Дальнейшие исследования диффузии.

ПРОЕКТНАЯ РАБОТА

 

На тему

«Диффузия вокруг нас»

 

 

Выполнил ст. гр. ____________________

____________________

 

Руководитель _______________________

Содержание

2. Введение ……………………………………………………………… 3

1.1.Определение диффузии…………………………………..………… 3

1.2.История открытия диффузии………………………………………. 4

2. Явление диффузии, его сущность ………………………………. 6

2.1.Описание процесса диффузии…………………………………….. 6

2.2.Объяснение явления диффузии…………………………………… 6

3. Значение диффузии ……………………………………………… 7

3.1.Роль диффузия в природе…………………………………………. 7

3.2. Осмос. Практическое применение осмоса………………………. 9

3.3. Роль осмоса в питании растений………………………………… 10

3.4. практическое применение осмоса……………………………….. 11

3.4. Применение диффузии в медицине.                                                          Аппарат «искусственная почка»……………………………………… 12

3.5. Влияние диффузии на жизнедеятельность человека………….. 13

 

4. Практическая часть …………………………………………….. 14

4.1. Исследование диффузии в жидкостях…………………………… 14

4.2. Исследование диффузии в газах…………………………………. 16

4.3. Исследование осмоса…………………………………………….. 20

5. Заключение ……………………………………………………... 24

6.Список использованной литературы ……………………..…… 26

I. Введение.

Определение диффузии.

В нашей обыденной жизни мы порой не замечаем некоторых физических явлений. Например, кто-то открыл бутылёк с духами, и мы, даже находясь на большом расстоянии, чувствуем этот аромат. Подымаясь по ступенькам к своей квартире, мы можем ощутить аромат еды, приготовленной дома. Мы опускаем в кружку с кипятком для заваривания чая, и даже не замечаем, как заварка окрашивает всю воду в кружке.

Итак, как вы догадались, в моей работе речь пойдет о диффузии.

Диффузия (лат. diffusio — распространение, растекание, рассеивание, взаимодействие) — явление, при котором происходит взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого.

Актуальность работы состоит в том, что изучение влияния диффузии на жизнедеятельность растений, животных и человека расширит спектр наших знаний о живой природе, продемонстрирует тесную связь физики, биологии, экологии, медицины.

Объект исследования - явление диффузии.

Предмет исследования - влияние явления диффузии на процессы, протекающие в природе, и связанные с жизнедеятельностью человека.

Цель: рассмотреть роль диффузии в природе и жизнедеятельности человека, доказать общую значимость этого явления.

Задачи:

1. Изучить материал о роли диффузии в природе и жизнедеятельности человека.

2. Провести некоторые опыты, характеризующие закономерности протекания диффузии.

3. Проанализировать полученную информацию о явлении диффузии, а также определить степень значимости этого явления для растений, животных, человека.

Методы:

1.Изучение литературных и других информационных источников.

2.Анализ и обработка материала о значимости явления диффузии.

3.Проведение экспериментов.

История открытия диффузии.

В 1827 Броун проводил исследования пыльцы растений. Он, в частности, интересовался, как пыльца участвует в процессе оплодотворения. Как-то он разглядывал под микроскопом выделенные из клеток пыльцы североамериканского растения Clarkia pulchella (кларкии хорошенькой) взвешенные в воде удлиненные цитоплазматические зерна. Неожиданно Броун увидел, что мельчайшие твердые крупинки, которые едва можно было разглядеть в капле воды, непрерывно дрожат и передвигаются с места на место. Он установил, что эти движения, по его словам, «не связаны ни с потоками в жидкости, ни с ее постепенным испарением, а присущи самим частичкам».

