Как можно объяснить распространение запаха с точки зрения молекулярного строения

Разделы: Физика

Цели урока:

• Дать объяснение процесса диффузии.
• Раскрыть особенности этого явления.

Задачи:

1. В целях развития научного мировоззрения учащихся показать роль физического эксперимента и наблюдений в физике.
2. Развивать умения наблюдать, сравнивать, сопоставлять и обобщать результаты экспериментов.
3. Развитие воображения, логического мышления и зрительной памяти.
4. Развитие монологической речи учащихся через организацию диалогического общения на уроке.
5. Развитие коммуникативных способностей учащихся, при работе в группах.
6. Воспитывать познавательный интерес, любознательность, активность, аккуратность при выполнении заданий, интерес к изучаемому предмету.

Тип урока: комбинированный.

ТСО: компьютер, экран, проектор.

Оборудование: (15 шт.)

1. Пробирка с ватой, смоченной нашатырным спиртом (можно спиртом) и закрытые пробкой;
2. Лист бумаги;
3. Сосуды с холодной и горячей водой;
4. Пробирка с кристаллами перманганата калия, закрытая пробкой;
5. Пипетка;
6. Медный купорос.

Ход урока

I. Организационный момент (слайд 1)

Современному человеку нельзя обойтись без знаний основ физики, чтобы иметь правильное представление об окружающем нас мире. Сегодня вы узнаете очень много 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!

II. Повторение (фронтальный опрос)(слайды 2-6)

• 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? (Объяснение опытов по рис. 16, 17, 18).
• Почему все тела нам кажутся сплошными? (Частицы вещества очень малы и не видны невооруженным глазом).
  Пример №1: в 1 см 3 любого газа при нормальных условиях (0° С и 760 мм рт. ст.) содержится около 2,7 • 10 19 молекул.
  Пример № 2: если взять число кирпичей, равное числу молекул в 1 см 3 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).

III. Новая тема (выполнение эксперимента и беседа с учащимися).

Задание № 1(слайд 7)

1. Откройте на короткое время пробирку с ватой, смоченной нашатырным спиртом. Закройте пробирку. Что вы почувствовали?
2. Как можно объяснить распространение запаха спирта с точки зрения молекулярного строения вещества?

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(слайд 8)

1. На лист бумаги, лежащий на столе, налейте немного холодной воды из сосуда и в середину образовавшейся капли поместите кристаллик марганцовки.
2. 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. (Слайд 11, 12)

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. (Слайд 13, 14)

Происходит ли диффузия в твердых телах? (Слайд 15, 16)

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(слайд 17)

1. Проделайте опыт, описанный в задании 2, но на этот раз смочите бумагу горячей водой.
2. 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:

1. Все вещества состоят из частиц.
2. Между частицами имеются промежутки.
3. Частицы вещества находятся в постоянном движении.

Явление диффузии имеет важные проявления в природе, используется в науке и на производстве (слайд 19)

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.

Порою, 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 утечка.

Обсуждение результатов, полученных в группах.

ПОДУМАЙ И ОТВЕТЬ(слайд 23)

1. Представьте, что у вас есть волшебный телевизор. Что вы увидите в нем, рассматривая строение веществ?
2. В чем состоит явление диффузии? Знаете ли вы какой-либо пример диффузии кроме тех, которые были приведены на уроке? Если нет, то разузнайте.
3. Что общего между рисунком с игроками на футбольном поле и явлением диффузии?

Тест на усвоение понятия “диффузия” (слайд 24)

Условия прохождения диффузии:

• Имеются различные вещества;
• Между ними существует тесный контакт;
• Происходит самопроизвольное смешивание.

Закон прохождения диффузии — чем выше температура, тем быстрее происходит диффузия.

Рассмотрите следующие опыты и выберите ответ. Опыты:

1. Огурцы были одновременно залиты: одна банка – холодным рассолом, вторая банка – горячим. Во второй банке огурцы просолились быстрее. Почему?
2. В сосуд с водой осторожно, при помощи пипетки, наливают слой раствора медного купороса.
3. На стекло насыпают кучу мелких песчинок.
4. В сосуд с водой опускают кусочек льда.
5. В чай положили кусочек сахару и размешали ложкой.

А. Наблюдается диффузия, так как выполняются все условия.
Б. Диффузии нет, так как отсутствует условие а).
В. Диффузии нет, так как отсутствует условие б).
Г. Диффузии нет, так как отсутствует условие в).
Д. Опыт отражает закон диффузии.

Выполнение учебного исследования по общему плану экспериментальной деятельности.

Лабораторная работа “Определение времени прохождения диффузии”.

Цель: определить при каких температурах, высоких или низких, диффузия происходит быстрее.

Приборы: термометр, часы.

Тела и материалы: 2 стакана; марганцовокислый калий или медный купорос; вода.

Гипотеза: предполагаем, что при высоких температурах диффузия будет происходить быстрее.

Условия успешного проведения опыта:

1. Тщательность измерений. Минимизирование погрешностей измерений.
2. Одинаковые начальные условия (по температуре и количеству воды).
3. Не производить взбалтывания воды в стаканах.

Порядок выполнения:

1. Возьмите 2 стакана с водой (200 мл) комнатной температуры.
2. Определите цену деления термометра и измерьте начальную температуру воды в стаканах.
3. Опустите в них по одинаковому количеству марганцовокислого калия.
4. Один стакан поставьте в морозильную камеру холодильника, второй — на батарею.
5. Отметьте время начала эксперимента.
6. Определите путем неоднократных измерений, через какое время марганец полностью раствориться в воде в обоих стаканах.
7. Измеряйте температуру воды через определенные промежутки времени и конечное значение температуры в обоих стаканах.

Фиксирование информации:

1. Постройте график зависимости времени прохождения диффузии от температуры.
2. Покажите на рисунках, как происходит смешивание молекул в обоих случаях. Красным цветом изобразите молекулы марганца, синим — молекулы воды.

Анализ результатов: Где вода окрашивается быстрее, в холодильнике или на батарее? Сравните время: сутки, часы, минуты, секунды.

При какой температуре диффузия происходит быстрее? Что происходит с молекулами вещества при нагревании, как изменяется их скорость и проникающая способность?

Опишите и сделайте вывод.

Используемые источники:

• В.А. Буров Фронтальные лабораторные занятия по физике в 7-11 классах.- М.: Просвещение, 1996
• А.Е. Гуревич ФИЗИКА – ХИМИЯ.- М.: Изд. Дом “Дрофа”, 2003
• А.Е. Гуревич Физика 7 класс.- М.: Издат. Дом “Дрофа”, 1997
• М.Г. Ковтунович Домашний эксперимент по физике 7-11 классы. Пособие для учителя.- М.: ВЛАДОС, 2007
• А.А. Леонович Физический калейдоскоп.- М.: Бюро Квантум, 1994
• А.В. Перышкин.Физика 7 класс.- М.: Изд. Дом “Дрофа”, 2002
• В. Шабловский Занимательная ФИЗИКА. Серия “Нескучный учебник”.- С-П.; Тригон, 1997

5.Сделайте вывод о том, где происходит диффузия быстрее: в газах или в жидкостях.

6.Проделайте опыт, описанный в номерах 3,4,5, но на этот раз смочите бумагу горячей водой.

7.В каком случае диффузия происходит быстрее: при выполнении в номерах 3,4,5 или сейчас?

8.Сделайте вывод о том, как зависит скорость диффузии от температуры.

Чем выше темпиратура, тем . происходит диффузия.

1.Представте что у вас есть волшебный телевизор. Что вы увидите в нем, рассматривая строение веществ?

2.В чем состоит явление диффузии? Знаете ли вы какие-либо проявления диффузии кроме тех, что приведены в учебнике? Если нет то разузнайте .

3.Какие физические явления напоминают ситуацию, возникшую на футбольном поле?

