Дифузія та її значення

Підготувала кутова Софія (група 1-7)

Зміст

• Що таке дифузія?
• Причини виникнення дифузії
• Роль дифузії
• Приклади в навколишньому сВіті
• Як дифузія Впливає На якість повітря, яким ми дихаємо?

Що таке дифузія?

• Дифу́зія (лат. diffusio — поширення, розтікання, розсіювання, взаємодія) — процес взаємного проникнення молекул або атомів однієї речовини поміж молекул або атомів іншої, що зазвичай приводить до вирівнювання їх концентрацій у всьому займаному об'ємі.
• Дифузія відбувається в газах, рідинах і твердих тілах

Причини виникнення дифузії

• Причиною виникнення дифузії є тепловий рух частинок (атомів, молекул, іонів, тощо.)
• Щоб більш детально зрозуміти, як працюють механізми дифузії, розглянемо це явище на конкретному прикладі. Якщо взяти перманганат калію (в народі більш відомий як марганцівка) (KMnO4) і розчинити у воді (H2O), то марганцівка в результаті дисоціації розпадеться на K+ і MnO4-. Також важливо зауважити що молекула води поляризована і існує у вигляді зчеплених іонів H + -OH -.
• Через розчинення марганцівки у воді відбудеться хаотичне переміщення іонів обох речовин, внаслідок чого зчеплені іони води поміняють свій колір і звільнять місце для інших, ще не реагуючих іонів. Вода поміняє своє забарвлення і отримає специфічні властивості. Між водою і марганцівкою здійсниться дифузія.

Формула:

• У цьому рівнянні J – щільність матеріалу, D – коефіцієнт дифузії, а ac/dx – градієнт концентрації двох речовин.
• Коефіцієнтом дифузії називають фізичну величину, яка чисельно дорівнює кількості дифузійної речовини, яка проникає за одиницю часу через одиницю поверхні, якщо різниця густин на двох поверхнях, які знаходяться на відстані, рівній одиниці довжини, дорівнює одиниці. Важливо зауважити, що коефіцієнт дифузії залежить від температури.

Роль дифузії

• В твердих тілах дифузія відбувається дуже повільно, якщо взагалі відбувається. Адже для твердих тіл характерна наявність кристалічної решітки, а всі частинки розташовані впорядковано.
• Прикладом дифузії твердих тіл може бути золото і свинець. Розташовані на відстань 1 метра одна від одної, при кімнатній температурі 20 С, ці речовини будуть потроху проникати одну в одну, але це буде все йти дуже повільно, подібна дифузія стане помітною не раніше ніж через 4-5 років.

• Швидкість протікання дифузії в рідинах в рази вище, ніж у твердих тілах. Зв’язки між частинками в рідині набагато слабкіше (зазвичай їх енергії вистачає максимум на утворення крапель), і взаємному проникненню частинок в молекули двох речовин ніщо не заважає.
• Правда те, як швидко проходитиме дифузія, залежить від характеру і консистенції рідин, в більш густих розчинах вона відбувається повільніше, адже чим густіше рідина, тим сильніші у неї зв’язки між молекулами і тим важче молекулам і частинками проникати одна в одну. Наприклад, змішування двох рідких металів може зайняти кілька годин, у той час як змішування води і марганцівки (з прикладу вище) здійснюється за хвилину.

• Дифузія в газах відбувається ще швидше, ніж у рідини, зв’язки між частинками газоподібних речовин практично відсутні, і ніяк не зчеплені частинки легко перемішуються одна з одною, проникаючи в молекули інших газів. Невеликі корективи при дифузії газів може вносити хіба лише гравітація.

Приклади в навколишньому світі

• Завдяки дифузії:
• підтримується однорідний склад атмосферного повітря поблизу поверхні нашої планети,
• відбувається живлення рослин,
• здійснюється дихання людини і тварин.
Важливий біологічний процес – фотосинтез здійснюється, в тому числі і за допомогою дифузії: як ми знаємо, завдяки енергії сонячного світла вода розкладається хлорофілами на складові, кисень, який виділяється при цьому, потрапляє в атмосферу і поглинається всіма живими організмами. Так от, і сам процес поглинання кисню людиною і тваринами, і обмін речовин у рослин, все це підтримується дифузією, без якої не могло б існувати саме Життя.
• Але це в глобальному плані, в більш простих речах, ми можемо спостерігати дифузію:
• В саду, де квіти виділяють свій аромат завдяки дифузії (їх частинки перемішуються з частинками навколишнього повітря).
• Розчиняючи цукор в чаї або каві, чай або кава стає солодким завдяки дифузії.
• При різанні цибулі у вас почнуть сльозитися очі, відбувається це теж через дифузію, молекули цибулі змішуються з молекулами повітря і ваші очі на це реагують.

Як дифузія впливає на якість повітря, яким ми дихаємо?

• Дифузія відіграє важливу роль у процессах життєдіяльності тварин, рослин, у тому числі мікроорганізмів. Якби не було дифузії, біля землі розташувався б прошарок найважчого вуглекислого газу, непридатного для життя людей і тварин. Особливе значення дифузія має і в шахтах, де вона сприяє рівномірному розподілу шкідливих газів в атмосфері гірничих виробок, попередженню їх небезпечних скупчень. Внаслідок явища дифузії повітря забруднюється відходами різних фабрик, через нього шкідливі відходи життєдіяльності людини проникають в грунт, воду, а потім роблять шкідливий вплив на життя і функціонування тварин і рослин. Збільшується площа земель, забруднених викидами промислових підприємств і т.д. Понад 2 тис. гектарів землі зайнято звали щами промислових і побутових відходів. Одне з важко вирішуваних в даний час питань є питання утилізації промислових відходів, в тому числі токсичних.

Висновок:

• Можна зробити висновок, що дифузія – фундаментальне явище природи, яке лежить в основі перетворень речовини і енергії. Його прояви мають місце на всіх рівнях організації природних систем на нашій планеті, а, отже, без явища дифузії наше життя неможливе

На цьому все! Дякую за увагу!)