Наблюдение Броуна подтвердили другие ученые. Мельчайшие частички вели себя, как живые, причем «танец» частиц ускорялся с повышением температуры и с уменьшением размера частиц и явно замедлялся при замене воды более вязкой средой. Это удивительное явление никогда не прекращалось: его можно было наблюдать сколь угодно долго. Поначалу Броун подумал даже, что в поле микроскопа действительно попали живые существа, тем более что пыльца – это мужские половые клетки растений, однако так же вели частички из мертвых растений, даже из засушенных за сто лет до этого в гербариях. Тогда Броун подумал, не есть ли это «элементарные молекулы живых существ», о которых говорил знаменитый французский естествоиспытатель Жорж Бюффон (1707–1788), автор 36-томной Естественной истории. Это предположение отпало, когда Броун начал исследовать явно неживые объекты; сначала это были очень мелкие частички угля, а также сажи и пыли лондонского воздуха, затем тонко растертые неорганические вещества: стекло, множество различных минералов. «Активные молекулы» оказались повсюду: «В каждом минерале, – писал Броун, – который мне удавалось измельчить в пыль до такой степени, чтобы она могла в течение какого-то времени быть взвешенной в воде, я находил, в больших или меньших количествах, эти молекулы».

Надо сказать, что у Броуна не было каких-то новейших микроскопов. В своей статье он специально подчеркивает, что у него были обычные двояковыпуклые линзы, которыми он пользовался в течение нескольких лет. И далее пишет: «В ходе всего исследования я продолжал использовать те же линзы, с которыми начал работу, чтобы придать больше убедительности моим утверждениям и чтобы сделать их как можно более доступными для обычных наблюдений».

Описание процесса диффузии.

    Как мы знаем, молекулы любого вещества пребывают на некотором расстоянии друг от друга и непрерывно беспорядочно движутся. Именно поэтому отдельные молекулы, к примеру, аммиака, беспорядочно двигаясь, просачиваются в промежутки между молекулами воздуха, сталкиваются с ними и, таким образом, передвигаются все дальше и дальше от источника, т.е. от открытой пробирки с аммиаком. Это движение носит безостановочный и хаотичный характер. Сталкиваясь с молекулами газов, входящих в состав воздуха, молекулы аммиака много раз сменяют направление своего движения и, хаотично передвигаясь, разлетаются по всей комнате. Это и есть явление диффузии.

Диффузия в газах и жидкостях происходит легче и быстрее, чем диффузия в твердых телах, так как молекулы в газах и жидкостях, соответственно, движутся свободнее, и расстояние между ними больше, чем в твердом теле.

Движения частиц при диффузии совершенно случайны, все направления смещения равновероятны.

III. Значение диффузии.

Роль диффузии в природе

Явление диффузии оказывает большую роль в природе. Так, например, благодаря диффузии поддерживается однородный состав атмосферного воздуха вблизи поверхности Земли. Нижний слой атмосферы – тропосфера – состоит из смеси газов: азота, кислорода, углекислого газа и паров воды. При отсутствии диффузии произошло бы расслоение под действием силы тяжести: внизу оказался бы слой тяжёлого углекислого газа, над ним – кислород, выше – азот и инертные газы.

К.А. Тимирязев говорил: «Будем ли мы говорить о питании корня за счёт веществ, находящихся в почве, будем ли говорить о воздушном питании листьев за счет атмосферы или питании одного органа за счёт другого, соседнего, – везде для объяснения мы будем прибегать к тем же причинам: диффузия».

Действительно, в растительном мире также огромна роль диффузии. К примеру, большое развитие листвы деревьев объясняется тем, что диффузионный обмен сквозь поверхность листьев выполняет не только функцию дыхания, но отчасти и питания. В настоящее время обширно применяется внекорневая подкормка плодовых деревьев путем опрыскивания их листвы. Благодаря диффузии растение получает минеральные вещества и воду из земли.

Без этого явления не было бы и животного мира. Диффузия воздействует не только на физиологические процессы, происходящие в организме животных: таких как, к примеру, регуляция солевого баланса. Благодаря диффузии они отыскивают себе пищу. Акулы, например, чувствуют запах крови на расстоянии нескольких километров. Бабочки, порхая меж растений, постоянно обнаруживают дорогу к красивому цветку. Пчелы, заметив сладкий объект, штурмуют его своим роем.

