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A física é uma das ciências mais interessantes, misteriosas e ao mesmo tempo lógicas. Ela explica tudo o que pode ser explicado, até como o chá fica doce e a sopa fica salgada. Um verdadeiro físico diria o contrário: é assim que a difusão ocorre em líquidos.

Difusão

A difusão é um processo mágico de penetração das menores partículas de uma substância nos espaços intermoleculares de outra. Aliás, essa penetração é mútua.

Você sabe como essa palavra é traduzida do latim? Espalhando, espalhando.

Como ocorre a difusão em líquidos?

A difusão pode ser observada na interação de quaisquer substâncias: líquidas, gasosas e sólidas.

Para descobrir como a difusão se processa em líquidos, você pode tentar jogar alguns grãos de tinta, chumbo moído ou, por exemplo, permanganato de potássio em um recipiente transparente com água limpa. É melhor se este vaso for alto. O que veremos? Primeiro, os cristais afundarão sob a ação da gravidade, mas depois de um tempo um halo de água colorida aparecerá ao redor deles, que se espalhará e se espalhará. Se não nos aproximarmos dessas embarcações por pelo menos algumas semanas, descobriremos que a água está quase completamente colorida.

Outro bom exemplo. Para que o açúcar ou o sal se dissolvam mais rápido, eles devem ser mexidos em água. Mas se isso não for feito, o açúcar ou o sal se dissolverão sozinhos depois de um tempo: o chá ou a compota se tornarão doces e a sopa ou salmoura se tornarão salgadas.

Como ocorre a difusão em líquidos: experiência

Para determinar como a taxa de difusão depende da temperatura de uma substância, um experimento pequeno, mas muito revelador, pode ser realizado.

Vamos pegar dois copos do mesmo volume: um - com água fria, o outro - com quente. Despeje uma quantidade igual de pó instantâneo (por exemplo, café ou cacau) em ambos os copos. Em um dos recipientes, o pó começará a se dissolver com mais intensidade. Você sabe qual exatamente? Acho? Onde a temperatura da água é mais alta! Afinal, a difusão ocorre no curso de um movimento aleatório e caótico de moléculas, e em altas temperaturas esse movimento ocorre muito mais rápido.

A difusão pode ocorrer em qualquer substância, apenas o tempo de ocorrência desse fenômeno difere. A maior velocidade está nos gases. É por isso que você não pode armazená-lo na geladeira. manteiga ao lado de arenque ou banha, ralado com alho picadinho. Líquidos seguem (da densidade mais baixa para a mais alta). E o mais lento é a difusão de sólidos. Embora à primeira vista não haja difusão em sólidos.

Dentre os inúmeros fenômenos da física, o processo de difusão é um dos mais simples e compreensíveis. Afinal, todas as manhãs, preparando chá ou café perfumado, uma pessoa tem a oportunidade de observar essa reação na prática. Vamos aprender mais sobre esse processo e as condições para sua ocorrência em diferentes estados de agregação.

O que é difusão

Esta palavra refere-se à penetração de moléculas ou átomos de uma substância entre unidades estruturais outro. Neste caso, a concentração de compostos penetrantes é nivelada.

Este processo foi descrito em detalhes pela primeira vez pelo cientista alemão Adolf Fick em 1855.

Nome esse termo foi formado a partir do latim diffusio (interação, dispersão, distribuição).

Difusão em líquido

O processo considerado pode ocorrer com substâncias em todos os três estados de agregação: gasoso, líquido e sólido. Encontrar exemplos práticos isso, você só tem que olhar para a cozinha.

O borscht cozido no fogão é um deles. Sob a influência da temperatura, as moléculas de glucosina betanina (uma substância devido à qual as beterrabas têm uma cor escarlate tão rica) reagem uniformemente com as moléculas de água, dando-lhe uma tonalidade bordô única. Este caso está em líquidos.

Além do borscht, esse processo também pode ser visto em um copo de chá ou café. Ambas as bebidas têm um tom rico e uniforme devido ao fato de que folhas de chá ou partículas de café, dissolvendo-se na água, se espalham uniformemente entre suas moléculas, colorindo-as. A ação de todas as bebidas instantâneas populares dos anos noventa é construída sobre o mesmo princípio: Yupi, Invite, Zuko.

