Конспект урока физики: Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах.

Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах.

Цели урока:

·         образовательная: дать объяснение процесса диффузии, раскрыть особенности этого явления.

·         воспитательные: воспитывать познавательный интерес, любознательность, активность, аккуратность при выполнении заданий и интерес к изучаемому предмету; развитие коммуникативных способностей учащихся, при работе в группах

·         развивающие: развивать умения наблюдать, сравнивать, сопоставлять и обобщать результаты экспериментов; развитие воображения, логического мышления и зрительной памяти; развитие монологической речи учащихся через организацию диалогического общения на уроке

Задачи урока: сформировать понятие о диффузии в жидкостях, твердых телах и газах; в целях развития научного мировоззрения учащихся показать роль физического эксперимента и наблюдений в физике; развивать умения выделять общие признаки явлений.

Тип урока: комбинированный.

 Оборудование: (15 шт.) пробирка с ватой, смоченной нашатырным спиртом (можно спиртом) и закрытые пробкой;  лист бумаги; сосуды с холодной и горячей водой; пробирка с кристаллами перманганата калия, закрытая пробкой; пипетка;  медный купорос.

Ход урока

1.Организационный момент

Современному человеку нельзя обойтись без знаний основ физики, чтобы иметь правильное представление об окружающем нас мире. Сегодня вы много узнаете о законах природы, покорите еще одну вершину «Знаний». Джина «Познания», однажды выпущенного на волю, невозможно опять вернуть в пустую, заплесневелую бутылку. Да мы и не будем пытаться делать это. Пусть будет свободным, как полет вашей мысли и фантазии!

 2. Повторение

Объясните увеличение (уменьшение) объема тела при нагревании (охлаждении) с помощью гипотезы о строении вещества. Все тела состоят из мельчайших частиц, между которыми существуют промежутки. При нагревании и охлаждении тел их размеры изменяются в связи с тем, что частицы удаляются друг от друга или сближаются друг к другу.

Как проверить достоверность гипотезы?  Почему все тела нам кажутся сплошными? Частицы вещества очень малы и не видны невооруженным глазом.

Пример №1: в 1 см³ любого газа при нормальных условиях (0° С и 760 мм рт. ст.) содержится около 2,7 • 1019 молекул.

Пример № 2: если взять число кирпичей, равное числу молекул в 1 см3 газа при нормальных условиях, то, будучи плотно уложены, эти кирпичи покрыли бы поверхность всей суши земного шара слоем высотой 120 м, т. е. высотой, превосходящей почти в четыре раза высоту 10-этажного дома.

Что такое молекула?  Молекула – мельчайшая частицы вещества, сохраняющая его химические свойства.

 Отличаются ли между собой молекулы одного и того же вещества? Молекулы одного и того же вещества одинаковы и не зависят от состояния вещества.

3. Новая тема

Задание № 1 . Откройте на короткое время пробирку с ватой, смоченной нашатырным спиртом. Закройте пробирку. Что вы почувствовали? Как можно объяснить распространение запаха спирта с точки зрения молекулярного строения вещества? (анимация) Если открыть пробирку с ватой, смоченной нашатырным спиртом, то мы почувствуем запах, который распространяется по классу. Это происходит, потому что молекулы спирта постоянно движутся. Движение молекул нельзя обнаружить ни в лупу, ни в микроскоп. Двигаясь в воздухе, молекулы спирта сталкиваются с молекулами газов, входящих в состав воздуха (азотом, кислородом, углекислым газом). При этом они постоянно меняют направление движения, и беспорядочно перемещаясь, разлетаются по комнате. Поэтому, двигаясь очень быстро, молекулы спирта доносят запах до разных концов довольно медленно.

Задание № 2. На лист бумаги, лежащий на столе, налейте немного холодной воды из сосуда и в середину образовавшейся капли поместите кристаллик марганцовки. Что вы наблюдаете? Объясните происходящее явление с точки зрения молекулярного строения вещества.  При обсуждении результатов опыта внимание учащихся я обращаю на появление окрашенного пятна в форме круга, подтверждающего беспорядочное движение молекул марганца.

Вывод: Мы с вами знаем, что все тела состоят из отдельных частиц (молекул), между ними есть промежутки. Частицы движутся беспорядочно и хаотично. При своем движении молекулы марганца проникают в промежутки между молекулами воды. В физике это явление названо диффузией (лат. diffusio — распространение, растекание, рассеивание). ДИФФУЗИЯ – это взаимное проникновение молекул одного вещества в межмолекулярные промежутки другого вещества в результате их хаотического движения и столкновений друг с другом.

