на другую грань и измерить показания динамометра.

F_тр = 0, 3Н

Вывод: сила трения скольжения не зависит от площади соприкосновения тел.

Измерить силу трения скольжения с одни грузом и двумя грузами.

F_тр = 0, 3Н

F_тр = 0, 5Н (1 груз)

F_тр = 0, 6 Н (2 груза)

Вывод: чем больше сила, прижимающая тело к поверхности (вес тела), тем больше возникающая при этом сила трения.

Измерить силу трения скольжения с одним грузом по наждачной бумаге.

F_тр = 0, 3Н

F_тр = 0, 6 Н (по наждачной бумаге)

Вывод: сила трения зависит от рода соприкасающихся поверхностей (шероховатости поверхности)

Обзор применения рассматриваемого явления на практике: без трения покоя ни люди, ни животные не могли бы ходить по земле, так как при ходьбе происходит отталкивание ногами от земли. Во время гололедицы трение между подошвой обуви и землёй мало, отталкиваться от земли очень трудно и ноги скользят. Для увеличения силы трения между подошвой обуви и льдом, тротуары посыпают песком. Трение обеспечивает скрепление различных материалов, деталей инструментов, различных устройств, сооружений. За счет трения между нитями не расползаются ткани, удерживаются на рукоятках молотки, топоры, лопаты и другие инструменты. Болты с гайками, гвозди, шурупы, клинья, скрепляют части конструкций силой трения. Трение помогает человеку удерживать предметы в руках. Без трения смычка о струны была бы невозможна игра на скрипке или виолончели.

Обзор наблюдений рассматриваемого явления в природе: у многих растений и животных имеются различные органы, служащие для хватания (усики растений, хобот слона, цепкие хвосты лазающих животных). Все они имеют шероховатую поверхность для увеличения силы трения.

Среди живых организмов распространены приспособления (шерсть, щетина, чешуйки, шипы, расположенные наклонно к поверхности), благодаря которым трение получается малым при движении в одном направлении и большим – при движении в противоположном направлении. На этом принципе основано движение дождевого червя. Щетинки, направленные назад, свободно пропускают тело червя вперед, но тормозят обратное движение. При удлинении тела головная часть продвигается вперед, а хвостовая остается на месте, при сокращении головная часть задерживается, а хвостовая подтягивается к ней.

Значительное трение существенно для рабочих поверхностей органов движения. Необходимым условием перемещения является надежное сцепление между движущимся телом и опорой. Сцепление достигается либо заостреньями на конечностях, либо мелкими неровностями, например, щетинками, чешуйками, бугорками. Необходимо значительное трение и для хватательных органов. Интересна их форма: это либо щипцы, захватывающие предмет с двух сторон, либо тяжи, огибающие его. В руке сочетается действие щипцов и полный охват со всех сторон; мягкая кожа ладони хорошо сцепляется с шероховатостями предметов, которые надо удержать.

Наличие интересных фактов о рассматриваемом явлении:

Леонардо да Винчи (1519 год) первый сформулировал законы трения. Он утверждал, что сила трения, возникающая при контакте тела с поверхностью другого тела, пропорциональна нагрузке (силе прижатия), направлена против направления движения и не зависит от площади контакта. Модель Леонардо была переоткрыта через 180 лет Г. Амонтоном и получила окончательную формулировку в работах Ш.О. Кулона (1781). Амонтон и Кулон ввели понятие коэффициента трения как отношения силы трения к нагрузке, придав ему значение физической константы, полностью определяющей силу трения для любой пары контактирующих материалов.
Природа силы трения – электромагнитная. Это означает, что причиной её возникновения являются силы взаимодействия между частицами, из которых состоит вещество. Второй причиной возникновения силы трения является шероховатость поверхности. Выступающие части поверхностей задевают друг за друга и препятствуют движению тела. Именно поэтому для движения по гладким (полированным) поверхностям требуется прикладывать меньшую силу, чем для движения по шероховатым.
Пословицы и поговорки: (собранные учениками).

Не подмажешь – не поедешь;
Пошло дело как по маслу;
Угря в руках не удержишь;
Коси коса пока роса;роса долой, и мы домой;
Баба с воза -кобыле легче;

Самый низкий коэффициент трения для твёрдого тела (0,02) имеет тефлон. У каждого современного человека есть на кухне кастрюли и сковородки с антипригарным тефлоновым покрытием.

Опыты по теплопроводности

Опыт описан в учебнике А.В.Перышкин «Физика 8 кл».: учебник для общеобразовательных учреждений/ А. В. Перышкин. – М.: Дрофа, 2012.

Теплопроводность – явление передачи внутренней энергии ото одной части тела к другой или от одного тела к другому при их непосредственном контакте. (из учебника)

Все металлы имеют разное строение, поэтому они должны передавать тепло по-разному.

Выдвижение гипотезы. Теплопроводность у разных металлов должна быть различной.

Цель – пронаблюдать теплопроводность металлов.

Оборудование: стержни алюминиевый и латунный, пластилин, иголки, свечка, спички, два штатива.