Interpenetração de gases

Átomos e moléculas que transportam odores estão em movimento ativo e, como resultado, são misturados com partículas que já estão no ar e são dispersos de maneira bastante uniforme por todo o volume da sala.

Esta é uma manifestação de difusão em gases. Vale a pena notar que a própria inalação de ar também pertence ao processo em consideração, assim como o cheiro apetitoso do borscht recém-preparado na cozinha.

Difusão em sólidos

A mesa da cozinha, sobre a qual estão as flores, está coberta com uma toalha brilhante. cor amarela. Ela recebeu uma tonalidade semelhante devido à capacidade de difusão de ocorrer em sólidos.

O processo de dar uma tonalidade uniforme à tela ocorre em várias etapas, como segue.

1. Partículas de pigmento amarelo difundidas no tanque de corante em direção ao material fibroso.
2. Em seguida, eles foram absorvidos pela superfície externa do tecido tingido.
3. O próximo passo foi novamente a difusão do corante, mas desta vez nas fibras da tela.
4. No final, o tecido fixou as partículas de pigmento, tornando-se colorido.

Difusão de gases em metais

Normalmente, falando sobre esse processo, considere a interação de substâncias nos mesmos estados agregados. Por exemplo, difusão em sólidos, sólidos. Para provar esse fenômeno, é realizado um experimento com duas placas de metal pressionadas uma contra a outra (ouro e chumbo). A interpenetração de suas moléculas leva muito tempo (um milímetro em cinco anos). Este processo é usado para fazer jóias incomuns.

No entanto, compostos em diferentes estados agregados também são capazes de se difundir. Por exemplo, há difusão de gases em sólidos.

Durante os experimentos, foi comprovado que um processo semelhante ocorre no estado atômico. Para ativá-lo, como regra, é necessário um aumento significativo de temperatura e pressão.

Um exemplo de tal difusão gasosa em sólidos é a corrosão por hidrogênio. Ela se manifesta em situações em que átomos de hidrogênio (H 2 ) que surgiram no decorrer de alguma reação química sob a influência de altas temperaturas (de 200 a 650 graus Celsius) penetram entre as partículas estruturais do metal.

Além do hidrogênio, a difusão de oxigênio e outros gases também pode ocorrer em sólidos. Esse processo, imperceptível a olho nu, traz muitos malefícios, pois as estruturas metálicas podem desmoronar por causa disso.

Difusão de líquidos em metais

No entanto, não apenas as moléculas de gás podem penetrar em sólidos, mas também em líquidos. Como no caso do hidrogênio, na maioria das vezes esse processo leva à corrosão (se nós estamos falando sobre metais).

Um exemplo clássico de difusão líquida em sólidos é a corrosão de metais sob a influência de água (H 2 O) ou soluções eletrolíticas. Para a maioria, esse processo é mais familiar sob o nome de ferrugem. Ao contrário da corrosão por hidrogênio, na prática ela deve ser encontrada com muito mais frequência.

Condições para acelerar a difusão. Coeficiente de difusão

Tendo lidado com as substâncias nas quais o processo em consideração pode ocorrer, vale a pena aprender sobre as condições para sua ocorrência.

Em primeiro lugar, a taxa de difusão depende do estado de agregação das substâncias que interagem. Quanto mais uma reação ocorre, mais lenta é a sua velocidade.

A este respeito, a difusão em líquidos e gases será sempre mais ativa do que em sólidos.

Por exemplo, se os cristais de permanganato de potássio KMnO 4 (permanganato de potássio) forem jogados na água, eles darão uma bela cor carmesim em poucos minutos. No entanto, se você polvilhar um pedaço de gelo com cristais de KMnO 4 e colocar tudo no freezer, depois de algumas horas, o permanganato de potássio não conseguirá colorir totalmente a H 2 O congelada.

Do exemplo anterior, mais uma conclusão pode ser tirada sobre as condições de difusão. Além do estado de agregação, a taxa de interpenetração das partículas também é afetada pela temperatura.