Ответ оставил Гость

Молекулы спирта распространяются вместе с молекулами воздуха, так как между ними проходит диффузия. Молекулы газов находятся в постоянном движении, поэтому запах распространяется.

Марганцовка — это перманганат калия( К Мn О4). При попадении в воду происходит диссоциация(сложное вещество распадается на ионы, иначе говоря растворяется).

между ионами и водой проходит диффузия. Поэтому вода окрашивается( цвет зависит от концентрации раствора. В данном случае тёмно-фиолетовый).

Молекулы газов обладают большей скоростью, чем молекулы жидкостей, следовательно, диффузия происходит быстрее в газах.

С повышением температуры активность частиц увеличивается. Чем активней частицы, тем быстрее происходит диффузия.

Рассматривая строение веществ мы увидим их структуры. Увидим связи между атомами. Увидим колибания частиц.

Диффузия — это явление прникновения частиц одного вещества в пространство между частицами другого.

Покраска чего-либо. Склеивание. Растворение чего-либо, например, сахара и др.

Ситуация напоминает диффузию.( Возможнол с нагреванием).

как можно объяснить распространение запаха духов с точки зрения молекулярного строения вещества ?

явлением диффузии, молекулы сталкиваются друг с другом, поэтому и чувствуем распространение запаха

Диффузия, взаимное проникновение.

Другие вопросы из категории

при восстановлении оксида хрома 3 массой 13.2 алюминием массой 18.3 выделился хром.Вычислите массу хрома

Читайте также

2.Вещество, структурная формула которого CH3-CH2-COOH, называется

3.Функциональная группа -OH присутствует в молекуле

4. Верны ли следующие суждения о свойствах спиртов ?

А.Молекулы спиртов содержат гидроксильные группы.

Б.В реакции этанола с уксусной кислотой образуется жир.

3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

5.Продуктами реакции фенола с натрием являются

1) фенолят натрия и воды

2) фенолят натрия и водород

3) бензол и гидроксид натрия

4) бензоат натрия и водород

6.Уксусный альдегид взаимодействует с каждым из двух веществ

7.С уксусной кислотой взаимодействует

3) нитрат магния

8.В качестве дезинфицирующего средства можно использовать

Как можно объяснить распространение запаха с точки зрения

http://files >>

Как можно объяснить распространение запаха с точки зрения молекулярного строения вещества?

Слайд 3 из презентации «Урок по физике в 7 классе Тема «Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах»»

Размеры: 720 х 540 пикселей, формат: .jpg. Чтобы бесплатно скачать слайд для использования на уроке, щёлкните на изображении правой кнопкой мышки и нажмите «Сохранить изображение как. ». Скачать всю презентацию «Урок по физике в 7 классе Тема «Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах».ppt» можно в zip-архиве размером 1812 КБ.

Похожие презентации

«Критические точки функции» — Среди критических точек есть точки экстремума. Критические точки. Но, если f’ (х0) = 0, то необязательно, что точка х0 будет точкой экстремума. Критические точки функции Точки экстремумов. Необходимое условие экстремума. Точки экстремума (повторение). Примеры. Определение.

«Расстояние от точки до прямой» — В единичном кубе A…D1 найдите расстояние от точки A до прямой B1D1. В единичном кубе A…D1 найдите расстояние от точки A до прямой A1C. В единичном кубе A…D1 найдите расстояние от точки A до прямой BD. В единичном кубе A…D1 найдите расстояние от точки A до прямой CB1. В единичном кубе A…D1 найдите расстояние от точки A до прямой B1C1.

«Колебание точки» — 3. Примеры колебаний. 8. Малое сопротивление. Свободные колебания, вызванные начальными условиями. Промежуточная ситуация. Вынужденные колебания с вязким сопротивлением. Движение является затухающим и апериодичным. Большое сопротивление. При p=k амплитуда неограниченно растет со временем. 6. Свободные колебания.

«Дефекты зрения» — Упражнения: Полезные рекомендации. Изменение с возрастом оптической силы глаза. Строение глаза. Исследование качества зрения. Вращение глазными яблоками при сомкнутых веках. Всего в школе 14,8% учащихся с дефектами зрения. изучение имеющейся литературы по вопросу «Глаз и зрение. Не читать в плохо освещённых местах, лёжа, в транспорте.

«Точка симметрии» — Симметрия в животном мире. Такая фигура обладает осевой симметрией. Параллелограмм имеет только центральную симметрию. Симметрия предметов на плоскости. Поэтому данный вид симметрии в биологии называется двусторонней или билатеральной. Такая фигура обладает центральной симметрией. Фигуры, содержащие ось симметрии.

«Ухудшение зрения» — Психиатрофигиологический фундамент ухудшения зрения. Повторить 6-8 раз. Причины ухудшения зрения. Гимнастика для глаз. Повторить 6 раз. Выполняется сидя. Быстро моргать в течение 1-2 минут. 2.Посмотрели влево: глаза смотрят на стену, а внимание ушло за левое ухо. Ухудшение зрения. 1. Голову держите прямо, не запрокидывайте.

Как можно объяснить распространение запаха с точки зрения молекулярного строения

На вопрос о механизме распространения запаха практически любQой преподаватель учебного заведения ( да и не только) ответит, что, конечно, это же диффузия. Однако ответ на этот вопрос не является таким очевидным.

Прежде всего, следует сослаться на публикацию в приложении к журналу «Квант» [1]. Там при решении задачи о механизме распространении запах в воздухе говорится о распространении запаха за счет конвекции, но в качестве альтернативы рассмотрено и влияние диффузии на этот процесс.

Попытаемся более подробно разобраться в этом вопросе. Первое, что надо сделать, это построить модель процесса распространения запаха. Начнем с диффузии в газах. ДИФФУЗИЯ (от лат. diffusio – распространение – растекание, рассеивание), движение частиц среды, приводящее к переносу вещества и выравниванию концентраций или к установлению равновесного распределения концентраций частиц данного сорта в среде.

В 1920 году Штерн ставит опыты по определению скоростей теплового движения молекул в опытах с молекулярными пучками. Эти опыты дали для наивероятнейшей скорости молекул серебра значения около 500 м/с. Совершенно ясно, что молекулы в газе не перемещаются поступательно именно с такой скоростью. Внутри вещества находится колоссальное количество молекул. Из основного уравнения МКТ

следует, что концентрация молекул газа равна

.

Рассчитаем концентрацию при нормальном атмосферном давлении и температуре 273 К.

.

Нам невозможно представить себе такое число. Это невообразимо огромная величина, в земных условиях нет такого количества счетных величин. Расстояние, на которое перемещается молекула между двумя последовательными столкновениями, называется ее длиной свободного пробега. В силу хаотичности движения прямолинейные участки траектории, по которой движется молекула, могут сильно различаться по своей длине. Поэтому говорят о средней длине свободного пробега. Длина свободного пробега обратно пропорциональна квадратному корню из концентрации молекул.

.

В воздухе школьного класса при нормальной плотности в течение 1 с молекула испытывает около 1 млрд. столкновений. При этом она постоянно меняет направление своего движения. Как же рассчитать теоретически время поступательного перемещения молекулы в одном направлении?

В какой-то мере диффузию можно уподобить броуновскому движению. Конечно, размер атомов гораздо меньше размера броуновских частиц, но нам кажется, что это не является принципиальным препятствием к проведению некоторых численных оценок.

Броуновское движение молекул подтверждает хаотический характер теплового движения и зависимость интенсивности этого движения от температуры. Впервые беспорядочное движение мелких твердых частиц, наблюдал английский ботаник Р. Броун в 1827 году, рассматривая взвешенные в воде твердые частички – споры плауна. С тех пор, движение частиц в жидкости или газе называется броуновским.

