Тема: «Диффузия в живой и неживой природе»

Тема: «Диффузия в живой и неживой природе» (стр. 1 из 5)

Тема: «Диффузия в живой и неживой природе»

МОУ Заозёрная СОШ с углубленным изучением отдельных предметов №16

Тема: «Диффузия в живой и неживой природе».

Выполнил:

ученик 8 А класса Зябрев Кирилл.

Учитель физики: Завьялова Г.М.

Учитель биологии: Зябрева В.Ф.

Томск – 2008

I. Введение. ………………………………………………………… 3

II. Диффузия в живой и неживой природе.

1. История открытия явления. …………………………………. 4

2. Диффузия, её виды. ………………………………………….. 6

3. От чего зависит скорость диффузии? ……………………….. 7

4. Диффузия в неживой природе. ……………………………… 8

5. Диффузия в живой природе. ………………………………… 9

6. Использование явлений диффузии. …………………………. 16

7. Проектирование отдельных явлений диффузии. …………… 17

III. Заключение. …………………………………………………… 20

IV. Используемая литература. …………………………………. . 21

I. Введение.

Как много удивительного и интересного происходит вокруг нас. Светят на ночном небе далёкие звёзды, горит в окне свеча, ветер разносит аромат цветущей черёмухи, тебя провожает взглядом стареющая бабушка…. Многое хочется узнать, попытаться объяснить самостоятельно. Ведь многие природные явления связаны с процессами диффузии, о которой мы говорили недавно в школе. Но говорили так мало!

Цели работы:

1. Расширить и углубить знания о диффузии.

2. Смоделировать отдельные диффузионные процессы.

3. Создать дополнительный материал в компьютерном исполнении для использования на уроках физики и биологии.

Задачи:

1. Найти необходимый материал в литературе, Интернет-сети, изучить и проанализировать его.

2. Выяснить, где в живой и неживой природе (физике и биологии) встречаются явления диффузии, какое значение они имеют, где применяются человеком.

3. Описать и спроектировать наиболее интересные опыты по данному явлению.

4. Создать анимационные модели некоторых диффузионных процессов.

Методы: анализ и синтез литературы, проектирование, моделирование.

Моя работа состоит из трёх частей; основная часть – из 7 глав. Мной были изучены и обработаны материалы 13 литературных источников, среди которых учебная, справочная, научная литература и Интернет-сайты, а также подготовлена презентация, сделанная в редакторе Power Point.

II. Диффузия в живой и неживой природе.

II.1. История открытия явления диффузии.

При наблюдении в микроскопе взвеси цветочной пыльцы в воде Роберт Броун наблюдал хаотичное движение частиц, возникающее «не от движения жидкости и не от ее испарения». Видимые только под микроскопом взвешенные частицы размером 1 мкм и менее совершали неупорядоченные независимые движения, описывая сложные зигзагообразные траектории.

Броуновское движение не ослабевает со временем и не зависит от химических свойств среды; его интенсивность увеличивается с ростом температуры среды и с уменьшением ее вязкости и размеров частиц.

Даже качественно объяснить причины броуновского движения удалось только через 50 лет, когда причину броуновского движения стали связывать с ударами молекул жидкости о поверхность взвешенной в ней частицы.

Первая количественная теория броуновского движения была дана А. Эйнштейном и М. Смолуховским в 1905-06 гг. на основе молекулярно-кинетической теории.

Было показано, что случайные блуждания броуновских частиц связаны с их участием в тепловом движении наравне с молекулами той среды, в которой они взвешены. Частицы обладают в среднем такой же кинетической энергией, но из-за большей массы имеют меньшую скорость.

Теория броуновского движения объясняет случайные движения частицы действием случайных сил со стороны молекул и сил трения. Согласно этой теории, молекулы жидкости или газа находятся в постоянном тепловом движении, причем импульсы различных молекул не одинаковы по величине и направлению.

