Дифузія в рідини: умови процесу, приклади. Досліди з рідинами

Дата:

2018-10-07 14:30:13

Перегляди:

570

Рейтинг:

1Дизлайк 0Любити

Поділитися:

Table of contents:

Почнемо з того, що рідина є проміжним агрегатним станом. При критичній точці кипіння вона схожа з газами, а при низьких температурах проявляються характеристики, аналогічні твердому тілу. У рідині немає ідеальної моделі, що істотно ускладнює опис її рівноважних термодинамічних властивостей, температури замерзання, в'язкості, дифузії, теплопровідності, поверхневого натягу, ентропії, ентальпії.

дифузія в рідині

Визначення

Що таке дифузія? Це розтікання, розповсюдження, пересування частинок середовища, яке призводить до перенесення речовини, встановлення рівноважних концентрацій. При відсутності зовнішніх впливів даний процес визначається тепловим рухом частинок. В цьому випадку процес дифузії пов'язаний з концентрацією прямо пропорційною залежністю. Дифузійний потік буде змінюватися аналогічно градієнту концентрацій.

дифузія в газах рідинах і твердих тілах

Різновиди

Якщо дифузія в рідини протікає при зміні температур, її називають термодиффузией, в електричному полі – электродиффузией.

Процес руху частинок великих розмірів в рідині або газі відбувається під законами броунівського руху.

що таке дифузія

Особливості протікання

Дифузія в газах, рідинах і твердих тілах протікає з різною швидкістю. Із-за відмінностей в характері теплового руху частинок у різних середовищах, максимальну швидкість процес має в газах, а мінімальний показник - у твердих тілах.

Траєкторією руху частинки є ламана лінія, оскільки періодично змінюється напрямок і швидкість. Через невпорядкованість руху спостерігається поступове вилучення частки від початкового положення. Зміщення її по прямій лінії значно коротше того шляху, який відбувається по ламаній траєкторії.

Більше:

Перший штучний супутник Землі

Перший штучний супутник Землі

Перший штучний супутник Землі є одним з найбільших досягнень науки ХХ століття. Тим не менш, як це ні парадоксально, цьому великому науковому і технічному досягненню значною мірою сприяла холодна війна між двома наддержавами: США і Радянським Союзом....

Що таке соціалізація, і як вона змінює людину

Що таке соціалізація, і як вона змінює людину

Спробуємо розібратися, що таке соціалізація, в чому її сутність і особливість. Адже для кожної особистості входження у суспільство і засвоєння його основних норм є фундаментом до подальшої безпроблемною і успішного життя і діяльності. Отже, що таке с...

Принц Чарльз – головний спадкоємець британського престолу

Принц Чарльз – головний спадкоємець британського престолу

Згідно із законом королівства Великобританія, спадкоємець британського престолу - це старший закононароджена син чинного монарха або ж попереднього претендента на престол. Однак якщо у царюючого особи немає дитини чоловічої статі, то право спадкуванн...

чим пояснюється дифузія в рідинах

Закон Фіка

Дифузія в рідині підпорядковується двом законами Фіка:

  • густина дифузійного потоку прямо пропорційна концентрації з коефіцієнтом дифузії;
  • швидкість зміни щільності потоку дифузії прямо пропорційна швидкості зміни концентрації і має зворотний напрямок.

Дифузія в рідини характеризується стрибками молекул з одного рівноважного положення в інше. Кожен такий стрибок спостерігається в разі повідомлення енергії молекулі в обсязі, достатньому для розриву зв'язку з іншими частинками. Середня величина стрибка не перевищує відстані між молекулами.

Розмірковуючи над тим, що таке дифузія в рідині, зазначимо, що процес залежить від температури. При її підвищенні відбувається «розпушення» структури рідини, в результаті чого спостерігається різке збільшення кількості перескоків за одиницю часу.

Дифузія в газах, рідинах і твердих тілах має деякі відмітні характеристики. Наприклад, у твердих тілах механізм пов'язаний з переміщенням атомів усередині кристалічної решітки.

досліди з рідинами

Особливості явища

Дифузія в рідині становить практичний інтерес завдяки тому, що він супроводжується вирівнюванням концентрації речовини в гетерогенному середовищі. З дільниць, мають більшу концентрацію частинок йде значно більше.

Експерименти

Досліди з рідинами показали, що дифузія має особливе значення в хімічній кінетиці. Під час протікання хімічного процесу на поверхні реагуючих речовин або каталізатора даний процес сприяє визначенню швидкості відводу продуктів реакції і додаванню вихідних реагентів.

Чим пояснюється дифузія в рідинах? Молекули розчинника здатні проникати через напівпрозорі мембрани, в результаті чого виникає осмотичний тиск. Це явище знайшло застосування в хімічних і фізичних методів розділення речовин.