Теория броуновского движения в реальной жизни

Теория случайных блужданий имеет важное практическое приложение. Говорят, что в отсутствие ориентиров (солнце, звезды, шум шоссе или железной дороги и т.п.) человек бродит в лесу, по полю в буране или в густом тумане кругами, все время возвращаясь на прежнее место. На самом деле он ходит не кругами, а примерно так, как движутся молекулы или броуновские частицы. На прежнее место он вернуться может, но только случайно. А вот свой путь он пересекает много раз. Рассказывают также, что замерзших в пургу людей находили «в каком-нибудь километре» от ближайшего жилья или дороги, однако на самом деле у человека не было никаких шансов пройти этот километр, и вот почему.

Чтобы рассчитать, насколько сместится человек в результате случайных блужданий, надо знать величину λ, т.е. расстояние, которое человек может пройти по прямой, не имея никаких ориентиров. Эту величину с помощью студентов-добровольцев измерил доктор геолого-минералогических наук Б.С. Горобец. Он, конечно, не оставлял их в дремучем лесу или на заснеженном поле, все было проще – студента ставили в центре пустого стадиона, завязывали ему глаза и просили в полной тишине (чтобы исключить ориентирование по звукам) пройти до конца футбольного поля. Оказалось, что в среднем студент проходил по прямой всего лишь около 20 метров (отклонение от идеальной прямой не превышало 5°), а потом начинал все более отклоняться от первоначального направления. В конце концов, он останавливался, далеко не дойдя до края.

Пусть теперь человек идет (вернее, блуждает) в лесу со скоростью 2 километра в час (для дороги это очень медленно, но для густого леса – очень быстро), тогда если величина λ равна 20 метрам, то за час он пройдет 2 км, но сместится всего лишь на 200 м, за два часа – примерно на 280 м, за три часа – 350 м, за 4 часа – 400 м и т. д. Двигаясь по прямой с такой же скоростью, человек за 4 часа прошел бы 8 километров.

Далее следует вспомнить работы А. Эйнштейна и М. Смолуховского [2]. Именно они для броуновского движения получили выражение для среднеквадратичного смещения частицы вдоль произвольного направления:

,

здесь – коэффициент диффузии, t – время движения частицы. Зная коэффициент диффузии в газах D, и, задавая расстояние R, можно оценить время прохождения частицей этого расстояния.

Если для коэффициента диффузии паров спирта в воздухе взять величину D=10-5 м2/с, для расстояния R=1 м, то получим время t

5⋅104 с = 13,9 ч. Это достаточно красноречивый результат.

С другой стороны, нельзя ли рассматривать распространение запаха в условиях нарушения равновесности состояния среды (например, при наличии градиента концентрации)? Ведь согласно уравнения состояния идеального газа (1), и при наличии градиента концентрации в изотермической среде появляется градиент давления, который может привести к появлению конвекционных гидродинамических потоков внутри отдельных областей газа. В этом случае уже приходится говорить о конвекции, как основном механизме распространения запаха. Например, в условиях тепловой конвекции видно, что дым от сигарет достаточно быстро распространяется во все стороны, а не только вверх, под действием силы Архимеда, или вниз под действием силы тяжести. Правда, в этом случае речь идет о тепловой конвекции.

Перенос вещества, обусловленный одновременно молекулярной диффузией и макроскопическим движением среды (конвекцией), называется конвективной диффузией.

Конвективная диффузия может быть вызвана как действием на систему разности давлений, так и гравитационным полем. Если идет речь о сигаретном дыме, то мы имеем дело с конвективной диффузией, вызванной действием силы тяжести. В нашем случае при распространении запаха мы, вероятнее всего, имеем дело с конвективной диффузией, вызванной разностью давлений в различных частях среды. Механизм этого процесса достаточно сложен и выходит за рамки школьного курса физики.

Во второй части нашей статьи мы рассмотрим эксперимент, который был поставлен для выяснения роли конвективной диффузии в распространении запаха.

ЛПЗ по теме «Изучение диффузии и распространение запаха в воздухе» (Естествознание,1 курс)

за привлеченного слушателя на курсы профессиональной переподготовки

«Изучение диффузии и распространение запаха в воздухе».

1. выяснить, причину возникновения запахов;

2. установить, зависит ли скорость движения молекул от структуры вещества и температуры;

3. объяснить распространение запахов на основе МКТ.

Приборы: электрическая лампа;

Средства измерения: секундомер, термометр, рулетка;

Материалы : жидкости с хорошо различимыми запахами (духи, освежитель воздуха, лак для волос).

Запах является свойством какого-либо вещества. В воздухе различные запахи распространяются за счёт явления под названием диффузия (подобно распространению, смешению одной жидкости в другой). Ощущение запахов человеком непосредственно связано с частицами веществ, которые испускают данные запахи. Человек может воспринимать до 400 тысяч различных запахов . Запахи не классифицируют, а называют их именем того вещества, которое их испускает (например: «запах духов», «запах цветов», «запах еды» и т.д.). Орган обоняния располагается в самой верхней части полости носа и площадь его поверхности, практически у каждого человека, не превышает 5см 2 . Чтобы хорошо почувствовать конкретный запах, то сделайте несколько подряд коротких, но резких вдохов. Это связано с тем, что при таких вдохах воздух вихревыми движениями хорошо доходит до органа обоняния и запах который он в себе несёт, ощущается в достаточной степени сильно.

Одорология — наука о запахах. Различают несколько направлений одорологии: медицинская, криминалистическая, психологическая.

Термин «запах» имеет два значения:

термин определяет свойство материальных объектов — физических тел животного, растительного и минерального происхождения, заключающееся в непрерывном отделении (испарении) во внешнюю среду молекул данного объекта, которые вместе с воздухом попадают в обонятельный орган и воздействуют на него. По характеру этого свойства устанавливают скорость испарения и классифицируют вещества на летучие и обычные.

термин «запах» определяет субъективное восприятие (отображение), возникающее у человека вследствие взаимодействия частиц пахучего вещества с обонятельными рецепторами.

1.При выполнении работы используйте жидкости, пары которых имеют хорошо различимый запах. Встаньте в конце помещения. Попросите вашего помощника распылить небольшую порцию освежителя воздуха. Засеките время, за которое запах распространится до вас.

2. Проветрите помещение, дождавшись понижения температуры на 2-3 0 С по сравнению с предыдущим опытом. Повторите опыт еще раз.

3. Проветрите помещение и распылите освежитель около включенной настольной лампы.

4. Повторите опыты с парами другой жидкости.

5. Сравните время, требующееся для распространения запаха во всех случаях.

6. Рассчитайте скорость распространения запаха по формуле Ѵ =

7. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

около включенной лампы

около включенной лампы

около включенной лампы

8. Запахи, как известно, ощущаются на довольно большое расстояние. Чем это объясняется? 9. Сделайте вывод о зависимости скорости движения молекул разных веществ.

1 ). Какое явление отвечает за перенос запахов?

2 ). Как передаются запахи?

3 ). Что влияет на интенсивность распространения запахов?

4 ). Возникает ли диффузия в жидкостях и твердых телах?

Работа по тексту «Диффузия».

Внимательно прочитайте текст по теме « Диффузия». После прочтения текста Вам необходимо ответить на вопросы, решить качественные задачи и выполнить экспериментальное задание.

Слово диффузия происходит от латинского « diffusio » — распространение, растекание или « diffundere » — распространять. Диффузия — процесс взаимного проникновения молекул или атомов одного вещества между молекулами или атомами другого, приводящий к самопроизвольному выравниванию их концентраций по всему занимаемому объёму.

Следовательно, диффузия является опытным доказательством того, что все тела состоят из атомов или молекул с межмолекулярными промежутками, которые находятся в непрерывном беспорядочном движении. Причина диффузии — это непрерывное и беспорядочное движение частиц вещества. При диффузии частицы одного вещества проникают в промежутки между частицами другого вещества, и вещества перемешиваются.

