Difuziunea este tradusă din latină ca distribuție sau interacțiune. Difuzia este un concept foarte important în fizică. Esența difuziei este pătrunderea unei molecule de substanțe în altele. În procesul de amestecare, concentrațiile ambelor substanțe sunt egalizate în funcție de volumul pe care îl ocupă. O substanță dintr-un loc cu o concentrație mai mare se mută într-un loc cu o concentrație mai mică, din acest motiv, concentrațiile sunt egalizate. Având în vedere ce este difuzia, ar trebui să trecem la condiții care pot afecta rata acestui fenomen.

Factori care afectează difuzia

Pentru a înțelege de ce depinde difuzia, luați în considerare factorii care o afectează.

Difuzia depinde de temperatură. Viteza de difuzie va crește odată cu creșterea temperaturii, deoarece pe măsură ce temperatura crește, viteza de mișcare a moleculelor va crește, adică moleculele se vor amesteca mai repede. Starea agregată a materiei va afecta, de asemenea, de ce depinde difuzia, și anume, viteza de difuzie. Difuzia termică depinde de tipul de molecule. De exemplu, dacă obiectul este metal, atunci difuzia termică are loc mai rapid, spre deosebire de cazul în care acest obiect a fost realizat din material sintetic. Difuzia dintre materialele solide are loc foarte lent. Difuzia este de mare importanță în natură și în viața umană.

Exemple de difuzie

Pentru a înțelege mai bine ce este difuzia, să ne uităm la ea cu exemple. Moleculele de substanțe, indiferent de starea lor de agregare, sunt în permanență în mișcare. Prin urmare, difuzia are loc în gaze, poate apărea în lichide și, de asemenea, în solide. Difuzia este amestecarea gazelor. În cel mai simplu caz, aceasta este răspândirea mirosurilor. Dacă se pune ceva colorant în apă, atunci după un timp lichidul va fi colorat uniform. Dacă două metale sunt în contact, atunci moleculele lor se amestecă la interfață.

Deci, difuzia este amestecarea moleculelor unei substanțe în timpul mișcării lor termice aleatoare.

Trebuie să definim ce se înțelege în fizică prin conceptul de difuzie.

Difuzie

Acest concept ne-a venit din limba latină și în traducere cuvântul „diffusio” înseamnă răspândire, răspândire. După cum se poate înțelege din traducere, termenul difuzie înseamnă pătrunderea reciprocă a particulelor unei substanțe într-o altă substanță sub influența diferiților factori.

Acest proces se datorează mișcării moleculelor substanțelor luate în considerare. Iar cel mai frapant exemplu de difuzie este amestecarea diferitelor gaze.

Viteza acestor procese poate depinde, în primul rând, de un astfel de factor precum starea de agregare a substanțelor în cauză. Adică, după cum putem înțelege, în cazurile cu lichide și gaze, acest proces va dura mult mai puțin decât, de exemplu, cu solide.

Viteza acestei reacții depinde și de temperatura substanțelor. Știm că odată cu creșterea temperaturii, viteza de mișcare a moleculelor crește și, prin urmare, viteza de amestecare, pătrunderea moleculelor unui corp în altul va fi mai mare.

Un alt factor care afectează viteza de difuzie este presiunea. Acest fenomen are cel mai complex efect asupra substanțelor. Adică, acest mecanism reduce volumul de substanțe, numărul de locuri libere libere pentru atomi și crește conținutul de atomi interstițiali.

Tipuri de difuzie

Difuzia este împărțită în mai multe tipuri, în funcție de stările agregate ale substanțelor luate în considerare:

• difuzia gazelor;
• difuzia lichidelor;
• difuzie plasmatică;
• difuzia cristalelor;
• difuzia solidelor.