Огромную 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. Летом, наблюдая за муравьями, я обычно размышлял над тем, как они в огромном для них мире, узнают дорогу домой. Оказалось, и эту загадку открывает явление диффузии. Муравьи проставляют свой маршрут каплями пахучей жидкости.

              

Благодаря диффузии, насекомые обнаруживают себе еду. Бабочки, порхая меж растений, всегда находят путь к красивому цветку. Пчелы, заметив сладкий объект, штурмуют его своим роем.

 А растение разрастается, цветет для них тоже благодаря диффузии. Ведь мы говорим, что растение дышит и выдыхает воздух, пьет воду, получает из земли разные микродобавки.

 Хищные животные ищут своих жертв тоже благодаря диффузии. Акулы чувствуют аромат крови на расстоянии нескольких километров, также, как и рыбы пираньи.

 Экосистема окружающей среды портится за счёт сбросов в атмосферу, в воду химических и всяческих пагубных веществ, и это всё разносится и засоряет огромные территории. А вот деревья выделяют кислород и поглощают углекислый газ с помощью диффузии.

 На принципе диффузии основано смешивание пресной воды с соленой при впадении рек в моря. Диффузия растворов различных солей в земле содействует нормальному питанию растений.

 Во всех приведенных примерах мы наблюдаем обоюдное проникновение молекул веществ, т.е. диффузию. На этом процессе основаны многие физиологические процессы в организме человека и животных: такие как дыхание, всасывание и др. В общем, диффузия имеет огромное значение в природе, но это явление также зловредно в отношении засорения окружающей среды.

 

IV. Практическая часть.

Исследование осмоса.

Опыт 6. Возьмем два куриных яйца, опустим в 9-ти процентный раствор уксусной кислоты на сутки. Скорлупа растворится в уксусной кислоте и яйцо останется в тонкой пленке, опустим теперь одно яйцо в чистую воду, а второе в подкрашенную воду. Через день яйца увеличились в размере, вода через пленку прошла во внутрь.

 

 

 

 

      

       

Вывод: вода проникла во внутрь яйца, выравнивая концентрацию по обе стороны пленки.

Опыт 7. Возьмем картофель, вырежем два одинаковых кубика. Поместим один кубик в чистую воду, а второй в соленую воду. Через три часа кубик картофеля из стакана с чистой водой увеличится в размере станет более упругим, так как концентрация солей внутри картофеля больше и вода приникла внутрь, выравнивая концентрацию. А кубик из стакана с соленой водой, уменьшится и станет мягким так как концентрация солей в воде была больше, чем внутри картофеля, поэтому вода вышла из картофеля.

 

 

Опыт 8. Возьмем морковь, срежем верхушку и вставим стеклянную трубку. Опустим морковь в воду, а в стеклянную трубку нальем соленую воду, отметим уровень воды. Через три часа уровень воды в трубке увеличится.

                 

 

Прошло три часа

       

 

Это явление называется осмотическим давлением, благодаря которому вода и питательные вещества поднимаются вверх по стеблю растений.

Вывод: осмос имеет большое значение для растительных и животных организмов, способствуя достаточному обводнению клеток и межклеточных структур, осмотическое давление зависит от концентрации растворенного вещества. Возникающее после этого осмотическое давление зависит от концентрации растворенного вещества. Наличие воды необходимо для нормального течения различных процессов.

V. Заключение.

К.А. Тимирязев говорил: «Будем ли мы говорить о питании корня за счёт веществ, находящихся в почве, будем ли говорить о воздушном питании листьев за счет атмосферы или питании одного органа за счёт другого, соседнего, – везде для объяснения мы будем прибегать к тем же причинам: диффузия».

Вправду, в растительном мире также огромна роль диффузии. К примеру, большое развитие листвы деревьев объясняется тем, что диффузионный обмен сквозь поверхность листьев выполняет не только функцию дыхания, но отчасти и питания. В настоящее время обширно практикуется внекорневая подкормка плодовых деревьев путем опрыскивания их листвы. Благодаря диффузии растение получает минеральные вещества и воду из земли.