Если поверхность частицы, помещенной в такую среду, мала, как это имеет место для броуновской частицы, то удары, испытываемые частицей со стороны окружающих ее молекул, не будут точно компенсироваться.

Поэтому в результате «бомбардировки» молекулами броуновская частица приходит в беспорядочное движение, меняя величину и направление своей скорости примерно 1014 раз в сек. Из этой теории следовало, что, измерив смещение частицы за определенное время и зная ее радиус и вязкость жидкости можно вычислить число Авогадро.

Выводы теории броуновского движения были подтверждены измерениями Ж. Перрена и Т. Сведберга в 1906 г. На основе этих соотношений были экспериментально определены постоянная Больцмана и постоянная Авогадро. (Постоянная Авогадро обозначается NА, число молекул или атомов в 1 моле вещества, NА=6,022.1023 моль-1; название в честь А. Авогадро.

Постоянная Больцмана , физическая постоянная k, равная отношению универсальной газовой постоянной R к числу Авогадро NA: k = R/ NA = 1,3807.10-23 Дж/К. Названа по имени Л. Больцмана.)

При наблюдении броуновского движения фиксируется положение частицы через равные промежутки времени. Чем короче промежутки времени, тем более изломанной будет выглядеть траектория движения частицы.

Закономерности броуновского движения служат наглядным подтверждением фундаментальных положений молекулярно-кинетической теории. Было окончательно установлено, что тепловая форма движения материи обусловлена хаотическим движением атомов или молекул, из которых состоят макроскопические тела.

Теория броуновского движения сыграла важную роль в обосновании статистической механики, на ней основана кинетическая теория коагуляции (перемешивания) водных растворов.

Помимо этого, она имеет и практическое значение в метрологии, так как броуновское движение рассматривают как основной фактор, ограничивающий точность измерительных приборов.

Например, предел точности показаний зеркального гальванометра определяется дрожанием зеркальца, подобно броуновской частице бомбардируемого молекулами воздуха. Законами броуновского движения определяется случайное движение электронов, вызывающее шумы в электрических цепях.

Диэлектрические потери в диэлектриках объясняются случайными движениями молекул-диполей, составляющих диэлектрик. Случайные движения ионов в растворах электролитов увеличивают их электрическое сопротивление.

Траектории броуновских частиц (схема опыта Перрена); точками отмечены положения частиц через одинаковые промежутки времени [4].

Таким образом, ДИФФУЗИЯ, ИЛИ БРОУНОВСКОЕ ДВИЖЕНИЕ – это беспорядочное движение мельчайших частиц, взвешенных в жидкости или газе, происходящее под действием ударов молекул окружающей среды; открыто

Р. Броуном в 1827 г.

II. 2. Диффузия, её виды.

Различают диффузию и самодиффузию.

Диффузией называется самопроизвольное проникновение молекул одного вещества в промежутки между молекулами другого вещества. При этом происходит перемешивание частиц. Диффузия наблюдается для газов, жидкостей и твердых тел. Например, капелька чернил перемешивается в стакане воды. Или запах одеколона распространяется по всему помещению.

Диффузия, как и самодиффузия, существует, пока есть градиент плотности вещества. Если плотность какого-либо одного и того же вещества неодинакова в разных частях объема, то наблюдается явление самодиффузии.

Самодиффузией называется процесс выравнивания плотности (или пропорциональной ей концентрации) одного и того же вещества.

Диффузия и самодиффузия происходят благодаря тепловому движению молекул, которое при неравновесных состояниях создает потоки вещества.

Плотностью потока массы называется масса вещества (dm), диффундирующего в единицу времени через единичную площадку (dSпл), перпендикулярную оси x:

(1.1)

Явление диффузии подчиняется закону Фика

(1.2)

где

— модуль градиента плотности, который определяет скорость изменения плотности в направлении оси х;

D — коэффициент диффузии, который рассчитывается из молекулярно-кинетической теории по формуле

(1.3)

где

— средняя скорость теплового движения молекул; — средняя длина свободного пробега молекул.