Datorită dimensiunii neglijabile a moleculelor, conținutul lor în substanță este o cantitate uriașă. Mișcarea moleculelor oricărei substanțe este continuă și aleatorie. Ciocnind cu moleculele de gaze care alcătuiesc aerul, moleculele unei substanțe își schimbă de multe ori direcția mișcării. Și mișcându-se la întâmplare, împrăștiate prin încăpere. Are loc amestecarea spontană. Acesta este un proces de difuzie. Fenomenul în care moleculele unei substanțe se întrepătrund între moleculele alteia se numește.Difuzia poate avea loc în orice substanță: în gaze, și în lichide și în solide. Acest proces se va întâmpla cel mai rapid în gaze, deoarece distanța dintre molecule este destul de mare și forțele de atracție dintre ele. Difuzia este mai lentă în lichide decât în ​​gaze. Acest lucru se datorează faptului că moleculele sunt mai dense și, prin urmare, este destul de dificil să "" prin ele. Difuzia are loc cel mai lent în solide, ceea ce se explică prin aranjamentul dens al moleculelor. Dacă plăcile lustruite fin și aurul sunt plasate una peste alta și cu o sarcină, atunci după cinci ani se poate observa difuzia la o adâncime de un milimetru.Fenomenul de difuzie se accelerează odată cu creșterea temperaturii. Acest lucru se datorează faptului că, pe măsură ce temperatura unei substanțe crește, moleculele sale se mișcă mai repede. Și amestecarea reciprocă se va întâmpla mai repede. Prin urmare, zahărul se dizolvă mai repede în ceaiul fierbinte decât în ​​ceaiul rece.Difuzia joacă un rol important. Deci, de exemplu, difuzarea soluțiilor de diferite săruri în sol contribuie la alimentația normală a plantelor. Pentru o persoană, acest fenomen este vital, de exemplu, datorită difuziei, oxigenul din plămâni pătrunde în sângele uman și din sânge în țesuturi.

Videoclipuri asemănătoare

Surse:

• difuziune hepatică

Difuzia (din latină diffusio - răspândire, împrăștiere, răspândire) este un fenomen în care există o pătrundere reciprocă a moleculelor de diferite substanțe între ele, adică. moleculele unei substanțe pătrund între moleculele alteia și invers.

Difuzia în viața de zi cu zi

Fenomenul de difuzie poate fi adesea observat în viața de zi cu zi a unei persoane. Deci, dacă aduceți în cameră o sursă de un fel de miros - de exemplu, cafea sau parfum - acest miros se va răspândi în curând în întreaga cameră. Dispersia substanțelor mirositoare are loc datorită mișcării constante a moleculelor. Pe drum, se ciocnesc de moleculele de gaze care alcătuiesc aerul, își schimbă direcția și, mișcându-se aleatoriu, se împrăștie prin încăpere. Această distribuție a mirosului este o dovadă a mișcării haotice și continue a moleculelor.

Cum să demonstrezi că corpurile sunt formate din molecule în mișcare continuă

Pentru a demonstra că toate corpurile sunt compuse din molecule în mișcare constantă, puteți face următorul experiment fizic.

Turnați o soluție albastru închis de sulfat de cupru într-o rolă sau într-un pahar. Se toarnă cu grijă apă limpede deasupra. La început, o margine ascuțită va fi vizibilă între lichide, dar după câteva zile va deveni neclară. După câteva săptămâni, limita, apa dintr-o soluție de sulfat de cupru, va dispărea complet și în vas se formează un lichid omogen de nuanță albastru pal. Acest lucru vă va spune că lichidele s-au amestecat.

Pentru a explica fenomenul observat, se poate presupune că moleculele de sulfat de cupru și apă, situate în apropierea interfeței, își schimbă locurile. Limita dintre lichide devine neclară pe măsură ce moleculele de sulfat de cupru se deplasează în stratul inferior de apă, iar moleculele de apă se deplasează în stratul superior al soluției albastre. Treptat, moleculele tuturor acestor substanțe, prin mișcare aleatorie și continuă, se răspândesc în volum, făcând lichidul omogen. Acest fenomen se numește

Introducere

Omul trăiește în strânsă legătură cu mediul natural. O influențează, schimbându-se și adaptându-se nevoilor sale, creând în activitatea sa practică, parcă, o „a doua” natură, un micromediu. Și, firește, folosind obiecte pur utilitare ale culturii materiale, realizările științei și tehnologiei, o persoană are o anumită atitudine față de acestea. Și aceasta este atitudinea față de diferitele fenomene fizice care apar în jurul unei persoane, în lume.