Диффузия может происходить и в газах, и в жидкостях, и в твердых телах. Наиболее быстро диффузия происходит в газах (именно поэтому так быстро распространяется запах в воздухе). В жидкостях диффузия происходит медленнее, чем в газах. Это объясняется тем, что молекулы жидкости расположены значительно гуще, и потому «пробираться» через них значительно труднее. Медленнее всего диффузия происходит в твердых телах. В одном из проводимых опытов, гладко отшлифованные пластины свинца и золота положили одна на другую и сжали грузом. Через пять лет золото и свинец проникли друг в друга на 1 мм. Скорость протекания диффузии увеличивается с ростом температуры.

Диффузия имеет большое значение в процессах жизнедеятельности человека, животных и растений. Например, именно благодаря диффузии кислород из легких проникает в кровь человека, а из крови — в ткани. Природный горючий газ, который используют в домах для приготовления пищи, не имеет ни цвета, ни запаха. Поэтому трудно было бы сразу заметить утечку газа, распространяющегося очень быстро по всему помещению за счет диффузии. При определенном соотношении газа с воздухом в закрытом помещении образуется смесь, которая может взорваться, например, от зажженной 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 утечка газа.

Первое количественное описание процессов диффузии было дано немецким физиологом

А. Фиком в 1855 году.

1. Объясните, как распространяется запах духов в комнате. Что доказывает это явление?

2. Что такое диффузия?

3. Опишите опыт, в котором наблюдают диффузию жидкостей.

4. Что является причиной диффузии?

5. Одинаково ли быстро протекает диффузия в газах, жидкостях и твердых телах? Приведите примеры.

Работа по тексту «Запахи»

Внимательно прочитайте текст по теме « Запахи». После прочтения текста Вам необходимо ответить на вопросы, решить качественные задачи и выполнить экспериментальное задание.

Почти 2000 лет назад античный учёный, поэт и философ Тит Лукреций Кар полагал, что в носовой полости есть крошечные поры разных размера и формы. Каждое пахучее вещество, рассуждал он, испускает крошечные молекулы при­сущей ему формы. Запах воспринимается, когда эти молекулы входят в поры обонятельной полости. Распознавание каждо­го запаха зависит от того, к каким порам эти молекулы под­ходят.

В 1756 г. М. В. Ломоносов в работе «Слово о происхождении света, новую теорию о цветах представляющее» выдвинул мысль о том, что окончания нервных клеток побуждают коле­бания частиц материи. В этом произведении он написал о «коловратных» (колебательных) движениях частиц эфира как возбудителях органов чувств: зрения, вкуса и обо­няния.

За последнее столетие было предложено около 30 теорий, авторы которых пытались объяснить природу запаха, его за­висимость от свойств пахучего вещества. В настоящее время удалось установить, что у природы запаха, как и у природы света, двойственный характер: корпускулярный (зависящий от структуры пахучего вещества) и волновой.

Согласно гипотезе швейцарского химика Леопольда Ружички, выдвинутой им еще в 1920г., пахучие вещества, попав в нос, прежде всего распространяются в жидкости, покрывающей обонятельную область. Затем они вступают в связь с особыми химическими веществами — осмоцепторами (захватывающими запах). Каждый из осмоцепторов «ведает» только определенными группами атомов. Возникшие в результате новые вещества и воздействуют на нервные окончания. Сами же они (новые вещества) так нестойки, что очень быстро распадаются. Этим и объясняется, почему запах «не задерживается». Когда запах очень сильный, постепенно все осмоцепторы оказываются захваченными молекулами пахучего вещества и запах вообще перестает восприниматься — так мы привыкаем, адаптируемся даже к сильным и стойким запахам.

Некоторые одинаковые молекулы обладают различными запахами, т. е. основную роль играет геометрическая форма молекул пахучего вещества. В 1952 г. Дж Эймур объяснил это тем, что на обо­нятельных волосках носовой полости находятся лунки пяти основных форм, воспринимающие пять запахов (камфарный, мускусный, цветочный, мятный, эфирный) соответственно. Когда в лунку входит молекула пахучего вещества, близкая ей по конфигурации, тогда и ощущается запах. Таким образом, умозрительный вывод Лукреция оказался на­учно обоснованным. Имеются ещё два основных запаха — ос­трый и гнилостный, но их восприятие связано не с формой лунок, а с различным отношением к электрическим зарядам оболочки, покрывающей окончание обонятельных нервов. Все существующие запахи могут быть получены смешиванием приведённых семи запахов в соответствующих сочетаниях и пропорциях.

По современным данным, молекулы пахучих веществ поглощают и испускают волны длиной от 1 до 100 мкм, а тело человека при нормальной температуре поглощает и испускает волны длиной от 4 до 200 мкм. Наиболее важны электромагнитные волны, имеющие длину от 8 до 14 мкм, что соответствует длине волн инфракрасной части спектра. Поглощение действия пахучих веществ достигается ультрафиолетовыми лучами и поглощением инфракрасных лучей. Ультрафиолетовые лучи убивают многие запахи, и этим пользуются для очищения воздуха от ненужных ароматов.

Изучение спектра запахов даёт основание считать, что запахи имеют физическую природу. Согласно данным о длине волны, можно приблизительно указать место, где располагаются запахи в инфракрасной и ультрафиолетовой областях шкалы электромагнитных излучений. Таким образом, мысль Ломоносова о «коловратных» движениях частиц эфира как возбудителях органов чувств нашла научное подтверждение.

Приведённые теории дали возможность создать приборы, способные «обонять» букеты запахов, определять сорта вин, кофе, табака, различных пищевых продуктов и т. д. Характеристику каждого запаха можно теперь записывать и воспроизводить с помощью различных технических устройств.

Семь цветов спектра, семь простых звуков и семь компонентов запаха — вот из чего слагается всё многообразие цветов, звуков и запахов. Значит, есть общие закономерности в зрительных, вкусовых, обонятельных ощущениях, т. е. можно получить аккорд не только звуковой и цветовой, но и запаховый.

1. В чем заключается связь между запахом вещества и его строение?

2. Как воспринимается запах человеком? От чего зависит распознавание каждо­го запаха?

3. Как объясняется привыкание человека к стойким и сильным запахам?

4.Рассмотрите внимательно таблицу и приведите примеры запахов в повседневной жизни.

5.Как с точки зрения физики можно объяснить запахи?

Как можно объяснить распространение запаха с точки зрения молекулярного строения

2. Какое значение имеет диффузия в природе? Приведите примеры

, которое
никогда не прекращается.
3.

Атомы или молекулы вещества взаимодействуют друг с другом силами притяжения и
отталкивания, которые зависят от расстояний между частицами.
2) Диффузия играет огромную роль в природе, в быту человека и в технике. Диффузионные процессы могут оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на жизнедеятельность человека и животных. Примером положительного воздействия является поддержание однородного состава атмосферного воздуха вблизи поверхности Земли. Диффузия играет важную роль в различных областях науки и техники, в процессах, происходящих в живой и неживой природе. Она оказывает влияние на течение химических реакций и определяет кинетику этих процессов. Избыток углекислого газа в атмосфере опасен для живого мира Земли, нарушает круговорот углерода в природе, приводит к образованию кислотных дождей.

Задание № 1

Скачать
презентацию

Задание № 2 >>

Задание № 1. 1. Откройте на короткое время пробирку с ватой, смоченной спиртом. Что вы почувствовали? 2. Как можно объяснить распространение запаха спирта с точки зрения молекулярного строения вещества?

Слайд 7 из презентации «Диффузия 7 класс». Размер архива с презентацией 773 КБ.

Физика 7 класс

«Физика 7 класс Сила трения» — 1. Трение покоя. Учитель физики Кривошеева ВП. v. СИЛА ТРЕНИЯ 7 класс. Сила трения. 3. Воздушная подушка. Виды трения: F. Сила трения удерживает брусок на наклонной плоскости. Сила трения направлена против движения тела. МОУ- Ивановская средняя общеобразовательная школа Баганского района Новосибирской области. Тр. 2. Притяжение молекул соприкасающихся тел. Уменьшение трения: Увеличение трения. 1. Смазка.