від чого залежить дифузія

Біологічні системи

В цьому випадку моделі дифузії можна розглядати на прикладі надходження в легені кисню повітря, всмоктування з кишечника в кров продуктів травлення, поглинання кореневими волосками мінеральних елементів. Дифузія іонів відбувається під час генерування м'язовими і нервовими клітинами біоелектричних імпульсів.

Фізичним фактором, який впливає на вибірковість накопичення в клітинах організму певних елементів, є різна швидкість проникнення іонів через мембрани клітин. Цей процес можна виразити законом Фіка, замінивши величину коефіцієнта дифузії показником проникності мембрани, а замість градієнта концентрації використовувати різниця значень з обох боків мембрани. При дифузійному проникнення води і газів в клітку змінюються осмотичні показники тиску поза і всередині клітини.

Аналізуючи, від чого залежить дифузія, зазначимо, що виділяють кілька видів цього процесу. Проста форма пов'язана з вільним перенесенням іонів і молекул у бік градієнта їх електрохімічного потенціалу. Наприклад, такий варіант підходить для тих речовин, молекули яких мають незначні розміри, наприклад, метиловий спирт, вода.

Обмежений варіант передбачає слабкийперенесення речовини. Наприклад, в клітку не здатні проникати навіть невеликі за розмірами частинки.

Сторінки історії

Дифузія була відкрита під час розквіту давньогрецької культури. Демокріт і Анаксогор були переконані в тому, що будь-яка речовина складається з атомів. Різноманітність речовин, поширених в природі, вони пояснювали з'єднаннями між собою окремих атомів. Вони припускали, що ці частки можуть змішуватися, утворюючи нові речовини. Серед засновників молекулярно-кінетичної теорії, яка пояснила механізм протікання дифузії, особливу роль зіграв Михайло Ломоносов. Їм було дано визначення молекули, атома, пояснений механізм розчинення.

процес дифузії

Експерименти

Досвід з цукром дозволяє зрозуміти всі особливості дифузії. Якщо в холодний чай покласти шматок цукру, поступово на дні чашки утворюється густий сироп. Він видно неозброєним оком. Через деякий час сироп рівномірно розподілиться по всьому об'єму рідини і перестане бути видно. Даний процес протікає мимовільно і не передбачає перемішування компонентів розчину. Аналогічно відбувається поширення по всьому об'єму кімнати аромату духів.

Наведені досліди свідчать про те, що дифузія є самовільним процесом проникнення молекул однієї речовини в іншу. Поширення речовини відбувається у всі сторони, незважаючи на наявність сили тяжіння. Подібний процес є підтвердженням постійного руху молекул речовини.

Так, у наведеному вище прикладі, здійснюється дифузія молекул цукру і води, яка супроводжується рівномірним розподілом молекул органічної речовини по всьому об'єму рідини.

Експерименти дозволяють виявляти дифузію не тільки в рідинах, але і в газоподібних речовинах. Наприклад, можна встановити на вагах ємність з парами ефіру. Поступово чашки прийдуть в рівновагу, потім склянку з ефіром виявиться важче. У чому причина такого явища?

З плином часу молекули ефіру змішуються з частинками повітря, і в кімнаті починає відчуватися специфічний запах. В курсі фізики середньої школи розглядається експеримент, в якому вчитель розчиняє крупинку марганцівки (перманганату калію) у воді. Спочатку видна чітка траєкторія руху крупинки, але поступово весь розчин набуває рівномірний відтінок. На основі проведеного експерименту педагог пояснює особливості дифузії.

Щоб виявити фактори, які впливають на швидкість протікання процесу в рідинах, можна скористатися водою різної температури. В гарячій рідині процес взаємного перемішування молекул спостерігається набагато швидше, отже, існує пряма залежність між значенням температури і швидкістю протікання дифузії.

Висновок

Досліди, що проводяться з газами, рідинами і твердими речовинами, дозволяють сформулювати закони фізики, встановити залежність між окремими величинами.

Саме в результаті експериментів було встановлено механізм взаємного проникнення частинок однієї речовини в іншу, доведена хаотичність їх руху. Досвідченим шляхом було виявлено, що найшвидше відбувається дифузія в газоподібних речовинах. Даний процес має величезне значення для живої природи, використовується в науці і техніці.

Завдяки цьому явищу підтримується однорідний склад земної атмосфери. В іншому випадку спостерігався б розшарування тропосфери на окремі газоподібні речовини, і важкий вуглекислий газ, непридатний для дихання, був би ближче до поверхні нашої планети. До чого б це призвело? Жива природа просто перестала б існувати.

Велика роль дифузії і в рослинному світі. Пишну крону дерев можна пояснити дифузійним обміном через поверхню листя. В результаті здійснюється не тільки дихання, але і харчування дерева. В даний час в сільському господарстві застосовується позакореневе підживлення кущів і дерев, що передбачає обприскування крони спеціальними хімічними складами.