Para considerar a dependência do processo em consideração dele, vale a pena aprender sobre um conceito como o coeficiente de difusão. Este é o nome da característica quantitativa de sua velocidade.

Na maioria das fórmulas, é indicado com a letra maiúscula D latina e no sistema SI é medido em metros quadrados por segundo (m² / s), às vezes em centímetros por segundo (cm 2 / m).

O coeficiente de difusão é igual à quantidade de matéria espalhada por uma superfície unitária em uma unidade de tempo, desde que a diferença de densidades em ambas as superfícies (localizadas a uma distância igual a uma unidade de comprimento) seja igual a um. Os critérios que determinam D são as propriedades da substância na qual ocorre o próprio processo de espalhamento de partículas e seu tipo.

A dependência do coeficiente com a temperatura pode ser descrita usando a equação de Arrhenius: D = D 0exp (-E/TR).

Na fórmula considerada, E é a energia mínima necessária para ativar o processo; T - temperatura (medida em Kelvin, não Celsius); R é a constante de gás característica de um gás ideal.

Além de todos os itens acima, a taxa de difusão em sólidos, líquidos em gases é afetada pela pressão e radiação (indução ou alta frequência). Além disso, muito depende da presença de uma substância catalítica; muitas vezes é ela que atua como gatilho para o início da dispersão ativa de partículas.

Equação de difusão

Este fenômeno é uma forma particular de uma equação diferencial com derivadas parciais.

Seu objetivo é encontrar a dependência da concentração de uma substância com o tamanho e as coordenadas do espaço (no qual ela se difunde), bem como com o tempo. Neste caso, o coeficiente dado caracteriza a permeabilidade do meio para a reação.

Na maioria das vezes, a equação de difusão é escrita da seguinte forma: ∂φ (r,t)/∂t = ∇ x .

Nele φ (t e r) é a densidade do material espalhador no ponto r no tempo t. D (φ, r) é o coeficiente de difusão generalizado na densidade φ no ponto r.

∇ é um operador diferencial vetorial cujas componentes coordenadas são derivadas parciais.

Quando o coeficiente de difusão é dependente da densidade, a equação é não linear. Quando não - linear.

Tendo considerado a definição de difusão e as características desse processo em diferentes meios, pode-se notar que ele tem lados positivos e negativos.

V Leituras Martínov Inter-regionais

Direção- trabalho de pesquisa

"No mundo das ciências físicas e matemáticas"

DIFUSÃO MISTERIOSA

Ageeva Uliana

Aluno 2 "A"

MBOU-SOSH №1

r.p. Stepnoe

distrito de Sovietsky

região de Saratov

Supervisor:

Ageeva Veronika Gennadievna

INTRODUÇÃO

Objetivo:

ü Considere o fenômeno da difusão

Tarefas:

ü provar que a difusão depende da temperatura;

ü considerar exemplos de difusão em experimentos caseiros;

ü certifique-se de que a difusão em diferentes substâncias ocorra de maneiras diferentes.

Relevância:; difusão tem grande importância na vida humana, animais e plantas, bem como na tecnologia

Adoro tomar banho com gel de banho. Além disso, adoro fazer perguntas. E um dia pensei:

Por que o gel se dissolve na água?

ü Por que o cheiro do gel não desaparece mesmo após o banho?

Fiz essas perguntas para minha tutora Valéria, e ela pronunciou uma palavra misteriosa: "DIFUSÃO" Imediatamente comecei a procurar uma resposta para nova pergunta: O que é isso? Para obter uma resposta, recorremos à ajuda de um professor de física (não é à toa que começamos a nos familiarizar com a física nas aulas do círculo este ano). Foi o que Valéria e eu ouvimos.

PARTE PRINCIPAL

FENÔMENO DE DIFUSÃO - TEORIA.

Difusão- esta é uma mistura espontânea de substâncias adjacentes, que ocorre como resultado do movimento caótico (aleatório) das moléculas.