Înțelegerea fizică a proceselor care au loc în natură este în continuă evoluție. Majoritatea noilor descoperiri își găsesc în curând aplicație în tehnologie și industrie. Cu toate acestea, noile cercetări ridică constant noi mistere și descoperă fenomene care necesită noi teorii fizice pentru a le explica. În ciuda cantității uriașe de cunoștințe acumulate, fizica modernă este încă foarte departe de a putea explica toate fenomenele naturale.

În această lucrare va fi luat în considerare un fenomen fizic specific, difuzia. Unul dintre cele mai semnificative fenomene din fizică, care are atât de multe în sine încât ne întâlnim în fiecare zi și le folosim în beneficiul nostru.

Lucrarea va lua în considerare 4 aspecte legate de difuzare:

• istoria descoperirilor;
• descrierea ca fenomen fizic;
• sensul fizic al acestui fenomen;
• aplicare practică în viața umană.

1. Istoria descoperirii fenomenului fizic de difuzie

Când a observat o suspensie de polen de flori în apă la microscop, Robert Brown a observat o mișcare haotică a particulelor care apare „nu din mișcarea unui lichid și nu din evaporarea acestuia”. Particulele suspendate de 1 µm sau mai puțin, vizibile numai la microscop, au efectuat mișcări independente dezordonate, descriind traiectorii complexe în zig-zag. Mișcarea browniană nu slăbește cu timpul și nu depinde de proprietățile chimice ale mediului; intensitatea acestuia crește odată cu creșterea temperaturii mediului și cu scăderea vâscozității și a mărimii particulelor. Chiar și o explicație calitativă a cauzelor mișcării browniene a fost posibilă doar 50 de ani mai târziu, când cauza mișcării browniene a început să fie asociată cu impactul moleculelor lichide pe suprafața unei particule suspendate în ea.

Prima teorie cantitativă a mișcării browniene a fost dată de A. Einstein și M. Smoluchowski în 1905-06. bazat pe teoria cinetică moleculară. S-a demonstrat că mersurile aleatorii ale particulelor browniene sunt asociate cu participarea lor la mișcarea termică împreună cu moleculele mediului în care sunt suspendate. Particulele au în medie aceeași energie cinetică, dar datorită masei mai mari au o viteză mai mică. Teoria mișcării browniene explică mișcarea aleatoare a unei particule prin acțiunea forțelor aleatorii din molecule și a forțelor de frecare. Conform acestei teorii, moleculele unui lichid sau gaz sunt în mișcare termică constantă, iar impulsurile diferitelor molecule nu sunt aceleași ca mărime și direcție. Dacă suprafața unei particule plasate într-un astfel de mediu este mică, așa cum este cazul unei particule browniene, atunci impacturile experimentate de particule din moleculele din jur nu vor fi compensate exact. Prin urmare, ca urmare a „bombardamentului” de către molecule, o particulă browniană începe să se miște aleatoriu, schimbând mărimea și direcția vitezei sale cu aproximativ 10. 14 o dată pe secundă. Din această teorie a rezultat că, măsurând deplasarea unei particule într-un anumit timp și cunoscând raza acesteia și vâscozitatea lichidului, se poate calcula numărul Avogadro.

Concluziile teoriei mișcării browniene au fost confirmate de măsurătorile lui J. Perrin și T. Svedberg în 1906. Pe baza acestor relații au fost determinate experimental constanta Boltzmann și constanta Avogadro. (Constanta Avogadro este notată cu N A , numărul de molecule sau atomi dintr-un mol dintr-o substanță, N A =6,022.1023cârtiță -1; nume în cinstea lui A. Avogadro. Constanta Boltzmann, constanta fizica k, egala cu raportul dintre constanta universala a gazului R si numarul Avogadro N A : k=R/N A = 1,3807.10-23J/K. Numit după L. Boltzmann.)

Când se observă mișcarea browniană, poziția unei particule este fixată la intervale regulate. Cu cât intervalele de timp sunt mai scurte, cu atât mai întreruptă va arăta traiectoria particulei.

Modelele mișcării browniene servesc ca o confirmare clară a prevederilor fundamentale ale teoriei cinetice moleculare. S-a stabilit în cele din urmă că forma termică a mișcării materiei se datorează mișcării haotice a atomilor sau moleculelor care alcătuiesc corpurile macroscopice.