Сделайте вывод, где происходит диффузия быстрее: в газах или в жидкостях? Диффузия в газах происходит быстрее, чем в жидкостях. Как вы думаете, почему? Частицы газа далеко удалены друг от друга. Между ними существуют большие промежутки. Сквозь эти промежутки легко перемещаются частицы другого вещества. Поэтому диффузия в газах протекает быстро. Частицы в жидкости «упакованы» так, что расстояние между соседними частицами меньше их диаметра, Сами частицы могут перемещаться по всему занимаемому жидкостью объему сосуда. При смешивании двух разных жидкостей, частицы первой жидкости проникают в промежутки между частицами второй жидкости. Перемешивание жидкостей происходит медленно.

Происходит ли диффузия в твердых телах? В твердых телах диффузия происходит, но медленнее, 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 и поэтому происходит очень медленно. Запах духов, как известно, ощущается на довольно большом расстоянии. Объясняется это тем, что пары духов легко диффундируют в воздухе. Капли жидкого красителя в воде также легко диффундируют по всему сосуду. Намного труднее наблюдать диффузию в твёрдом теле. По этой причине изучение диффузии в твёрдых телах стало одним из наиболее интересных исследований в физике наших дней. Как и во многих других областях человеческой деятельности, в данном случае умение предшествовало знанию. Столетиями рабочие сваривали металлы и получали сталь нагреванием твёрдого железа в атмосфере углерода, не имея ни малейшего представления о происходящих при этом диффузионных процессах. Лишь в 1896 году началось научное изучение проблемы. Английский металлург Вильям Роберте – Аустин в простом эксперименте измерил диффузию золота в свинце. Он наплавил тонкий диск золота на конец цилиндра из чистого свинца длиной в 1 дюйм (2,45 см), поместил этот цилиндр в печь, где поддерживалась температура около 200 °С, и держал его в печи 10 дней. Затем он разрезал цилиндр на тонкие диски и измерил количество золота, которое продиффундировало (проникло) в каждый срез свинца. Оказалось, что к «чистому» концу через весь цилиндр прошло вполне измеримое количества золота, в противоположном направлении, в глубь золотого диска, продиффундировал свинец. Роберте – Аустин обнаружил, что нагретый металл диффундирует в другой конец, когда они тесно прижаты друг к другу. Известен опыт, в котором гладко отшлифованные пластины свинца и золота пролежали друг на друге 5 лет. За это время золото и свинец продиффундировали (проникли) друг в друга на расстояние около 1 мм.

Задание № 3. Проделайте опыт, описанный в задании 2, но на этот раз смочите бумагу горячей водой.  В каком случае диффузия происходит быстрее: при выполнении задания 2 или сейчас? Сделайте вывод, как зависит скорость диффузии от температуры: «Чем выше температура, тем… проходит диффузия». – Почему при более высокой температуре диффузия происходит быстрее? Процесс диффузии ускоряется с увеличением температуры. Это происходит потому, что с увеличением температуры увеличивается скорость движения молекул. Таким образом, явление диффузии протекает по-разному при разной температуре: чем выше температура вещества, тем быстрее происходит диффузия. – Давайте обобщим все то, о чем мы говорили на уроке (слайд 18). Явление диффузии можно объяснить лишь в том случае, если считать, что: Все вещества состоят из частиц. Между частицами имеются промежутки. Частицы вещества находятся в постоянном движении. Явление диффузии имеет важные проявления в природе, используется в науке и на производстве. Воздух, как известно, представляет собой смесь газов. Однако вследствие диффузии на одной высоте от Земли состав атмосферы оказывается достаточно однородным. Диффузия играет важную роль в питании растений, переносе питательных веществ, кислорода в организме человека и животных. Она широко используется в пищевой промышленности при консервировании овощей и фруктов, при засолке огурцов.

 Диффузия нашла применение в электронной промышленности. С ее помощью изготавливают многие полупроводниковые приборы. Диффузия используется и при выплавке стали. Для придания стальным деталям значительной прочности их помещают в специальные печи, где, находясь в разогретом состоянии, они насыщаются углеродом. Атомы углерода проникают в поверхностный слой металла и повышают его прочность. Порой диффузия бывает вредным и даже опасным явлением. Горючий природный газ, например, которым мы пользуемся дома для приготовления пищи, не имеет ни цвета, ни запаха, поэтому трудно сразу заметить его утечку. А при утечке за счёт диффузии газ распространяется по всему помещению. Между тем при определённом соотношении газа с воздухом в закрытом помещении образуется смесь, которая может взорваться, например, от зажжённой спички. Газ может вызвать и отравление людей. Чтобы сделать поступление газа в помещение заметным, на распределительных станциях горючий газ предварительно смешивают с особыми веществами, обладающими резким неприятным запахом, который легко ощущается человеком даже при весьма малой его концентрации. Такая мера предосторожности позволяет быстро заметить накопление газа в помещении, если

образовалась его утечки.

4.Домашняя работа:  §9, задание 2