Outra definição: difusão(lat. difusão- distribuição, espalhamento, dispersão) - o processo de transferência de matéria ou energia de uma área com alta concentração para uma área com baixa concentração.

pelo mais exemplo famoso difusão é a mistura de gases ou líquidos (se você colocar tinta na água, o líquido ficará uniformemente colorido depois de um tempo).

A difusão ocorre em líquidos, sólidos e gases. A difusão ocorre mais rapidamente em gases, mais lenta em líquidos e ainda mais lenta em sólidos, devido à natureza do movimento térmico das partículas nesses meios. A trajetória de cada partícula de gás é uma linha quebrada, porque Quando as partículas colidem, elas mudam de direção e velocidade de seu movimento. Durante séculos, os trabalhadores soldaram metais e fabricaram aço aquecendo ferro sólido em atmosfera de carbono, sem ter a menor ideia dos processos de difusão que aconteciam. Somente em 1896. começou o estudo do problema.

O metalúrgico inglês William Roberts-Austin mediu a difusão do ouro no chumbo em um experimento simples. Ele derreteu um fino disco de ouro na extremidade de um cilindro de chumbo puro de 2,45 cm de comprimento, colocou este cilindro em uma fornalha, onde a temperatura foi mantida em cerca de 200 0 C, e o manteve na fornalha por 10 dias. Descobriu-se que uma quantidade bastante mensurável de ouro passou por todo o cilindro até a "extremidade limpa". Isso prova novamente. que a taxa de difusão aumenta muito rapidamente com o aumento da temperatura. Por exemplo, o zinco se difunde no cobre a 300°C quase 100 milhões de vezes mais rápido do que à temperatura ambiente.

A difusão de moléculas prossegue muito lentamente. Por exemplo, se um pedaço de açúcar for colocado no fundo de um copo de água e a água não for mexida, levará várias semanas até que a solução fique homogênea.

FENÔMENO DE DIFUSÃO - PRÁTICA.

Encontramos uma explicação física. Percebi que a difusão pode ser rastreada em muitos processos domésticos:

a) salga de vegetais;

b) obtenção de açúcar;

c) geleia de cozimento;

d) coloração de tecidos;

e) lavanderia, etc.

E então, como sempre, resolvi conhecer melhor o segredo. Afinal, toda criança sabe: para entender, é preciso “tocar”. Posso "tocar" a difusão?

Para tentar encontrar respostas para minhas perguntas, passei para a segunda etapa. Passei da teoria para a prática, ou seja, para os experimentos.

Eu tomo banho em água morna. O gel de banho se dissolve rapidamente nele. Interessante:

A difusão depende da temperatura?

Experimento - difusão em um líquido

A taxa de dissolução de café e açúcar em água de diferentes temperaturas foi investigada.

Durante o experimento, foram utilizados dois copos - com água fria e água quente. Ao preparar, verificou-se que em um copo de água quente, o processo de dissolução era mais rápido.

Experiência com dissolução de doces coloridos

Juntos fizemos o seguinte experimento. 4 bombons de cores diferentes foram colocados em um recipiente com água fria. Nós cronometramos. Somente após 7 minutos o líquido começou a manchar

Conclusão R: O fenômeno de difusão depende da temperatura, em alta temperatura aparece mais rápido.

Experiência - difusão em gases.

Descobri os processos de difusão em líquidos. E os odores, ou seja, os gases?

Quando estou na cozinha cortando cebolas, preparando o jantar, preparando o jantar ou preparando uma marinada para colocar legumes (eu amo cozinhar!), os aromas da cozinha se espalham pelo apartamento. Isso também se deve à difusão.

gases - cheiros.

Odores? Eu amo perfumes!

Experiência com gases pressurizados

Eu investiguei a dependência da taxa de difusão do aroma em uma sala com a temperatura:

de um cômodo para outro, a fragrância do ambientador se espalha em 20,53 segundos;

depois borrifei o ambientador perto do abajur, tempo - 14,03 segundos.

Conclusão: A taxa de difusão aumenta com a temperatura, pois quando aquecida, a velocidade de movimento das moléculas aumenta.