Teoria mișcării browniene a jucat un rol important în fundamentarea mecanicii statistice; ea stă la baza teoriei cinetice a coagulării (amestecării) soluțiilor apoase. În plus, are și o semnificație practică în metrologie, deoarece mișcarea browniană este considerată principalul factor care limitează acuratețea instrumentelor de măsură. De exemplu, limita de precizie a citirilor unui galvanometru oglindă este determinată de tremurul oglinzii, ca o particulă brownian bombardată de molecule de aer. Legile mișcării browniene determină mișcarea aleatorie a electronilor, provocând zgomot în circuitele electrice. Pierderile dielectrice în dielectrici sunt explicate prin mișcări aleatorii ale moleculelor dipolului care alcătuiesc dielectricul. Mișcările aleatorii ale ionilor în soluțiile de electroliți măresc rezistența electrică a acestora.

Figura 1 - Traiectorii particulelor browniene (Schema experimentului lui Perrin); punctele marchează pozițiile particulelor la intervale regulate

Astfel, difuzia, sau mișcarea browniană, este mișcarea aleatorie a celor mai mici particule suspendate într-un lichid sau gaz, care are loc sub influența impactului moleculelor de mediu, descoperită de R. Brown în 1827.

2. Descrierea fenomenului fizic de difuzie

Difuzia (în latină diffusio - răspândire, răspândire, dispersie, interacțiune) este procesul de pătrundere reciprocă a moleculelor unei substanțe între moleculele alteia, ducând la alinierea spontană a concentrațiilor acestora în volumul ocupat. În unele situații, una dintre substanțe are deja o concentrație egală și se vorbește despre difuzia unei substanțe în alta. În acest caz, transferul unei substanțe are loc dintr-o zonă cu o concentrație mare într-o zonă cu o concentrație scăzută (împotriva gradientului de concentrație)

Un exemplu de difuzie este amestecarea gazelor (de exemplu, răspândirea mirosurilor) sau a lichidelor (dacă aruncați cerneală în apă, lichidul va deveni uniform colorat după un timp). Un alt exemplu este legat de un corp solid: atomi de metale alăturate, difuzia particulelor joacă în fizica plasmei.

De obicei, difuzia este înțeleasă ca procese însoțite de transferul de materie, dar uneori alte procese de transfer sunt numite și difuzie: conductivitate termică, frecare vâscoasă etc.

Rata de difuzie depinde de mulți factori. Deci, in cazul unei tije metalice, difuzia termica are loc foarte repede. Dacă tija este din material sintetic, difuzia termică are loc încet. Difuzia moleculelor în cazul general se desfășoară și mai lent. De exemplu, dacă o bucată de zahăr este coborâtă pe fundul unui pahar cu apă și apa nu este amestecată, va dura câteva săptămâni până când soluția devine omogenă. Și mai lentă este difuzarea unui solid în altul. De exemplu, dacă cuprul este acoperit cu aur, atunci aurul se va difuza în cupru, dar în condiții normale (temperatura camerei și presiunea atmosferică), stratul purtător de aur va atinge o grosime de câțiva microni abia după câteva mii de ani.

3. Sensul fizic al fenomenului de difuzie

Toate tipurile de difuzie se supun acelorași legi. Rata de difuzie este proporțională cu aria secțiunii transversale a probei, precum și cu diferența de concentrații, temperaturi sau încărcături (în cazul valorilor relativ mici ale acestor parametri). Astfel, căldura va călători de patru ori mai repede printr-o tijă de doi centimetri în diametru decât printr-o tijă de un centimetru în diametru. Această căldură se va răspândi mai repede dacă diferența de temperatură pe centimetru este de 10°C în loc de 5°C. Rata de difuzie este, de asemenea, proporțională cu parametrul care caracterizează un anumit material. În cazul difuziei termice, acest parametru se numește conductivitate termică, în cazul unui flux de sarcini electrice - conductivitate electrică. Cantitatea de substanță care difuzează într-un timp dat și distanța parcursă de substanța care difuzează sunt proporționale cu rădăcina pătrată a timpului de difuzie.

