Исследовательская работа по теме: "Диффузия вокруг нас"

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА
  на тему:
«Диффузия вокруг нас »

г.  Магнитогорск
2024 г


Содержание проекта:

Цель проекта:
Разобрать явление диффузии.
Рассмотреть: что влияет на диффузию.
Выяснить: существование диффузии в живой природе.
Доказать теоретические исследования экспериментально.
Изучить явление диффузии в домашних условиях.
Подвести итоги в полученных знаниях.
Задачи проекта:
Найти и рассмотреть информацию по теме: «Диффузия в твёрдых телах, жидкостях и газах.
Узнать как проявляется диффузия в жизни человека, в быту, на работе и в учёбе.
Рассмотреть занимательные опыты по диффузии.
Схема исследований:
1.Ознакомление, разбор и комбинирование литературных и извещательных источников.
2. Наблюдение.
3. Исследование материала и подведение итога.
4. Сопоставление.

Что такое диффузия? Диффузия — это явление, при котором происходит взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого. Это явление имеет место в газах, жидкостях и твёрдых телах.
Диффузия в газах. Причина диффузии - беспорядочное
движение молекул. Частицы газа далеко удалены
друг от друга. Между ними существуют
большие промежутки. Сквозь эти промежутки
перемещаются частицы другого вещества.
Диффузия в жидкостях. Скорость диффузии в
жидкости намного меньше чем в газах. Частицы
в жидкости «упакованы» так, что расстояние между
соседними частицами меньше их размеров. Сами частицы могут перемещаться по всему занимаемому жидкостью объему сосуда.
Диффузия в твердых телах. Скорость диффузии в твердых телах еще меньше чем в жидкостях. В твердых телах расстояния между частицами совсем маленькие. Они такие же, как размеры самих частиц. Проникновение через такие малые промежутки частиц другого вещества крайне затруднено.

В растительном мире также велика роль диффузии. С помощью диффузии растения поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Большое развитие листовой кроны деревьев объясняется тем, что диффузионный обмен сквозь поверхность листьев выполняет не только функцию дыхания, но частично и питания. Благодаря диффузии растение получает минеральные вещества и воду из почвы, а в настоящее время широко практикуется внекорневая подкормка плодовых деревьев путем опрыскивания их кроны.
Акулы, например, чувствуют запах
крови на расстоянии нескольких километров,

Роль диффузии в пищеварении и дыхании человека.

Пищеварение – это процесс, при котором происходит переваривание пищи. Наибольшее проникновение питательных в организм человека в тонких кишках, благодаря диффузии.
Дыхание – перенос кислорода из окружающей среды внутрь организма. У человека в дыхании принимает участие легкие и вся поверхность тела – от пяток до головы. Благодаря диффузии кислород из легких проникает в кровь человека, а из крови – в ткани
Вывод: диффузия имеет большое значение в процессах
жизнедеятельности человека, животных и растений.

ОСМОС

Осмос - одностороннее проникновение молекул одних веществ в другие - это диффузия веществ через полупроницаемые мембраны. В почвенных растворах содержатся минеральные соли и органические соединения. Вода из почвы попадает в растение путем осмоса через корневые волоски. Концентрация воды в почве оказывается выше, чем внутри корневых волосков, поэтому вода проникает в зерно и дает жизнь растению.
Аналогичный процесс применяется в медицине в аппарате «искусственная почка». Он применяется для помощи при острой интоксикации; для подготовки больных к трансплантации почек; для длительного жизнеобеспечения больных с хроническим заболеванием почек. В аппарате кровь соприкасается через полупроницаемую мембрану с солевым раствором. Аппарат подключается к кровеносной системе больного. Этим достигается очистка крови.
Практическое применение осмоса:
опреснение соленых и очистка сточных вод,
получения особо чистой воды,
разделение углеводородов,
концентрирование растворов,
обогащение воздуха кислородом.

Применение диффузии в технике.
Диффузия находит широкое применение в промышленности:
Диффузионная сварка. Этим методом соединяют между собой металлы, неметаллы, металлы и неметаллы, пластмассы.
Для извлечения растворимых веществ из твердого измельченного материала применяют диффузионный аппарат: в свеклосахарном производстве, где их используют для получения сахарного сока из свекловичной стружки, нагреваемой вместе с водой.
в работе ядерных реакторов играет диффузия нейтронов, то есть распространение нейтронов в веществе. В результате диффузии носителей в полупроводниках возникает электрический ток.
Металлизация – покрытие поверхности изделия слоем металла Она применяется для защиты изделий от коррозии, износа, повышения контактной электрической проводимости, в декоративных целях.
Цементация - для повышения твердости и жаростойкости стальных деталей . Детали помещают в ящик с графитовым порошком, который устанавливают в термической печи. Атомы углерода вследствие диффузии проникают в поверхностный слой деталей.