«Сила трения 7 класс» — Трение покоя – сила между покоящимися друг относительно друга телами. Виды сухого трения. При движении твердых тел в жидкостях возникает сила вязкого трения. Сила трения. Трение в природе. Физика 7 класс. Обозначение: Fтр Единица измерения: Н.

«Задачи на давление» — Давление. 10. Дано: 4. g= 10 Н/кг. Уменьшить силу. Измерим линейкой длину и ширину бруска. Давление =. План выполнения: С помощью динамометра измерим вес бруска. 2. Цель урока: ввести понятие о давлении, как одной из характеристик взаимодействия.

«Инерция 7 класс» — Исправь ошибки. Урок физики в 7 классе. С самолета сброшен груз. Инерция. Начало движения. Зачем зажигают при торможении красные огоньки? Инэрцыя.

«Физика 7 класс Механическая работа» — 2. Условия, при которых работа не равна нулю. Сила тяжести. Шайба скользит по льду. Какие типы сил Вам известны? А=Fтяж·h. В гору семеро тащат, а с горы и один толкает. A

Бубликова Е.В. Экспериментальные задания для индивидуальной и групповой работы

Бубликова Е.В. Экспериментальные задания для индивидуальной и групповой работы учащихся на уроках физики. 6 класс // Фiзiка. – 2014. – № 1. — С. 20-21.

Результативность любого урока зависит от активности самих учащихся, которая во многом определяется их интересом к предмету. Как же сформировать у учащихся интерес к физике?
Для этого необходимо:

• обеспечивать участие ребят как в коллективной, так и в индивидуальной познавательной деятельности;
• создавать на уроках условия для «переоткрытия» учащимися физических законов;
• создавать предпосылки для репродуктивной и творческой деятельности учащихся в зоне их ближайшего развития;
• организовывать ситуации успеха для каждого ученика.

Так как современный педагог должен не столько передавать информацию, сколько организовывать процесс учения школьников, необходимо создавать в классе условия для проявления активности в образовательном процессе. С этой целью мною разработаны материалы для поурочных экспериментальных заданий по физике (6-9 классы), при выполнении которых учащимися решаются задачи их познавательной мотивации и качества знаний по физике. Предлагаем коллегам апробированные на уроках задания, которые по большей части связаны с проведением учащимися экспериментов.

Тема: Гипотеза о дискретном строении вещества. Наблюдения, подтверждающие дискретное строение вещества

Задача учителя: подвести учащихся к пониманию того, что тела не являются сплошными, что они состоят из отдельных частичек, между которыми есть промежутки.
Задание 1: Измерив первоначально объёмы однородных жидкостей в двух стаканах, перелейте жидкости в третий стакан. Измерьте объём смешанных однородных жидкостей.
Оборудование: два стакана с водой, пустой стакан большей ёмкости, мензурка.
Вопрос: Чему равен конечный объём смешанных однородных жидкостей?

Задание 2: Измерьте первоначальные объёмы жидкости в стакане и соли. Смешайте соль с водой. Измерьте объём полученного раствора.
Оборудование: стакан с водой, соль, мензурка, пустой стакан.
Вопросы: Чему равен суммарный объём разнородных веществ? Как объяснить результат опыта?

ШКАТУЛКА КАЧЕСТВЕННЫХ ЗАДАЧ ПО ФИЗИКЕ
СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА, МОЛЕКУЛЫ, ДИФФУЗИЯ

Дидактические материалы по физике для учащихся, а также их родителей 😉 и, конечно же, для творческих педагогов. Для тех, кто любит учиться! Вашему вниманию 40 качественных задач по физике на тему: «Строение вещества, молекулы, диффузия». Сопроводим задачи познавательными примечаниями и комментариями – для любознательных к некоторым задачам дадим развёрнутые ответы 😉 И… по традиции зелёных страничек побалуем себя шедеврами мировой живописи…

Задача №1
Кто первый экспериментально обнаружил движение молекул?

Ответ: В 1827 году британский ботаник Роберт Броун, исследуя пыльцу со своих цветов под микроскопом, установил, что плавающие в воде пыльцевые зёрна двигаются непрерывно и хаотически. Броун был настоящим учёным и, столкнувшись с непонятным, добросовестно исследовал открытое явление. Он обнаружил, что в горячей воде частицы скачут быстрее чем в холодной. Убедился в том, что путь их абсолютно случаен и не зависит от лондонских кебов, громыхающих по мостовой…

Задача №2
Почему и как броуновское движение взвешенных частиц зависит от их размеров?

Ответ: Ещё Роберт Броун заметил, что наблюдаемые в микроскоп очень малые частицы, взвешенные в жидкости, находятся в состоянии непрерывного беспорядочного движения и, чем меньше частица, тем интенсивнее она движется. Причина броуновского движения точно установлена: непрерывно и хаотично движущиеся молекулы жидкости ударяют со всех сторон по крупинкам твёрдого тела и приводят их в беспорядочное движение. Чем меньше масса крупинки, тем быстрее она движется, и наоборот. Таким образом броуновское движение крупинок обусловлено движением молекул жидкости.

Роберт Броун (Robert Brown; 1773–1858) – британский ботаник, морфолог и систематизатор растений. Всю свою жизнь Роберт Броун был уверен, что его след останется в истории благодаря ботаническим заслугам. Но… едва ли это не единственный ботаник, прочно вошедший в историю физики.
Стивен Пирс (Stephen Pearce; 16.11.1819–31.01.1904) – британский живописец-портретист.

Задача №3
Если рассматривать в микроскоп каплю сильно разбавленного молока, то можно увидеть, что плавающие в жидкости мелкие капли масла непрерывно движутся. Объясните это явление. Почему при повышении температуры молока движение их ускоряется?

Ответ: Потому что молекулы жидкости движутся непрерывно и беспорядочно, а с повышением температуры скорость их движения возрастает.

Задача №4
В какой среде при одной и той же температуре броуновское движение происходит интенсивнее в капле воды или в капле масла?

Ответ: В воде, как менее вязкой среде.

Задача №5
Чем объяснить распространение в воздухе запахов бензина, духов, лака и других пахучих веществ?

Ответ: Запах пахучих веществ распространяется обычно благодаря конвекции, в совершенно спокойной атмосфере распространение запахов обусловлено диффузией, связанной с беспорядочным движением молекул.

Задача №6
«Старуха Изергиль», 1895 г., Максим Горький
Максим Горький (28.03.1868–18.06.1936) – русский писатель, прозаик, драматург. Один из самых значительных и известных в мире русских писателей и мыслителей.
«…Воздух был пропитан острым запахом моря и жирными испарениями земли, незадолго до вечера обильно смоченной дождём. Ещё и теперь по небу бродили обрывки туч, пышные, странных очертаний и красок, тут – мягкие, как клубы дыма, сизые и пепельно-голубые, там – резкие, как обломки скал, матово-чёрные или коричневые…»
Сколько разных воспоминаний, ярких незабываемых эмоций, связано у многих из нас с морем! С чем сравнить особый неповторимый запах моря? И какое пояснение с точки зрения физики при этом Вы можете сделать?

Айвазовский Иван Константинович (Ованнес Айвазян; 29.07.1817–02.05.1900) – всемирно известный русский художник-маринист, баталист, коллекционер, меценат.

Для любознательных: С поверхности морей и океанов непрерывно испаряется вода. Вместе с ней в атмосферу ежегодно поступает несколько сотен тысяч тонн йода, некоторое количество борной кислоты, фосфатов и, очевидно, других химических веществ. Во время сильных ветров чёткая граница между поверхностью моря и атмосферой разрушается. Ветер вместе с брызгами и пеной уносит соль, гумус, детрит, которые потом частично выпадают на суше и… вместе с йодом принимают участие в создании неподражаемой симфонии запаха моря… А дирижируют этим волшебным оркестром конвекция и диффузия.