Описание и соблюдение техники безопасности в ходе проведения экспериментального исследования: соблюдать технику безопасности при работе с свечкой.

Описание хода проведения и результатов опыта:

Прикрепить с помощью пластилина иголки на стрежнях.
Закрепить стержни на штативе.
Зажечь свечку и нагревать стержни.
Пронаблюдать за иголками на стержне.

Наблюдения показали, что иголки от алюминиевого стержня стали отпадать быстрее, чем от латунного.

Вывод: теплопроводность у различных металлов неодинаковая.

Обзор применения рассматриваемого явления на практике: Часто во время тепловой обработки продукта необходимо поддерживать высокую температуру, поэтому на кухне используют металлы, так их теплопроводность и прочность выше, чем у других материалов. Для горячего чая, чтобы не обжечься, выбирая между металлической или фарфоровой чашки нужно выбрать фарфоровую.

Из металла делают кастрюли, сковородки, противни, и другую посуду. Хороший пример использования материалов с высокой теплопроводностью на кухне — плита. Например, конфорки электроплиты сделаны из металла, чтобы обеспечить хорошую передачу тепла от раскаленной спирали нагревательного элемента к кастрюле или сковородке.

Люди используют материалы с низкой теплопроводностью между руками и посудой, чтобы не обжечься. Ручки многих кастрюль сделаны из пластмасс, а противни вынимают из духовки прихватками из ткани или пластмассы с низкой теплопроводностью. Медь имеет хорошую теплопроводность и ее используют в паяльниках.

Обзор наблюдений рассматриваемого явления в природе:снег предохраняет озимые от вымерзания; воздух, лёд, снег, жир являются плохими проводниками тепла– это спасает жизнь многим животным, обитающим в лесах и водных средах (тетерев зимой спит, зарывшись головой в снег). Зимой водоёмы покрываются льдом, который препятствует дальнейшему их промерзанию, выживают многие представители водной фауны.

Наличие интересных фактов о рассматриваемом явлении:

Жан Батист Жозеф Фурье ввел понятие «теплопроводность».
Большие трудности строителям зданий доставляет просадка фундамента особенно в регионах с вечной мерзлотой. Дома часто дают трещины из-за подтаивания грунта под ними Фундамент передает почве какое-то количество теплоты. Поэтому здания начали строить на сваях. В этом случае тепло передается только теплопроводностью от фундамента свае и далее от сваи грунту. Из чего же надо делать сваи? Оказывается, сваи, выполненные из прочного твердого материала внутри должны быть заполнены керосином. Летом свая проводит тепло сверху вниз плохо, т.к. жидкость обладает низкой теплопроводностью. Зимой свая за счет конвекции жидкости внутри неё, наоборот, будет способствовать дополнительному охлаждению грунта.Такой проект реально разработан и испытан!
Итальянские ученые изобрели рубашку, позволяющую поддерживать постоянную температуру тела. Ученые обещают, что летом в ней не будет жарко, а зимой – холодно, поскольку она сшита из специальных материалов. Подобные материалы уже используются при космических полетах.
В старых пулеметах «Максим» нагревание воды предохраняло оружие от расплавления.
Явление, о котором рассказано ниже демонстрирует свойство металлов хорошо проводить тепло.

Если изготовить сетку из проволоки, обеспечив хорошее соединение металла в местах перекрещивания проволоки, и поместить ее над газовой горелкой, то можно при включенном вентиле поджечь газ над сеткой, в то время как под сеткой он гореть не будет. А если зажечь газ под сеткой, то наверх через сетку огонь « не просочится»!

В те времена, когда еще не было электрических шахтерских лампочек, пользовались лампой Дэви.

Это была свеча, «посаженная» в металлическую клетку. И даже, если шахта наполнялась легковоспламеняющимися газами, лампа Дэви была безопасна и не вызывала взрыва – пламя не выходило за пределы лампы, благодаря металлической сетке.

Какое влияние оказывает температура на процесс диффузии?

••• Comstock Images/Comstock/Getty Images

Обновлено 25 апреля 2017 г.

Автор Lee Johnson

Изучите влияние температуры на процесс диффузии, чтобы понять, как ускорить процесс и как увеличить скорость большинства химических реакций. Диффузия — это процесс, при котором концентрированная группа молекул постепенно становится менее концентрированной, либо смешиваясь с соседними молекулами, либо просто перемещаясь в область с более низкой концентрацией. На процесс диффузии влияет температура так же, как и на большинство реакций.

Простая диффузия

В общих чертах диффузию можно определить как процесс распространения частиц. Обычно это происходит из области, где их концентрация высока, в область, где они находятся в более низкой концентрации. Это можно понять, представив сковороду с жарящимся в ней луком. Запах, исходящий от лука, очень сконцентрирован в верхней части кастрюли над луком для приготовления пищи. Таким образом, молекулы перемещаются в область с более низкой концентрацией, например, в окружающий воздух. В конце концов, запах распространяется по всей кухне или даже по всему дому.