Минус показывает, что перенос массы происходит в направлении убывания плотности.

Уравнение (1.2) называется уравнением диффузии или законом Фика [13].

II. 3. Скорость диффузии.

При движении частицы в веществе, она постоянно сталкивается с его молекулами. Это одна из причин, почему в обычных условиях диффузия идёт медленнее обычного движения. От чего же зависит скорость диффузии?

Во-первых, от среднего расстояния между столкновениями частиц, т.е. длины свободного пробега. Чем больше эта длина, тем быстрее частица проникает в вещество.

Во-вторых, на скорость влияет давление. Чем плотнее упаковка частиц в веществе, тем труднее частице-пришельцу проникнуть в такую упаковку.

Источник: https://mirznanii.com/a/280199/tema-diffuziya-v-zhivoy-i-nezhivoy-prirode

урок по теме Диффузия в живой и неживой природе

Тема: «Диффузия в живой и неживой природе»

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

Старопичеурская средняя школа

Ульяновская область, Павловский район

Интегрированный урок по физике, химии и биологии«Диффузия в живой и неживой природе»

Выполнила учитель физики и математики

Остина Галина Ивановна

Интегрированный урок по физике, химии и биологии по теме:

«Диффузия в живой и неживой природе»

Тип: урок обобщения

Цели:

Образовательные: обобщить знания о диффузии и применение физических знаний в процессы, происходящие в окружающей среде;

Развивающие: развивать умения анализировать ход эксперимента, на его основе формулировать логические выводы.

Формировать умение использовать теоретические знания для понимания сущности явлений, происходящих в природе

Воспитательные: повышение экологического и эстетического воспитания учащихся

Оборудование: карточки-задания, компьютер, проектор, стаканы с холодной и горячей водой. марганцовка, нашатырный спирт, соляная кислота, спички, тарелка, искусственная елка ( изготовленная своими руками)

Конспект урока.

Учитель физики

Физика, физика – это наука!
Но вижу в глазах у детей только муку.

 
Формулы скачут, мелькают подряд, 
Ох, как им трудно их выстроить в ряд!
Но без физики не объяснить
Даже как гвоздь забить,
Ни почему самолёты летают, 
Ни почему корабли уплывают…

Почему лампочки светят в квартире, 
Почему передачи мы смотрим в эфире,
Как в космос летаем, машины водим,
Да почему по Земле просто ходим?

слайд

Учитель химии.

Без химии жизни ,поверьте , нет,
Без химии стал бы тусклым весь свет.
С химией ездим, живем и летаем,
В разных точках земли обитаем,
Чистим, стираем, пятна выводим.
Химией лечимся, клеем и шьем
С химией мы бок о бок живем!

слайд

Учитель физики. Добрый день дорогие ребята, гости! У нас сегодня необычный урок — интегрированный. И вести будем ее мы — учителя – физики и химии.

Мы изучили явление диффузии, а явление диффузии мы рассматриваем не только на уроках физики, но и химии, биологии.

И сегодня попробуем применить наши знания для объяснения явлений в окружающей среде и на уроке вы защитите свои презентации.

Работать будем группами. Ребята заранее делятся на группы.

Учитель физики

IЭксперименты

Какая физика без эксперимента? Все открытия сопровождались наблюдениями, опытами. В результате рождались законы, формулы Вот и вы попробуете сейчас проделать следующие опыты.

1 задание.

1группе. Имеются 2 стакана: с холодной и горячей водой. Опустите кусочки сахара в оба стакана. Пронаблюдайте и сделайте вывод. Какое явление происходит?

2группе. Насыпьте несколько крупинок марганцовки в воду и несколько крупинок на срез сырой картофелины. Пронаблюдайте и сделайте вывод. Где быстрее растворяется марганцовка?

Учащиеся делают выводы.