E é o cheiro que atrai os insetos - então eles ajudam a polinizar as plantas. (Eu amo os cheiros das plantas. Talvez eu seja um inseto? Eu deveria pensar no meu lazer)

Experimentos com manganês (penetração dependendo da densidade)

Maçãs de diferentes variedades foram usadas: "Cinza" (2), "Antonovka" (1), "Jonathan" (3).

Nas maçãs da variedade Antonovka (1), a penetração do manganês foi mais lenta. Esta variedade de maçãs é de inverno, talvez seja menos suculenta e sua estrutura seja mais densa.

Para o experimento a seguir, foram utilizados os seguintes vegetais: nabo, cenoura, abobrinha, batata.

Após três horas, verificou-se que a penetração de manganês em abobrinha, batata foi maior do que em nabo e cenoura. Nabos e cenouras têm uma estrutura mais densa e a profundidade de penetração das partículas de manganês foi menor.

Conclusão: A taxa de difusão depende da densidade dos materiais em contato.

— Os cientistas notaram a lei
E se dois metais estiverem próximos,
Então, com o tempo, de cada lado,
As moléculas vão umas às outras. E muito...
E se os componentes são mais fracos,
As moléculas ficam ainda mais ousadas...

É por isso que é tão fácil para nós trabalhar com plasticina.

DIFUSÃO E SEGURANÇA

O gás propano combustível que usamos em casa para cozinhar é incolor. Portanto, seria difícil notar imediatamente um vazamento de gás. E com um vazamento, por difusão, o gás se espalha por toda a sala, e sentimos sua propagação pelo cheiro. Enquanto isso, em uma certa proporção de gás para ar em uma sala fechada, forma-se uma mistura que pode explodir. Por exemplo, de um fósforo aceso. O gás também pode causar envenenamento de pessoas.

Atenção, cuidado e lembre-se do serviço de gás número 04!

Quando os raios do sol entram na sala, você pode observar uma espécie de "dança de partículas de poeira".

Nesta ocasião, Lucrécio Carus escreveu:

Veja aqui: sempre que a luz do sol penetra

Em nossas moradas, e a escuridão corta com seus raios,

Muitos corpos no vazio, você verá, piscando,

Correndo para frente e para trás em um brilho radiante de luz.

Como se em luta eterna eles lutam em batalhas e batalhas,

De repente, eles se precipitam em batalhas pelos destacamentos, sem conhecer a paz…

Nas partículas de poeira do quarto, devido à difusão, contêm partículas de mofo, moléculas de metais pesados, que estão contidas em móveis, materiais de acabamento e outros “benefícios da civilização” do apartamento.

Lide facilmente com substâncias tóxicas dissolvidas no ar dos quartos, flores internas: nephrolepis, dieffenbachia, spurge, hera, pelargonium, sansevier, etc. E tudo isso acontece devido à difusão.

O conhecido agave (aloe) é capaz de reduzir o número de micróbios nocivos em 4 vezes, e o cacto de pera espinhosa reduz o número de fungos no ar em 6-7 vezes.

A fumaça do tabaco, os revestimentos de linóleo são prejudiciais à nossa saúde. Plantas de casa(Ficus Benjamin, Tradescantia, Chlorophytum) podem absorver e decompor substâncias tóxicas.

DIFUSÃO INTERESSANTE.

O fenômeno da difusão pode ser rastreado não apenas nos livros didáticos. Como ainda estou na 2ª série, esse lado da questão também me interessou. Valeria e eu encontramos vários sites interessantes que revelavam questões de física para crianças. Eles nos ajudaram a educar meus colegas sobre difusão.

O problema de Grigory Oster

Masha, de quatro anos, rastejou atrás de sua mãe pelas costas até o espelho e, agindo completamente em silêncio, derramou três frascos de perfume francês em sua cabeça.

COMO A MÃE, SENTADA DE COSTAS PARA MASHA, ADIVINHA O QUE ACONTECEU?

Kolya e Vitya

Uma vez que dois amigos-estudantes 2 "A" se conheceram - Kolya e Vitya. Eles não se viam há muito tempo.

E eu já sei física, - Kolya se gaba.