Саме при дифузії рослину з ґрунту отримує поживні речовини. Фізіологічні процеси, що протікають в живих організмах, також пов'язані з даним явищем. Наприклад, сольовий баланс неможливий без дифузії. Величезне значення подібні процеси відіграють в постачанні озер і річок киснем. Газ потрапляє в глиб водойми саме шляхом дифузії. Якщо б такий процес був відсутній, життя всередині водойми перестала б існувати.

Прийом лікарських препаратів, що дозволяють людині захищати себе від збудників різних захворювань і покращувати самопочуття, також базується на дифузії. Це явище застосовується при зварюванні металів, отримання цукрового соку їх бурякової стружки, приготуванні кондитерських виробів. Важко знайти таку галузь сучасної промисловості, де б не застосовувалася дифузія.


Article in other languages:

AR: https://tostpost.com/ar/education/7254-diffusion-in-liquids-the-conditions-of-the-process-examples-experiment.html

BE: https://tostpost.com/be/adukacyya/12974-dyfuz-ya-vadkasc-umovy-pracesu-pryklady-dosvedy-z-vadkascyam.html

DE: https://tostpost.com/de/bildung/12974-diffusion-in-fl-ssigkeiten-die-bedingungen-des-prozesses-beispiele-exp.html

En: https://tostpost.com/education/1971-diffusion-in-liquids-the-conditions-of-the-process-examples-experiment.html

ES: https://tostpost.com/es/la-educaci-n/12984-la-difusi-n-en-l-quidos-condiciones-de-proceso-ejemplos-los-experiment.html

HI: https://tostpost.com/hi/education/7258-diffusion-in-liquids-the-conditions-of-the-process-examples-experiment.html

JA: https://tostpost.com/ja/education/7255-diffusion-in-liquids-the-conditions-of-the-process-examples-experiment.html

KK: https://tostpost.com/kk/b-l-m/12977-diffuziya-s-yy-ty-ty-sharttary-procest-mysaldar-t-zh-ribeler-s-yy-ty-t.html

PL: https://tostpost.com/pl/edukacja/12973-dyfuzja-w-cieczy-warunki-procesu-przyk-ady-do-wiadczenia-z-p-ynami.html

PT: https://tostpost.com/pt/educa-o/12966-a-difus-o-no-l-quido-condi-es-de-processo-s-o-exemplos-experi-ncias-co.html

TR: https://tostpost.com/tr/e-itim/12980-dif-zyon-s-v-proses-ko-ullar-rnekler-deneyimleri-ile-s-v.html

ZH: https://tostpost.com/zh/education/7896-diffusion-in-liquids-the-conditions-of-the-process-examples-experiment.html






Alin Trodden - автор статті, редактор
"Привіт, Я Алін Тродден. Я пишу тексти, читаю книги і шукаю враження. І я непогано вмію розповідати вам про це. Я завжди радий брати участь у цікавих проектах."

Примітка (0)

Ця стаття не має коментарів, будьте першим!

Додати коментар

Новини

Прозелітизм – це прагнення звернути інших в свою віру. Чи це прийнятно в наш час?

Прозелітизм – це прагнення звернути інших в свою віру. Чи це прийнятно в наш час?

«Прозелітизм» - це дуже часто зустрічається слово, особливо в політичній і журналістської лексики. Воно означає прагнення залучити до своєї віри або переконаннями інших людей, і як можна більшу їх кількість. Більшість ...

Гірські породи. Класифікація.

Гірські породи. Класифікація.

 Утворення, які складаються з мінералів і виникли всередині або на поверхні землі при певних геологічних умовах, носять назву «гірські породи». Сформувалися вони понад 4600 млн. років тому і володіють різним будов...

План-конспект уроку як частина підготовки педагога до роботи

План-конспект уроку як частина підготовки педагога до роботи

Переважна більшість педагогів погодиться, що планувати урок необхідно заздалегідь. Це дозволить добре підготуватися, уникнути невиразних пояснень і непотрібних пауз, систематизувати всі етапи майбутнього заняття, «переварити...

Хто такі ссавці і чим вони відрізняються від інших тварин?

Хто такі ссавці і чим вони відрізняються від інших тварин?

Хто такі ссавці? У цей клас найбільш розвинених тварин входять абсолютно різні звірі: величезний слон і маленька миша-полівка, хижий вовк і безропотная овечка. Вони мешкають у всіх стихіях: на суші, в морі (дельфіни і кити), у пов...

XVIII - який це вік? Європа у 18-му столітті

XVIII - який це вік? Європа у 18-му столітті

Отже, для початку відповімо на далеко не нове питання, яке виникає у багатьох школярів і не тільки: "XVIII - який це вік?" Спробуємо в цьому розібратися у цій статті.Таємниця латинських чисел, або Відповідь на питання: "XVIII...

Перебудова - це... Перебудова Горбачова. Роки перебудови

Перебудова - це... Перебудова Горбачова. Роки перебудови

Якщо звичайного середньостатистичного людини, що пережила другу половину вісімдесятих у свідомому віці, сьогодні попросити коротко охарактеризувати цей час, то відповідь у більшості випадків можна почути щось на кшталт «пере...