 Без этого явления не было бы и животного мира. Диффузия воздействует не только на физиологические процессы, происходящие в организме животных: таких как, например, регуляция солевого баланса. Благодаря диффузии они отыскивают себе пищу. Акулы, например, чувствуют запах крови на расстоянии нескольких километров. Бабочки, порхая меж растений, всегда находят путь к красивому цветку. Пчелы, заметив сладкий объект, штурмуют его своим роем.

 Огромную функцию 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.

 На явлении диффузии основаны многие физиологические процессы, происходящие в организме человека: такие как дыхание, всасывание питательных веществ в кишечнике и др. Мы можем уберечь себя от многих болезней путем приема лекарств, которые усваиваются организмом тоже благодаря диффузии.

 Исходя из выше изложенного, можно сделать вывод о том, что явление диффузии является одним из важнейших общих условий жизнедеятельности растений, животных и человека. Без этого явления жизнь на Земле была бы невозможна.

 Человеку нет необходимости что–то специально делать для улучшения протекания явления диффузии в живой природе. Просто нужно исключить засорение окружающей среды своей деятельностью, так как по вине человека это явление играет заметную роль в загрязнении рек, морей и океанов, земли и атмосферы Земли.

VI. Список литературы.

1.Алексеев С.В., Груздева М.В., Муравьёв А.Г., Гущина Э.В. Практикум по экологии. М. АО МДС, 1996 г.

2. Перышкин А.В.Физика 7 класс. – М.: Дрофа, 2005. – 189 с.

3. Прохоров А.М. Физический энциклопедический словарь. 1995 г.

4. Рыженков А. П.Физика Человек Окружающая среда. М.:Просвещение, 1996. – 48 с.

5. Шахмаев Н.М.и др.Физика 7.М.:Мнемозина,2007.

6. Энциклопедия для детей.Т.19. Экология: В 33 т./ Гл. ред. Володин В. А. – М.: Аванта +, 2004 – 448 с.

7. http://www.Wikipedia.org

 

 

ПРОЕКТНАЯ РАБОТА

 

На тему

«Диффузия вокруг нас»

 

 

Выполнил ст. гр. ____________________

____________________

 

Руководитель _______________________

Содержание

2. Введение ……………………………………………………………… 3

1.1.Определение диффузии…………………………………..………… 3

1.2.История открытия диффузии………………………………………. 4

2. Явление диффузии, его сущность ………………………………. 6

2.1.Описание процесса диффузии…………………………………….. 6

2.2.Объяснение явления диффузии…………………………………… 6

3. Значение диффузии ……………………………………………… 7

3.1.Роль диффузия в природе…………………………………………. 7

3.2. Осмос. Практическое применение осмоса………………………. 9

3.3. Роль осмоса в питании растений………………………………… 10

3.4. практическое применение осмоса……………………………….. 11

3.4. Применение диффузии в медицине.                                                          Аппарат «искусственная почка»……………………………………… 12

3.5. Влияние диффузии на жизнедеятельность человека………….. 13

 

4. Практическая часть …………………………………………….. 14

4.1. Исследование диффузии в жидкостях…………………………… 14

4.2. Исследование диффузии в газах…………………………………. 16

4.3. Исследование осмоса…………………………………………….. 20

5. Заключение ……………………………………………………... 24

6.Список использованной литературы ……………………..…… 26

I. Введение.

Определение диффузии.

В нашей обыденной жизни мы порой не замечаем некоторых физических явлений. Например, кто-то открыл бутылёк с духами, и мы, даже находясь на большом расстоянии, чувствуем этот аромат. Подымаясь по ступенькам к своей квартире, мы можем ощутить аромат еды, приготовленной дома. Мы опускаем в кружку с кипятком для заваривания чая, и даже не замечаем, как заварка окрашивает всю воду в кружке.

Итак, как вы догадались, в моей работе речь пойдет о диффузии.