Смешивание Диффузия

Если два разных газа или жидкости находятся близко друг к другу, процесс диффузии заставляет их смешиваться. Представьте себе два газа, разделенных перегородкой. Свободно движущиеся молекулы газа отскакивают от центральной перегородки, вращаясь в своем контейнере. Если перегородку удалить, газы смешиваются по мере движения молекул. Это связано со вторым законом термодинамики, который гласит, что в замкнутой системе все стремится к энтропии. «Энтропию» для этой цели можно определить просто как беспорядок; следовательно, несмешанные частицы в закрытой системе имеют тенденцию смешиваться или диффундировать.

Температура и скорость реакции

Химические реакции более бурны, чем может показаться. Многие реакции происходят, когда атомы сталкиваются друг с другом и образуют связь. При нормальной температуре атомы блуждают в растворе или контейнере и лишь изредка сталкиваются. Когда температура повышается, атомы движутся намного быстрее, как если бы вы шли по раскаленным углям. Это приводит к тому, что больше столкновений происходит намного быстрее и, следовательно, увеличивает скорость реакции. Это общее правило для любой химической реакции.

Температура и диффузия

В процессе диффузии частицы перемещаются из областей с высокой концентрацией в области с низкой концентрацией или смешиваются друг с другом. Обе эти вещи зависят от движения атомов и, следовательно, подвержены вышеупомянутому влиянию температуры. С повышением температуры процесс диффузии происходит быстрее, и более быстрые молекулы быстрее растекаются или смешиваются с другими молекулами.

Связанные статьи

Справочные материалы

Гиперфизика: диффузия и осмос
Университет Вирджинии: диффузия (5.5)
«Chem Guide»; Влияние температуры на скорость реакции; Джим Кларк
Все о науке: второй закон термодинамики

Об авторе

Ли Джонсон — независимый писатель и энтузиаст науки, страстно желающий излагать сложные концепции простым, понятным языком. Он писал о науке для нескольких веб-сайтов, включая eHow UK и WiseGeek, в основном посвященных физике и астрономии. Он также был научным блоггером в сети блогов Elements Behavioral Health в течение пяти лет. Он изучал физику в Открытом университете, который окончил в 2018 году.

Авторы фотографий

Comstock Images/Comstock/Getty Images

Видео с вопросами: Понимание взаимосвязи между температурой и скоростью диффузии

Какое влияние окажет повышение температуры на скорость диффузии? [A] Скорость диффузии уменьшится. [B] Скорость диффузии будет уменьшаться, а затем увеличиваться. [C] Скорость диффузии увеличится. [D] Скорость диффузии будет увеличиваться, а затем уменьшаться. [E] Скорость диффузии останется прежней.

Стенограмма видео

Как повышение температуры повлияет на скорость диффузии? (А) Скорость диффузии уменьшится. (B) Скорость диффузии сначала уменьшится, а затем увеличится. (C) Скорость диффузии будет увеличиваться. (D) Скорость диффузии будет увеличиваться, а затем уменьшаться. Или (E) скорость диффузии останется прежней.

Этот вопрос касается процесса диффузии, который определяется как распространение газа или жидкости в другой газ или жидкость. Простым примером диффузии является капля чернил, попадающая в стакан с водой и растекающаяся, окрашивая весь стакан в определенный цвет. Этот вопрос касается влияния температуры на скорость диффузии. Или, другими словами, если мы повысим температуру, будут ли частицы диффундировать или распространяться быстрее или медленнее?

Чтобы учесть все возможные варианты, скорость может оставаться неизменной или изменяться более одного раза. Так как же температура влияет на скорость диффузии? Ключевое отношение, которое нужно понять для этой проблемы, заключается в том, что более высокая температура приводит к большей кинетической энергии частиц, что заставляет их быстрее разряжаться. Участвующие частицы будут случайным образом перемещаться в пространстве, сталкиваясь с окружающими частицами. При более высокой температуре частицы будут иметь большую кинетическую энергию, а это означает, что они будут двигаться быстрее и сталкиваться с другими частицами с большим импульсом.

Увеличение скорости приведет к более быстрому перемещению и обезвреживанию частиц. Если мы снова не изменим температуру, повышенная скорость диффузии сохранится. Итак, наш ответ — выбор (С), скорость диффузии будет увеличиваться. Горячее рассеивается быстрее. Вот почему, например, свежеиспеченный кусок пирога будет ароматнее взбитых сливок сверху. Молекулы аромата, исходящие от горячего куска пирога, достигают нашего носа быстрее и на большем расстоянии, чем молекулы аромата, исходящие от взбитых сливок.

Как насчет примера, который мы приводили ранее? Как повлияет температура на скорость диффузии, если каплю чернил бросить в стакан с водой? Что ж, чернила, попавшие в стакан с горячей водой, растекутся быстрее, чем чернила, попавшие в стакан с холодной водой. Мы можем наблюдать это, заметив, что холодному стакану воды потребуется больше времени, чтобы полностью изменить цвет.