§ Цвет моря и цвет морской волны на зелёной страничке «Путешествие по зелёному цвету», а также – оттенки зелёного цвета в красках и цифрах 😉
§ Россыпь морских пейзажей в лунном свете Ивана Константиновича Айвазовского на зелёной страничке «Луна в живописи» и… некоторые интересные подробности о видимых размерах Луны 😉

Задача №7
Если в одном конце комнаты пролить некоторое количество пахучей и летучей жидкости, то через несколько секунд её запах будет ощущаться в другом конце комнаты. Не противоречит ли этот факт тому, что средняя скорость молекул газа при комнатной температуре больше скорости пули и составляет несколько сотен метров в секунду?

Задача №8
Чем отличается движение одной и той же молекулы в воздухе и в вакууме?

Ответ: В вакууме молекула двигается равномерно и прямолинейно. В воздухе, вследствие столкновений с другими молекулами, та же молекула движется по ломаной зигзагообразной линии с изменяющейся скоростью.

Задача №9
Если смешать равные объёмы ртути и воды, а затем – спирта и воды, то в первом случае получится удвоенный объём смеси, а во втором – меньше удвоенного объёма. Почему?

Ответ: Молекулы спирта и воды взаимно проникают в имеющиеся между ними промежутки и вступают в химическое взаимодействие. Вследствие этого объём смеси воды и спирта меньше, чем сумма первоначальных объёмов.

Задача №10
Почему газы легче сжимаются, чем твёрдые тела и жидкости?

Задача №11
Масло, помещённое в прочный стальной цилиндр и подвергнутое огромному давлению в десятки тысяч атмосфер, проступает наружу сквозь стенки цилиндра. О чём говорит этот опыт?

Ответ: Опыт свидетельствует о наличии межмолекулярных промежутков в веществе стенок цилиндра – расстояние между атомами железа в кристаллической решетке стали больше размера молекул масла.

Задача №12
Одинаковы ли размеры и состав молекул горячей и холодной воды, а также молекул льда?

Задача №13
Почему в газах и жидкостях диффузия протекает быстрее, чем в твёрдых телах?

Задача №14
Какие физические процессы играют ведущую роль при приживании привоя к дикому дереву?

Петер Мёрк Мёнстед (Peder Mork Monsted; 10.12.1859–20.06.1941) – датский живописец, признанный мастер пейзажа, представитель «золотого века» датской живописи.

Задача №15
Поясните на каком явлении основана внекорневая подкормка рассады и плодовых деревьев путём опрыскивания их листьев.

Ответ: На явлении диффузия. Диффузионный обмен сквозь поверхность листьев растений выполняет функцию не только дыхания, но, частично, и питания. Дополнить ответ на этот вопрос можно словами великого русского физиолога Климента Аркадьевича Тимирязева из его монументальной работы «Жизнь растений», опубликованной в 1898 году. «Будем ли мы говорить о питании корня за счёт веществ, находящихся в почве, будем ли говорить о воздушном питании листьев за счёт атмосферы или питании одного органа за счёт другого, соседнего, – везде для объяснения мы будем прибегать к тем же причинам: диффузия».

Задача №16
На каком явлении основана засолка овощей, грибов, рыбы и других продуктов?

Георг Флегель (Georg Flegel; 1566–1638) – немецкий художник, основатель немецкой школы натюрморта.

Задача №17
На каком явлении основано вымачивание солёной сельди? Объясните, как происходит переход соли из сельди в воду.

Ответ: Вымачивание солёной сельди основано на явлении диффузии. Молекулы соли в растворе распадаются на ионы, а ионы в результате процесса диффузии перемещаются в воду, обмениваясь местами с ионами воды.

Задача №18
Чтобы огурцы продолжительное время оставались малосольными, рассол с огурцами необходимо хранить в холодном помещении – погребе или холодильнике. Почему?

Задача №19
Рассохшиеся дубовые бочонки, в которых намереваются засаливать огурцы, предварительно опускают на некоторое время в чан с горячей водой, после чего щели в бочонках исчезают. Поясните физическую суть этой процедуры.

Задача №20
«Трое в лодке, не считая собаки», 1889 г., Джером Клапка Джером
Перевод с английского Михаила Александровича Салье
«…Из прочих вещей Джордж предложил взять для первого завтрака яйца с ветчиной, которые легко приготовить, холодное мясо, чай, хлеб с маслом и варенье. Для второго завтрака он рекомендовал печенье, холодное мясо, хлеб с маслом и варенье, но только не сыр. Сыр, как и керосин, слишком много о себе воображает. Он хочет захватить для себя всю лодку. Он проникает сквозь корзину и придаёт всему привкус сыра. Вы не знаете, что вы едите, – яблочный пирог, сосиски или клубнику со сливками. Всё кажется вам сыром. У сыра слишком много запаха…»
Благодаря какому физическому явлению сыр может «захватить для себя всю лодку»? Впрочем, за российским и адыгейским сыром в холодильнике я такой бурной деятельности не замечала, а вот за рыбными блюдами и морепродуктами такое захватническое поведение очень даже водится 😉 и потому хранить их необходимо в герметичной посуде, а ещё лучше в отдельной секции холодильника.

Для любознательных: Отличительной особенностью многих сортов сыра являются их ароматы, иногда настолько экстравагантные, что неподготовленного и неискушённого сырными изысками человека, могут сбить с ног и довести до полуобморочного состояния… Однако, самое интересное, что наиболее запашистые и отвратительно выглядящие сыры имеют настолько обворожительный вкус, что описывать его лучше стихами… Самое знаменитое описание ароматов сырной лавки можно найти в романе «Чрево Парижа» Эмиля Золя.

Эдвард-Жан Дамбрж (Edward-Jean Dambourgez; 14.11.1844–15.01.1931) – французский живописец, гравёр.

«Чрево Парижа», 1873 г., Эмиль Золя
Перевод с французского Надежды Марковны Гнединой
«…Вокруг них воняли сыры. На обеих полках вдоль задней стены тянулись огромные масляные холмы; бретонское масло выпирало из корзин; покрытые полотном, пучились глыбы нормандского, похожее на скульптурные этюды животов, завёрнутые в мокрые тряпки; другие, початые куски масла, которым с помощью широких ножей придали форму остроконечных утёсов, изрезанных ложбинами и трещинами, были точно выветривающиеся горные вершины, позолоченные бледным осенним закатом. Меловая белизна яиц в корзинах под красным, с серыми прожилками, мрамором прилавка дополняла картину; сырки, называемые «затычками», уложенные верхушка к верхушке в ящиках с соломой, и гурнейские сыры, плоские, как медали, сливались в более тёмные полосы, тронутые зеленоватыми тонами. Но больше всего скопилось сыров на прилавке. Здесь, рядом с фунтовыми брусками масла, завёрнутыми в листья свеклы, раскинулся громадный, словно рассечённый топором сыр канталь; далее следовали: головка золотистого честера, головка швейцарского, подобная колесу, отвалившемуся от колесницы варвара; круглые голландские сыры, напоминавшие отрубленные головы с запёкшимися брызгами крови; они кажутся твёрдыми, как черепа, почему голландский сыр и прозвали «мёртвой головой». Пармезан, затесавшийся между грудами этой сырной массы, добавлял к ней свой душок. У трёх головок бри, лежавших на круглых дощечках, были меланхолические физиономии угасших лун; две из них, уже очень сухие, являли собой полнолуние; а третья была луной на ущербе, она таяла, истекая белой жижей, образовавшей лужицу, и угрожала снести тонкие дощечки, с помощью которых тщетно пытались сдержать её напор. Порсалю, похожие на античные диски, носили клеймо с фамилией фабриканта. Романтур в серебряном фольговом платье казался куском нуги или сладким сырком, ненароком попавшим в гущу этой едкой массы, охваченной брожением. А рокфоры под стеклянными колпаками, рокфоры тоже тщились казаться знатными господами; физиономии у них были нечистые и жирные, испещрённые синими и жёлтыми жилками, как у богачей, больных постыдной болезнью от излишнего пристрастия к трюфелям; жёсткие, сероватые сырки из козьего молока, те, что лежали рядом на блюде и были величиной с детский кулак, напоминали камушки, которые катятся из-под копыт козла-вожака, когда он мчится впереди стада по извилистой горной тропинке. Затем в общий хор вступали самые духовитые сыры: палевые мондоры, отдающие сладковатой тухлинкой; более острые, очень толстые труа с помятыми боками, вносившие в общий смрад затхлость сырого погреба; камамбер, пахнущий залежалой дичью, невшательские, лимбургские, марольские сыры, понлевеки, квадратные и зловонные, – и своеобразный запах каждого из них врывался резкой нотой в насыщенную до тошноты мелодию смрада; были там и ливаро, окрашенные в красный цвет, от которых дерёт в горле, как от паров сернистой кислоты; и, наконец, на самом верху поместился оливе, прикрытый листьями орешника, – так крестьяне забрасывают ветками падаль на краю поля, разлагающуюся на солнце. Сыры плавились от полуденного зноя; плесень на их корке таяла, лоснилась, отливая великолепными медными тонами – красными и зеленовато-синими, походя на плохо затянувшиеся раны; а тёплый ветер шевелил под листьями отставшую кожу оливе, и она медленно и тяжело вздымалась, точно грудь спящего человека; волна жизни проникла в один из ливаро, и он разродился кучей червей, выползших из размытой в нём щели. А сыр жероме с анисом, покоившийся в своей тонкой коробке за весами, до того вонял, что мухи попадали кругом на красный мрамор с серыми прожилками…»