Difuzia este un proces la nivel molecular și este determinat de natura aleatorie a mișcării moleculelor individuale. Viteza de difuzie este deci proporțională cu viteza medie a moleculelor. În cazul gazelor, viteza medie a moleculelor mici este mai mare și anume este invers proporțională cu rădăcina pătrată a masei moleculei și crește odată cu creșterea temperaturii. Procesele de difuzie în solide la temperaturi ridicate găsesc adesea aplicații practice. De exemplu, anumite tipuri de tuburi catodice (CRT) folosesc toriu metalic difuzat prin wolfram metalic la 2000°C.

Dacă într-un amestec de gaze masa unei molecule este de patru ori mai mare decât a celeilalte, atunci o astfel de moleculă se mișcă de două ori mai încet în comparație cu mișcarea sa într-un gaz pur. În consecință, rata sa de difuzie este, de asemenea, mai mică. Această diferență în ratele de difuzie între moleculele ușoare și cele grele este utilizată pentru a separa substanțe cu greutăți moleculare diferite. Un exemplu este separarea izotopilor. Dacă un gaz care conține doi izotopi este trecut printr-o membrană poroasă, izotopii mai ușori pătrund în membrană mai repede decât cei mai grei. Pentru o mai bună separare, procesul se desfășoară în mai multe etape. Acest proces a fost utilizat pe scară largă pentru a separa izotopii de uraniu (separarea 235U de cea mai mare parte a 238U). Deoarece această metodă de separare este consumatoare de energie, au fost dezvoltate alte metode de separare mai economice. De exemplu, utilizarea difuziei termice într-un mediu gazos este larg dezvoltată. Un gaz care conține un amestec de izotopi este plasat într-o cameră în care se menține o diferență de temperatură spațială (gradient). În acest caz, izotopii grei sunt concentrați în timp în regiunea rece.

Ecuația lui Fick.

Din punctul de vedere al termodinamicii, potențialul motor al oricărui proces de nivelare este creșterea entropiei. La presiune și temperatură constante, rolul unui astfel de potențial este jucat de potențialul chimic µ, care determină menținerea fluxurilor de substanțe. Fluxul particulelor de materie este proporțional cu gradientul potențial:

~

În cele mai multe cazuri practice, în locul potențialului chimic se folosește concentrația C. Înlocuirea directă a lui µ cu C devine incorectă în cazul concentrațiilor mari, deoarece potențialul chimic este legat de concentrație conform unei legi logaritmice. Dacă nu luăm în considerare astfel de cazuri, atunci formula de mai sus poate fi înlocuită cu următoarea:

care arată că densitatea fluxului de materie J [ ] este proporțională cu coeficientul de difuzie D [( )] și gradientul de concentrație. Această ecuație exprimă prima lege a lui Fick (Adolf Fick este un fiziolog german care a stabilit legile difuziei în 1855). A doua lege a lui Fick se referă la schimbările spațiale și temporale ale concentrației (ecuația de difuzie):

Coeficientul de difuzie D depinde de temperatură. Într-un număr de cazuri, într-un interval larg de temperatură, această dependență este ecuația Arrhenius.

Un câmp suplimentar aplicat paralel cu gradientul de potențial chimic rupe starea de echilibru. În acest caz, procesele de difuzie sunt descrise de ecuația neliniară Fokker-Planck. Procesele de difuzie sunt de mare importanță în natură:

nutriția, respirația animalelor și plantelor;

pătrunderea oxigenului din sânge în țesuturile umane.

Descrierea geometrică a ecuației Fick.

În a doua ecuație Fick, în partea stângă este rata de schimbare a temperaturii în timp, iar în partea dreaptă a ecuației este derivata a doua parțială, care exprimă distribuția spațială a temperaturilor, în special, convexitatea distribuției temperaturii. funcție proiectată pe axa x.

4. Aplicarea practică a fenomenului fizic de difuzie în viața umană

difuzie membrana brownian avogadro

Un aparat de difuzie este utilizat pentru a extrage substanțele solubile din materialul solid măcinat. Astfel de aparate sunt utilizate în principal în producția de sfeclă de zahăr, unde sunt folosite pentru a obține suc de zahăr din chipsuri de sfeclă încălzite împreună cu apă.