А теперь эксперимент со спичками. Задание обеим группам. Попробуйте объяснить.

Возьмите 5 спичек, надломите их все посередине, согните под острым углом и положите на блюдце так как показано на рисунке. Капните несколько капель воды на сгибы спичек. Что вы наблюдаете?. Объясните. ( спички начнут распрямляться и образуют звезду)

Учащиеся делают выводы.

Учитель химии.Проведем эксперимент

В чашке нашатырный спирт, а над чашкой укрепить вату, смоченную соляной кислотой. Появятся густые белые клубы. Объясните увиденное.

Выводы. Слайд

IIРабота по карточкам.

Учитель физики. Веришь или не веришь?

Ответы. Да или нет

1 группа

1.Вещество состоит из мельчайших частиц, едва различимых невооруженным глазом

2.Молекулы воды такие же, как молекулы льда.

3.Чем горячее тело, тем больше скорость молекул

4Лужи быстрее высыхают на солнце, чем в тени

5.Белье быстрее сохнет на морозе

6.Запах березового веника в жаркой бане распространяется быстрее, чем в холодной

2 группа. Да или нет

1.При использовании фена волосы высыхают тем быстрее, чем теплее воздух

2.Огурцы лучше просаливаются в горячей воде, чем холодной2

3Грибы около плиты высыхают, а забытые в корзине гниют

4.Молекулы любого вещества могут перемешиваться

5.Диффузия не имеет значения в жизни растений, только для жизни человека

6 Диффузия в твердых телах происходит быстрее, чем в газах

III. Проверка заданий. Взаимопроверка ( ответы на слайде)

IYФизкультминутка.

-Закройте глаза, глубоко вдохните воздух носом, потом выдохните через рот. Проделайте это 3 раза.

Объясните, как вы дышали?

-Очень физику и химию мы любим! Шеей влево, вправо крутим. Воздух – это атмосфера, если правда, топай смело. В атмосфере есть азот, делай вправо поворот. Так же есть и кислород, делай влево поворот, воздух обладает массой, мы попрыгаем по классу

Учитель химии.А где же нашел применение процесс диффузии?

Вам было дано задание составить презентацию по теме « Применение диффузии в окружающей среде».

YПрезентация.

Диффузия и растительный мир ( слайд)

Осмос. ( слайд)

Кесонная болезнь . ( слайд)

Применение диффузии в технике ( слайд)

Отрицательное значение диффузии( слайд)

Вред курения( слайд)

VI Выводы.

Учитель физики. Многое в мире связано с диффузией . В предверии Нового года и взрослые и дети ожидают какого-то чуда. На уроках химии и физики это вполне возможно. И сейчас это чудо произойдет.

Учитель химии демонстрирует «фокус» . Самодельная елочка с игрушками ( игрушки, сделанные из салфеток белого цвета, в результате опыта игрушки приобретают розовый цвет, предварительно игрушки смачивают фенолфталеином – веществом – индикатором, побрызгать их водным раствором аммиака).

-Что вы наблюдаете? Игрушки на елке приобретают розовый цвет.

VII. Рефлексия.

Ребята по кругу высказываются одним предложением, выбирая начало фразы из рефлексивного экрана на слайде:

сегодня я узнал…

было интересно…

было трудно…

я выполнял задания…

я понял, что…

теперь я могу…

я приобрел…

я научился…

у меня получилось …

урок дал мне для жизни…

Литература

1 .В.Н. Алексинский. Занимательные опыты по химии, 1995

2. Ц. Б. Кац. Биофизика на уроках физики: Кн.для учителя-М.: Просвещение, 1988

3. Н.Д Козлова. (ред.) “Я иду на урок физики”. – М.: “Первое сентября”, 1998

4 .Я.И. Перельман. Занимательная физика.- М, 1979

Источник: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/305156-urok-po-teme-diffuzija-v-zhivoj-i-nezhivoj-pr

Refy-free
Добавить комментарий