Задача №21
Почему сливки на молоке быстрее отстаиваются в холодном помещении, чем в тёплом?

Ответ: При низкой температуре частицы жира менее подвержены влиянию окружающих молекул, так как скорости их движения меньше, они легко «слипаются», притягиваясь друг к другу.

Задача №22
Почему не следует мокрую ткань, окрашенную в тёмный цвет, оставлять на длительное время в соприкосновении с белой тканью?

Ответ: Молекулы краски диффундируют на белую ткань и окрасят её.

Задача №23
Бросьте в воду кристаллик марганцовки. Через некоторое время вокруг него образуется фиолетовое облачко. Объясните явление.

Ответ: Вещество, растворяясь, диффундирует в воде, окрашивая её фиолетовым цветом.

Задача №24
В минуту опасности некоторые головоногие выбрасывают перед раззявленной пастью хищника «чернильную бомбу» – струю тёмноокрашенной жидкости. Чернила расплываются в воде густым облаком, и под прикрытием «дымовой завесы» моллюск более или менее благополучно удирает, оставляя врага блуждать в потёмках. Почему через некоторое время пространство, заполненное этой жидкостью, даже в спокойной воде становится прозрачным?

Головоногие: стайка кальмаров (Ommastrephes sloaneipacificus); осьминог (Octopus vulgaris); россия (Rossia glaucopis); каракатица (Sepia officinalis).
Кондаков Николай Николаевич (1908–1999) – российский художник-анималист, зоолог и путешественник.

Для любознательных: «…В чернилах головоногих содержится органическая краска из группы меланинов, близкая по составу к пигменту, которым окрашены наши волосы. Оттенок чернил не у всех головоногих одинаков: у каракатиц он сине-чёрного тона (в сильном разведении цвета «сепии»), у осьминогов – чёрный, у кальмаров – коричневый. Чернила вырабатывает особый орган – грушевидный вырост прямой кишки. Его называют чернильным мешком. Не всё содержимое чернильного мешка выбрызгивается за один раз. Обыкновенный осьминог может ставить «дымовую завесу» шесть раз подряд, а через полчаса уже полностью восстанавливает весь израсходованный запас чернил. Красящая способность чернильной жидкости необычайно велика. Каракатица за пять секунд окрашивает извергнутыми чернилами всю воду в баке вместимостью в 5,5 тысяч литров. А гигантские кальмары извергают столько чернильной жидкости, что морская вода мутнеет на протяжении сотни метров!»
«Класс Головоногие моллюски (Cephalopoda)», 1968 г.,
Игорь Иванович Акимушкин

Задача №25
Почему дым от костра, по мере его подъёма перестаёт быть видимым даже в безветренную погоду?

Ответ: Частички дыма и молекулы воздуха смешиваются благодаря конвекции и диффузии. При этом концентрация частичек дыма непрерывно уменьшается и он становится невидимым.

Задача №26
Детские воздушные шарики обычно наполняют гелием. Почему они уже через сутки шарики теряют упругость, сморщиваются и перестают подниматься?

Ответ: Гелий диффундирует сквозь оболочку шара.

Задача №27
В воде рек, озёр, и других водоёмов содержатся молекулы газов, входящих в состав воздуха. Благодаря какому явлению попадают эти молекулы в воду? Почему они проникают до дна водоёма? Опишите, как происходит при этом перемешивание воздуха с водой?

Для любознательных: Большую роль играют диффузионные процессы в снабжении кислородом природных водоёмов. Кислород попадает в более глубокие слои воды в стоячих водах за счёт диффузии через их свободную поверхность. Поэтому нежелательны всякие ограничения свободной поверхности воды. Так, например, листья или ряска, покрывающие поверхность воды, могут совсем перекрыть доступ кислорода к воде и привести к гибели её обитателей. По этой же причине сосуды с узким горлом непригодны для использования в качестве аквариума.

Волков Ефим Ефимович (23.03.1844–17.02.1920) – русский живописец – пейзажист, член Товарищества передвижных художественных выставок, действительный член и академик Императорской Академии художеств.

Поленов Василий Дмитриевич (01.06.1844–18.07.1927) – русский художник, мастер исторической, пейзажной и жанровой живописи, педагог.

Задача №28
При каких процессах и как происходит диффузия в организме человека и животных? Подготовьте на эту тему развёрнутое сообщение.

Задача №29
Ингаляция – метод введения лекарственных средств, основанный на вдыхании газа, пара или дыма. Ингаляция бывает естественной, например, в соляных пещерах, на морских курортах или в лесу (вдыхание фитонцидов) и искусственной, с применением специальных устройств-распылителей – ингаляторов. На каком физическом явлении основан этот метод введения лекарственных средств? И что такое фитонциды?

Для любознательных: Фитонциды – образуемые растениями биологически активные летучие вещества, убивающие или подавляющие рост и развитие бактерий, микроскопических грибов, простейших… Гектар соснового бора выделяет в атмосферу около 5 килограммов летучих фитонцидов в сутки, а можжевелового леса – около 30 килограммов! Сосновые фитонциды губительны для палочки Коха – возбудителя туберкулёза; фитонциды пихты убивают коклюшную палочку; фитонциды берёзы поражают микроб золотистого стафилококка…

Шишкин Иван Иванович (25.01.1832–20.03.1898) – русский живописец-пейзажист, академик, профессор, руководитель пейзажной мастерской Императорской Академии художеств, один из членов-учредителей Товарищества передвижных художественных выставок.

§ Картина «Утро в сосновом лесу» на зелёной страничке «Времена года: Весна». Потаённый уголок дремучего соснового леса в исполнении Ивана Ивановича Шишкина и медвежье семейство в исполнении Константина Аполлоновича Савицкого.

Задача №30
Объясните явление процесса цементации стали – получение твёрдой закалённой «корки» на поверхности изделия из мягкой стали.

Ответ: При прокаливании стальных изделий в смеси из угля и различных солей атомы углерода диффундируют в поверхностный слой металла. Это способствует повышению прочности изделия.

Задача №31
В технике применяют способ холодной «приварки» металлов. Для этого накладывают одну железную деталь на другую, сильно их сжимают и, получают очень прочное соединение. Что происходит в процессе холодной «приварки» металлов?