Un rol esențial în funcționarea reactoarelor nucleare îl joacă difuzia neutronilor, adică propagarea neutronilor în materie, însoțită de o schimbare multiplă a direcției și vitezei de mișcare a acestora ca urmare a ciocnirilor cu nucleele atomice. Difuzia neutronilor într-un mediu este similară cu difuzia atomilor și moleculelor în gaze și respectă aceleași legi.

Ca urmare a difuziei purtătorilor în semiconductori, apare un curent electric.Mișcarea purtătorilor de sarcină în semiconductori se datorează neomogenității concentrației lor. Pentru a crea, de exemplu, o diodă semiconductoare, indiul este topit într-una dintre suprafețele germaniului. Datorită difuziei atomilor de indiu adânc în monocristalul de germaniu, în acesta se formează o tranziție p-n, prin care un curent semnificativ poate circula cu o rezistență minimă.

Procesul de metalizare se bazează pe fenomenul de difuzie - acoperirea suprafeței unui articol cu ​​un strat de metal sau aliaj pentru a-i conferi proprietăți fizice, chimice și mecanice, diferite de proprietățile materialului care este metalizat. Este utilizat pentru a proteja produsele de coroziune, uzură, creșterea conductivității electrice de contact, în scopuri decorative, de exemplu, pentru a crește duritatea și rezistența la căldură a pieselor din oțel, se utilizează cementarea. Constă în faptul că piesele din oțel sunt plasate într-o cutie cu pulbere de grafit, care este instalată într-un cuptor termic. Datorită difuziei, atomii de carbon pătrund în stratul de suprafață al pieselor. Adâncimea de pătrundere depinde de temperatură și de timpul de expunere al pieselor din cuptorul termic.

Difuzia este, de asemenea, larg răspândită în industria uşoară.

Concluzie

Difuzia, sau mișcarea browniană, este mișcarea haotică a celor mai mici particule suspendate într-un lichid sau gaz, care are loc sub influența impacturilor moleculare ale mediului, descoperite de R. Brown în 1827.

Din punct de vedere ca fenomen fizic, difuzia este procesul de pătrundere reciprocă a moleculelor unei substanțe între moleculele alteia, ducând la alinierea spontană a concentrațiilor acestora în volumul ocupat. În unele situații, una dintre substanțe are deja o concentrație egalizată și se vorbește despre difuzia unei substanțe în alta. În acest caz, transferul unei substanțe are loc dintr-o regiune cu o concentrație mare într-o regiune cu o concentrație scăzută (împotriva gradientului de concentrație).

Difuzia este un proces la nivel molecular și este determinat de natura aleatorie a mișcării moleculelor individuale. Viteza de difuzie este deci proporțională cu viteza medie a moleculelor. În cazul gazelor, viteza medie a moleculelor mici este mai mare și anume este invers proporțională cu rădăcina pătrată a masei moleculei și crește odată cu creșterea temperaturii.

Difuziunea are o gamă largă de aplicații în viața de zi cu zi, utilizate în aproape toate industriile - de la ușoare la grele.

Bibliografie

1. Koshkin I.I., Shirkevich M.G. Manual de fizică elementară. - M.: Nauka, 1980.

2.Trofimova T.I Curs de fizică. - M.: Liceu, 1990.

3.Yavorsky B.M., Detlaf A.A. Manual de fizică. - M.: Nauka, 1985.

Absolut toți oamenii au auzit despre un astfel de concept precum difuzarea. Acesta a fost unul dintre subiectele de la lecțiile de fizică din clasa a VII-a. În ciuda faptului că acest fenomen ne înconjoară absolut peste tot, puțini oameni știu despre el. Ce înseamnă oricum? Ce este ea sens fizicȘi cum poți să faci viața mai ușoară cu ea? Astăzi vom vorbi despre asta.

In contact cu

Colegi de clasa

Difuzia în fizică: definiție

Acesta este procesul de penetrare a moleculelor unei substanțe între moleculele unei alte substanțe. În termeni simpli, acest proces poate fi numit amestecare. În timpul acesta amestecarea are loc pătrunderea reciprocă a moleculelor unei substanţe între ele. De exemplu, la prepararea cafelei, moleculele de cafea instant pătrund în moleculele de apă și invers.