Вредные проявления диффузии.
Не всегда диффузия благо для человека. Диффузия бывает вредным и опасным явлением. Природный горючий газ, которым мы пользуемся дома для приготовления пищи, не имеет ни цвета ни запаха при утечке за счёт диффузии газ распространяется по всему помещению и может взорваться. Газ может вызвать и отравление людей. Дымовые трубы предприятий выбрасывают в атмосферу углекислый газ, что приводит к образованию кислотных дождей. Увеличивается площадь земель, загрязнённых выбросами промышленных предприятий, свалками промышленных и бытовых отходов.

Один из трудно решаемых в настоящее время вопросов является вопрос утилизации промышленных отходов,. Процесс диффузии играет большую роль в загрязнении рек, морей и океанов. Загрязнение водоёмов приводит к тому, что в них исчезает жизнь, а воду, используемую для питья, приходится очищать, что очень дорого. В загрязненной воде происходят химические реакции, температура воды повышается. Снижается содержание кислорода вводе, 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. Необходимо следить, чтобы вблизи берегов не выбрасывался мусор, пищевые отходы, навоз, различного рода химикаты.

Практическая часть

Опыт № 1. Между частицами вещества имеются промежуткиГипотеза: между частицами вещества имеются промежутки.Оборудование: 4 пробирки, вода, песок, подкрашенная жидкость.

Описание
опыта:

Вывод: Опыты а) и б) доказывают, что
между частицами вещества существуют
промежутки; во время диффузии
они заполняются частицами вещества

Опыт №2 Диффузия в твердых телах, жидкостях и газахГипотеза: Диффузия происходит во всех телах: твердых, жидких, газообразных. Скорость протекания зависит от рода вещества.Оборудование: лимон, стакан с водой комнатной температуры, пакетик с заваркой, сырая картофелина, марганцовка (кристаллы). 

Описание
опыта:



Вывод: быстрее всего диффузия происходит в газах, чуть медленнее в жидкостях, для твердых тел нужно гораздо больше времени.

Опыт № 3. «Диффузия в холодной и горячей воде».Гипотеза: разная скорость протекания диффузии в зависимости от температуры.Оборудование: холодная и горячая вода, стаканы, пакетики чая.

Описание
опыта:



Вывод: в стакане с горячей водой пакетик чай окрасил воду более интенсивно. Чем выше температура тела, тем быстрее движутся молекулы. Чем быстрее будут двигаться молекулы соприкасающихся веществ, тем быстрее происходит диффузия.

Опыт № 4. Диффузия в газах.Гипотеза: изучение изменения скорости диффузии газообразных веществ от различных факторов.Оборудование: термометр, секундомер, духи, освежитель воздуха.

Описание
опыта:

Вывод: В газах диффузия происходит быстрее, чем в жидкостях. Чем выше температура газов, тем быстрее происходит процесс диффузии. Например, при выбросе горячих газов из труб различных предприятий (из выхлопных труб автомобилей) вредные для здоровья людей и животных вещества распространяются очень быстро. Летом это происходит еще быстрее.

Результаты опытов:

Опыт № 5. Наблюдение осмоса.Цель: наблюдение процесса осмоса как одного из видов диффузии.Оборудование: морковь, стеклянная трубочка, стакан с чистой водой, соленая вода.

Описание опыта: В морковку вставили стеклянную трубку, налили в трубку соленую воду, а морковку поставить в стакан с чистой водой, спустя некоторое время заметили, что уровень воды в трубке поднялся.
Вывод: Когда морковка
растет на огороде, то она
так же перекачивает воду
из почвы в ботву.
В морковке концентрация
солей выше, чем воде,
которой поливают огород,
и благодаря осмосу
влагу получают
не только корни,
но и все ткани растения.

Опыт № 6. Влияние различных веществ на поверхности воды на процесс диффузии.Гипотеза: разные вещества на поверхности воды по разному влияют на скорость испарения воды, скорость протекания диффузии различна.Оборудование: термометры – 3 шт, секундомер, небольшие емкости– 3 шт,, теплая вода, бензин, нефть (растительное масло).