Ответ: При сильном сжатии происходит размягчение поверхностей изделий, сопровождающееся взаимной диффузией частиц, силы сцепления становятся настолько значительными, что обеспечивают прочное соединение изделий.

Задача №32
В чём состоит процесс окрашивания твёрдых тел красителями?

Задача №33
Почему на классной доске пишут мелом, а не куском белого мрамора? Что можно сказать о взаимодействии между частицами этих веществ? Почему частицы мела не отпадают от поверхности доски?

Ответ: Силы притяжения между молекулами мела слабее, чем между молекулами мрамора, и, когда мы пишем мелом на доске, частички мела отслаиваются и остаются на доске, удерживаясь на ней благодаря силам межмолекулярного сцепления.

Богданов-Бельский Николай Петрович (08.12.1868–19.02.1945) – русский художник-передвижник, академик живописи.

Задача №34
Для уменьшения силы трения между соприкасающимися поверхностями их шлифуют и полируют. Однако после тщательной полировки сила трения начинает снова увеличиваться. Объясните причину этого явления.

Ответ: Увеличиваются силы межмолекулярного сцепления.

Задача №35
Чтобы плотно закрыть стеклянный флакон, пользуются притёртыми пробками, например, флаконы с дорогими духами. Пробку и часть горлышка флакона гладко отшлифовывают в том месте, где они соприкасаются. На чём основано применение притёртых пробок?

Задача №36
Чем объясняется, что пыль не спадает даже с поверхности, обращённой вниз?

Ответ: Частички пыли удерживаются на поверхности силой взаимного притяжения молекул.

Задача №37
Для чего при складывании полированных стёкол между ними кладут бумажные ленты?

Ответ: Чтобы стёкла не слипались под действием сил взаимного притяжения молекул.

Задача №38
Почему нельзя соединить в одну две деревянные линейки, плотно приложив их друг к другу?

Ответ: Вследствие неровностей поверхностей приложенных друг к другу линеек образуется малое количество точек соприкосновения, где проявляются силы молекулярного притяжения.

Задача №39
Важнейшим фактором в процессе образования карстовых пещер является диффузия углекислого газа из воздуха в воду. Для образования пещеры необходимо достаточное количество водных осадков и удачная форма рельефа. Встречаются карстовые пещеры только там, где залегает: известняк, доломит, мел, а также гипс и каменная соль. Почему?

Ответ: Известняк, доломит, мел, гипс и каменная соль – горные породы, легко размываемые водой. Известняк очень плохо растворяется чистой дистиллированной водой. Растворимость его повышается в несколько раз, если в воде присутствует растворённый углекислый газ, а он всегда присутствует в природной воде благодаря диффузии. Однако и при этом известняк слабо растворяется в воде по сравнению с гипсом или солью. Но…, это положительно сказывается на образовании протяжённых карстовых пещер, поскольку гипсовые и соляные пещеры не только быстро образуются, но и быстро разрушаются.

Карл Хаш (Carl Hasch; 08.11.1834–04.01.1897) – австрийский живописец-пейзажист.

Для любознательных: Размывая горные породы, вода не только выносит их частицы наружу, образуя пустоты, она создаёт роскошные пещерные украшения: сталактиты, сталагмиты, сталагнаты… Возникают они в результате выпадения в осадок углекислого кальция при удалении из насыщенной им воды углекислого газа. Сталактиты и сталагмиты нарастают слоями, в разрезе на них заметны концентрические узоры, словно годовые кольца у деревьев. Форма и название этих образований зависят от того, как именно течёт вода.
Сталактиты (от греческого stalaktós – натёкший по капле) – натёчно-капельные образования, свешивающиеся в виде сосулек, трубок, гребёнок, бахромы с потолка пещеры.
Сталагмиты (от греческого stálagma – капля) – натёчно-капельные образования, столбообразной, конической формы, поднимающиеся со дна пещеры.
Сталактиты и сталагмиты в каком-то смысле близнецы-братья 🙂 почти под каждым сталактитом растёт сталагмит. Они растут навстречу друг другу и в конце концов сливаются, образуя колонну – сталагнат.

§ Несколько фотографий из Большой Азишской пещеры на зелёной страничке «Фотоальбом: «Адыгея», лето 2005 года» – сталактиты: «Крылья ангела», сталагмиты: «Жрец со свитой», сталагнаты: «Дерево Счастья» и «Пальма желаний».

Задача №40
«О природе вещей», Тит Лукреций Кар
Тит Лукреций Кар (Titus Lucretius Carus; около 99 года до нашей эры – 55 год до нашей эры) – римский поэт и философ. Считается одним из ярчайших приверженцев атомистического материализма, согласно которому чувственно воспринимаемые (материальные) вещи состоят из химически неделимых частиц – атомов.
«…И, наконец, на морском берегу, разбивающем волны,
Платье сыреет всегда, а на солнце вися, оно сохнет;
Видеть, однако, нельзя, как влага на нём оседает,
Да и не видно того, как она исчезает от зноя.
Значит, дробится вода на такие мельчайшие части,
Что недоступны они совершенно для нашего глаза.
Так и кольцо изнутри, что долгое время на пальце
Носится, из году в год становится тоньше и тоньше;
Капля за каплей долбит, упадая, скалу; искривлённый
Плуга железный сошник незаметно стирается в почве;
И мостовую дорог, мощённую камнями, видим
Стёртой ногами толпы; и правые руки у статуй
Бронзовых возле ворот городских постепенно худеют
От припадания к ним проходящего мимо народа.
Нам очевидно, что вещь от стиранья становится меньше,
Но отделение тел, из неё каждый миг уходящих,
Нашим глазам усмотреть запретила природа ревниво…»
Как Вы можете прокомментировать этот отрывок с точки зрения современной физики? Хотя существование молекул и атомов было установлено давно и даже были определены их размеры, до недавнего времени не удавалось рассмотреть отдельные молекулы. Лишь в 1945 году Александр Алексеевич Лебедев с помощью «электронного микроскопа», позволяющего исследовать объекты очень малых размеров, сумел сфотографировать некоторые крупные молекулы белка (альбумин). Какое увеличение имеют современные модели электронных микроскопов, которые позволяют значительно расширить возможности науки и производства? Подготовьте на эту тему развёрнутое сообщение.

Лебедев Александр Алексеевич (27.11.1893–15.03.1969) – русский, советский физик, специалист в области прикладной и электронной оптики, оптики атмосферы и гидрооптики, лазерной техники, теории стеклообразного состояния, изучения свойств и строения стёкол, космического излучения.

§ Ещё семь качественных задачек на тему «Броуновское движение. Диффузия» на зелёной страничке «Шкатулка качественных задач по физике «сборная солянка» 🙂 Шкатулка состоит из четырёх тематических блоков: 1) Броуновское движение. Диффузия; 2) Атмосферное давление; 3) Свойства жидкости. Архимедова сила; 4) Тепловые явления.

Литература:
§ Кац Ц.Б. Биофизика на уроках физики
Москва: издательство «Просвещение», 1988
§ Лукашик В.И. Физическая олимпиада
Москва: издательство «Просвещение», 1987
§ Тарасов Л.В. Физика в природе
Москва: издательство «Просвещение», 1988
§ Перельман Я.И. Знаете ли вы физику?
Домодедово: издательство «ВАП», 1994
§ Золотов В.А. Вопросы и задачи по физике 6-7 класс
Москва: издательство «Просвещение», 1971
§ Тульчинский М.Е. Качественные задачи по физике
Москва: издательство «Просвещение», 1972
§ Кириллова И.Г. Книга для чтения по физике 6-7 класс
Москва: издательство «Просвещение», 1978
§ Ердавлетов С.Р., Рутковский О.О. Занимательная география Казахстана
Алма-Ата: издательство «Мектеп», 1989.