Viteza acestui proces fizic depinde de următorii factori:

1. Temperatura.
2. Starea agregată a materiei.
3. Influența externă.

Cu cât temperatura unei substanțe este mai mare, cu atât moleculele se mișcă mai repede. Prin urmare, proces de amestecare apare mai repede la temperaturi mai ridicate.

starea agregată a materiei - cel mai important factor. În fiecare stare de agregare, moleculele se mișcă cu o anumită viteză.

Difuzia poate avea loc în următoarele stări de agregare:

1. Lichid.
2. Solid.

Cel mai probabil, cititorul va avea acum următoarele întrebări:

1. Care sunt cauzele difuziei?
2. Unde curge mai repede?
3. Cum se aplică în viața reală?

Răspunsurile la acestea pot fi găsite mai jos.

Cauze

Absolut totul pe lumea asta are propriul său motiv. ȘI difuzia nu face excepție. Fizicienii sunt bine conștienți de motivele apariției sale. Și cum să le transmitem persoanei obișnuite?

Cu siguranță toată lumea a auzit că moleculele sunt în continuă mișcare. Mai mult, această mișcare este dezordonată și haotică, iar viteza ei este foarte mare. Datorită acestei mișcări și ciocnirii constante a moleculelor, are loc pătrunderea lor reciprocă.

Există vreo dovadă pentru această mișcare? Cu siguranță! Îți amintești cât de repede ai început să simți mirosul de parfum sau deodorant? Și mirosul mâncării pe care mama ta o gătește în bucătărie? Amintește-ți cât de repede pregătirea ceaiului sau a cafelei. Toate acestea nu ar putea fi, dacă nu ar fi mișcarea moleculelor. Concluzionăm că principalul motiv al difuziei este mișcarea constantă a moleculelor.

Acum rămâne o singură întrebare - care este motivul acestei mișcări? Este condus de dorința de echilibru. Adică, în substanță există zone cu concentrații mari și scăzute ale acestor particule. Și din cauza acestei dorințe, ei se deplasează în mod constant dintr-o zonă de concentrare mare la o concentrație scăzută. Sunt în mod constant se ciocnesc unul de altul, iar întrepătrunderea are loc.

Difuzia în gaze

Procesul de amestecare a particulelor în gaze este cel mai rapid. Poate apărea atât între gaze omogene, cât și între gaze cu concentrații diferite.

Exemple vii din viață:

1. Miroși odorizantul prin difuzie.
2. Miroși mâncarea gătită. Rețineți că începeți să îl simțiți imediat, iar mirosul de odorizant după câteva secunde. Acest lucru se datorează faptului că la temperaturi ridicate viteza de mișcare a moleculelor este mai mare.
3. Lacrimi care apar atunci când tăiați ceapa. Moleculele de ceapă se amestecă cu moleculele de aer, iar ochii tăi reacționează la asta.

Cum are loc difuzia în lichide?

Difuzia în lichide are loc mai lent. Poate dura de la câteva minute la câteva ore.

Cele mai strălucitoare exemple din viață:

1. Prepararea ceaiului sau a cafelei.
2. Se amestecă apă și permanganat de potasiu.
3. Pregătirea unei soluții de sare sau sifon.

În aceste cazuri, difuzia are loc foarte rapid (până la 10 minute). Cu toate acestea, dacă procesului se aplică o influență externă, de exemplu, amestecând aceste soluții cu o lingură, atunci procesul va merge mult mai repede și nu va dura mai mult de un minut.

Difuzia la amestecarea lichidelor mai groase va dura mult mai mult. De exemplu, amestecarea a două metale lichide poate dura câteva ore. Desigur, puteți face acest lucru în câteva minute, dar în acest caz se va dovedi aliaj de proastă calitate.

De exemplu, difuzarea la amestecarea maionezei cu smântâna va dura foarte mult timp. Cu toate acestea, dacă apelați la ajutorul influenței externe, atunci acest proces nu va dura nici măcar un minut.

Difuzia în solide: exemple

În solide, pătrunderea reciprocă a particulelor are loc foarte lent. Acest proces poate dura câțiva ani. Durata sa depinde de compoziția substanței și de structura rețelei sale cristaline.