Описание опыта: В емкости была налита вода одинаковой массы и одинаковой температуры +40 °С. Затем в 1 блюдце оставила воду, во 2 налила бензин (5мл), в 3 – растительное масло (5 мл). Растительное масло в нашем опыте имитировало нефть. Через каждые 15 минут снимались показания термометров, помещенных в жидкости. Температура в помещении была 24 °С.

Результаты измерений :







Вывод : при наличии различных веществ на поверхности воды - процесс диффузии происходит медленнее. Так в окружающей природе разлитая нефть нарушает процессы диффузии и может привести к нежелательным экологическим последствиям. Поэтому рыбы и другие водные обитатели испытывают недостаток кислорода и могут погибнуть.

Социологический опрос.
1. Влияет ли диффузия на экологию?
Да. Нет. Затрудняюсь ответить
2. Интересна ли вам информация об экологии?
Да. Нет. Затрудняюсь ответить
3. Как вы думаете, можно ли защитить природу и изменить экологию?
Да. Нет. Затрудняюсь ответить
4. Задумываетесь ли вы о этой проблеме ?
Да. Нет. Затрудняюсь ответить
5. Какую часть денег вы готовы пожертвовать на улучшение экологии?
Да. Нет. Затрудняюсь ответить
6. Хотите ли вы получить дополнительные знания об экологии?
Да. Нет. Затрудняюсь ответить

В итоге, я поняла, что диффузия действительно окружает нас и действительно имеет важное значение в природе и жизни человека, но – влияние диффузии может быть как полезным так и «вредным».

При образовании утечки газа использование вещества с резким запахом

Загрязнение водной системы сбросами производственных и бытовых стоков, в т.ч горюче-смазочными материалами

Осмос как вид диффузии в биологических процессах

Диффузия углерода в железе при производстве стали, металлизация, цементация

Засолка овощей

Диффия растворов солей, питательных веществ в почве уздля питания растений

Диффузный обмен в дыхании растений

Питание живых организмов благодаря распространению запахов

Снабжение кислородом природных водоемов и аквариумов

Загрязнение воздуха вредными продуктами производства, выхлопными газами

Стирка цветного и белого белья

Равномерное распределение смеси газов в нижних слоях атмосферы

Выводы
Диффузия играет очень большую роль в жизни человека, без этого явления жизнь на Земле была бы не возможна. Человек использует это явление для своего блага. Но, к сожалению, люди в результате своей деятельности часто оказывают негативное влияние на естественные процессы в природе. По вине человека диффузия способствует загрязнению различных водоёмов, почвы и атмосферы. И человеку надо исключить загрязнение окружающей среды своей деятельностью. Природа широко использует возможности, заложенные в процессе диффузионного проникновения; играет важнейшую роль в поглощении питания и насыщении кислородом крови. Всюду мы видим проявление всемогущей и универсальной диффузии. Изучая диффузию и факторы, влияющие на ее протекание в природе, я пришла к выводу, что надо чаще привлекать внимание общественности к проблемам окружающей среды. Проведённый социологический опрос показал, что экологическое воспитание надо осуществлять с малых лет. Может быть, моя работа даст другим учащимся чуть-чуть разобраться в загадочном явлении как диффузия.
Главный признак таланта — это когда человек знает, чего он хочет

Список источников

1.Астафуров В.И., А.И. Кн. Для учащихся. М.: Просвещение , 1983
2.Алексеев С.В., Груздева М.В., Муравьёв А.Г., Гущина Э.В. Практикум по экологии. М. АО МДС, 1996 г.
3.Биофизика на уроках физики. Из опыта работы. М., «Просвещение», 1984
4.А.И. Китайгородский. Введение в физику. Издательство «Наука», 1979
5.Рыженков А.П. Физика. Человек. Окружающая среда. М. Просвещение,1996
6.https://ru.wikipedia.org/wiki/
7.https://globallab.org/de/project/cover/diffuzija_vokrug_nas.de.html#
8.http://wiki.iteach.ru/index.php
9.Перышкин А.В. Физика 7 класс. – М.: Дрофа, 2008.
10.Рыженков А.П. Физика. Человек. Окружающая среда. – М.: Просвещение, 1996.
11.Кириллова И.Г. Книга для чтения по физике для учащихся 7 классов средней школы. – М.: Просвещение, 1986.
12.Генденштейн Л.Э. Физика. 7 класс. Ч.1. – М: Мнемозина, 2009.
13.Шабловский В. Занимательная физика. С.-П., Тригон, 1997.


й

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!