Диффузия (лат. diffusio — распространение, растекание, рассеивание, взаимодействие) — явление, при котором происходит взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого.

Актуальность работы состоит в том, что изучение влияния диффузии на жизнедеятельность растений, животных и человека расширит спектр наших знаний о живой природе, продемонстрирует тесную связь физики, биологии, экологии, медицины.

Объект исследования - явление диффузии.

Предмет исследования - влияние явления диффузии на процессы, протекающие в природе, и связанные с жизнедеятельностью человека.

Цель: рассмотреть роль диффузии в природе и жизнедеятельности человека, доказать общую значимость этого явления.

Задачи:

1. Изучить материал о роли диффузии в природе и жизнедеятельности человека.

2. Провести некоторые опыты, характеризующие закономерности протекания диффузии.

3. Проанализировать полученную информацию о явлении диффузии, а также определить степень значимости этого явления для растений, животных, человека.

Методы:

1.Изучение литературных и других информационных источников.

2.Анализ и обработка материала о значимости явления диффузии.

3.Проведение экспериментов.

История открытия диффузии.

В 1827 Броун проводил исследования пыльцы растений. Он, в частности, интересовался, как пыльца участвует в процессе оплодотворения. Как-то он разглядывал под микроскопом выделенные из клеток пыльцы североамериканского растения Clarkia pulchella (кларкии хорошенькой) взвешенные в воде удлиненные цитоплазматические зерна. Неожиданно Броун увидел, что мельчайшие твердые крупинки, которые едва можно было разглядеть в капле воды, непрерывно дрожат и передвигаются с места на место. Он установил, что эти движения, по его словам, «не связаны ни с потоками в жидкости, ни с ее постепенным испарением, а присущи самим частичкам».

Наблюдение Броуна подтвердили другие ученые. Мельчайшие частички вели себя, как живые, причем «танец» частиц ускорялся с повышением температуры и с уменьшением размера частиц и явно замедлялся при замене воды более вязкой средой. Это удивительное явление никогда не прекращалось: его можно было наблюдать сколь угодно долго. Поначалу Броун подумал даже, что в поле микроскопа действительно попали живые существа, тем более что пыльца – это мужские половые клетки растений, однако так же вели частички из мертвых растений, даже из засушенных за сто лет до этого в гербариях. Тогда Броун подумал, не есть ли это «элементарные молекулы живых существ», о которых говорил знаменитый французский естествоиспытатель Жорж Бюффон (1707–1788), автор 36-томной Естественной истории. Это предположение отпало, когда Броун начал исследовать явно неживые объекты; сначала это были очень мелкие частички угля, а также сажи и пыли лондонского воздуха, затем тонко растертые неорганические вещества: стекло, множество различных минералов. «Активные молекулы» оказались повсюду: «В каждом минерале, – писал Броун, – который мне удавалось измельчить в пыль до такой степени, чтобы она могла в течение какого-то времени быть взвешенной в воде, я находил, в больших или меньших количествах, эти молекулы».

Надо сказать, что у Броуна не было каких-то новейших микроскопов. В своей статье он специально подчеркивает, что у него были обычные двояковыпуклые линзы, которыми он пользовался в течение нескольких лет. И далее пишет: «В ходе всего исследования я продолжал использовать те же линзы, с которыми начал работу, чтобы придать больше убедительности моим утверждениям и чтобы сделать их как можно более доступными для обычных наблюдений».

Дальнейшие исследования диффузии.

Ж.Нолле (1748)- Открытие диффузии жидкости сквозь перегородку.Открытие осмоса.

Осмос- процесс односторонней диффузии через полупроницаемую мембрану молекул растворителя в сторону большей концентрации растворённого вещества (меньшей концентрации растворителя).

                                     
А.Фик (1855)- Закон диффузии.           Й.Стефан (1871)- Теория диффузии газов

    

К.Нейман (1872)- Предсказание          Дж. Максвелл (1866)- Теория переноса в общем термодиффузии                                          виде (диффузия, теплопроводность)