Experimente care demonstrează că există difuzie în solide.

1. Lipirea a două plăci din metale diferite. Dacă țineți aceste două plăci aproape una de alta și sub presiune, în decurs de cinci ani va exista un strat între ele având o lățime de 1 milimetru. Acest strat mic va conține molecule ale ambelor metale. Aceste două plăci vor fi îmbinate.
2. Un strat foarte subțire de aur este aplicat pe un cilindru subțire de plumb. După aceea, acest design este introdus într-un cuptor timp de 10 zile. Temperatura aerului din cuptor este de 200 de grade Celsius. După ce acest cilindru a fost tăiat în discuri subțiri, s-a văzut foarte clar că plumbul a pătruns în aur și invers.

Exemple de difuzie în lumea înconjurătoare

După cum ați înțeles deja, cu cât mediul este mai dur, cu atât rata de amestecare a moleculelor este mai mică. Acum haideți să vorbim despre unde în viața reală puteți obține beneficii practice din acest fenomen fizic.

Procesul de difuzie are loc în viața noastră tot timpul. Chiar și atunci când stăm întinși pe pat, un strat foarte subțire al pielii noastre rămâne pe suprafața cearșafului. De asemenea, absoarbe transpirația. Din această cauză patul se murdărește și trebuie schimbat.

Deci, manifestarea acestui proces în viața de zi cu zi poate fi după cum urmează:

1. Când se întinde untul pe pâine, acesta este absorbit în el.
2. La murarea castraveților, sarea difuzează mai întâi cu apă, după care apa sărată începe să difuzeze cu castraveți. Drept urmare, obținem o gustare delicioasă. Băncile trebuie să fie suflate. Acest lucru este necesar pentru ca apa să nu se evapore. Mai exact, moleculele de apă nu ar trebui să difuzeze cu moleculele de aer.
3. La spălarea vaselor, moleculele de apă și detergent pătrund în moleculele bucăților de mâncare rămase. Acest lucru îi ajută să se desprindă de pe farfurie și să o facă mai curată.

Manifestarea difuziei în natură:

1. Procesul de fertilizare are loc tocmai datorită acestui fenomen fizic. Moleculele ovulului și spermatozoizilor difuzează, după care apare embrionul.
2. Fertilizarea solului. Prin utilizarea anumitor substanțe chimice sau a compostului, solul devine mai fertil. De ce se întâmplă asta? Concluzia este că moleculele de îngrășământ difuzează cu moleculele de sol. După aceea, are loc procesul de difuzie între moleculele solului și rădăcina plantei. Datorită acestui fapt, sezonul va fi mai rodnic.
3. Amestecarea deșeurilor industriale cu aerul îl poluează foarte mult. Din această cauză, pe o rază de un kilometru, aerul devine foarte murdar. Moleculele sale difuzează cu molecule de aer curat din zonele învecinate. Așa se înrăutățește situația ecologică din oraș.

Manifestarea acestui proces în industrie:

1. Siliconizarea este un proces de saturare prin difuzie cu siliciu. Se efectuează în atmosferă gazoasă. Stratul saturat de siliciu al piesei nu are duritate foarte mare, dar rezistență ridicată la coroziune și rezistență crescută la uzură în apă de mare, acizi azotic, clorhidric și sulfuric.
2. Difuzia în metale joacă un rol important în producerea aliajelor. Pentru a obține un aliaj de înaltă calitate, este necesar să se producă aliaje la temperaturi ridicate și cu influență externă. Acest lucru va accelera foarte mult procesul de difuzie.

Aceste procese apar în diferite industrii:

1. Electronic.
2. Semiconductor.
3. Inginerie.

După cum înțelegeți, procesul de difuzare poate avea atât efecte pozitive, cât și negative asupra vieții noastre. Trebuie să fiți capabil să vă gestionați viața și să maximizați beneficiile acestui fenomen fizic, precum și să minimizați daunele.

Acum știți care este esența unui astfel de fenomen fizic precum difuziunea. Constă în pătrunderea reciprocă a particulelor datorită mișcării lor. Totul în viață se mișcă. Dacă ești student, atunci după ce ai citit articolul nostru vei lua cu siguranță nota 5. Mult succes!