E eu também sei, - diz Vitya. E eles começaram a mostrar seus conhecimentos um para o outro. Kolia:

eu sei que menor partícula a matéria é uma molécula".

Acho! Mas eu sei que todas as moléculas são formadas por átomos.

E você sabe disso moléculas podem ser vistas ao microscópio?

Mas você, Kolya, você sabe disso quanto menor a velocidade das moléculas, maior a temperatura deste corpo uma?

Ainda não sei! Todo mundo sabe disso! Você ouviu isso As substâncias podem existir em três estados: líquido, sólido e gasoso?
Vencedor:

Claro que ouvi! Eu até conheço suas propriedades. Os líquidos mantêm sua forma, mas mudam de volume, enquanto os sólidos não mantêm nem forma nem volume. Os gases mudam de forma e volume".
Kolia:

Bem, então responda minha pergunta: A difusão ocorre igualmente rapidamente em gases, líquidos e sólidos?
Vencedor:

Igualmente. Isso é o que é, irmão, e difusão.

VITYA ESTÁ CERTO?

Kolobok.

Havia um velho e uma velha.
Assim, o velho modula acusticamente para a velha:
- Mexa-se, velha, raspe o celeiro, marque o elevador, veja se consegue raspar farinha em um toróide ou elipsóide.
A velha pegou uma bomba de vácuo, raspou o celeiro, vasculhou o elevador e raspou cem centímetros cúbicos de farinha.
Ela criou uma mistura coloidal de farinha e creme azedo, formou um pão esférico, processou-o termicamente em ácidos graxos insaturados e colocou-o na janela. Temperar.
O homem-biscoito descansou, descansou, pegou e começou a se mover: da janela para o banco, do banco para o chão, pelo chão até a porta, pulou a soleira - e na passagem, da passagem para a varanda, da varanda ao pátio, do pátio ao portão, a distância percorrida aumenta exponencialmente.
Kolobok se move ao longo da estrada, em direção a ele a Lebre:
- Não me absorva, Lebre, vou relatar a você a primeira lei de Newton:
Existem tais referenciais, chamados inerciais, em relação aos quais um ponto material, na ausência de influências externas, retém a magnitude e a direção de sua velocidade indefinidamente.
E rolou pela estrada com aceleração uniforme - apenas a Lebre o observava!
Gingerbread Man está se movendo, Wolf o encontra:
- Gingerbread Man, Gingerbread Man, estou absorvendo você!
- Não me absorva Lobo Cinzento, vou revelar a segunda lei de Newton para você:
Em um referencial inercial, a aceleração que um ponto material recebe é diretamente proporcional à resultante de todas as forças aplicadas a ele e inversamente proporcional à sua massa.
E ele ganhou energia cinética - apenas o Lobo pegou a radiação Cherenkov!
O homem-biscoito se move uniformemente, Bear o encontra:
- Gingerbread Man, Gingerbread Man, estou absorvendo você!
- Cadê você, pé torto, me absorva! Aqui está a terceira lei de Newton, pense nisso:
Os pontos materiais interagem entre si por forças da mesma natureza, direcionadas ao longo da linha reta que liga esses pontos, iguais em magnitude e opostas em direção.
E novamente ele começou a mudar sua posição no espaço - apenas o Urso integrou sua equação de movimento!
O homem-biscoito é realocado, a Raposa o encontra:
- Gingerbread Man, Gingerbread Man, me diga o ponto final da sua trajetória?
- Estou me movendo ao longo do anti-gradiente do geopotencial, você não vê alguma coisa.
- Gingerbread Man, Gingerbread Man, me diga sobre difusão!
Kolobok e cantou:
Normalmente, a difusão é entendida como processos acompanhados pela transferência de matéria, mas às vezes outros processos de transferência também são chamados de difusão: condutividade térmica, atrito viscoso, etc.
Um exemplo de difusão é a mistura de gases (por exemplo, a propagação de odores) ou líquidos (se você jogar tinta na água, o líquido ficará uniformemente colorido depois de um tempo). Outro exemplo está relacionado com um corpo sólido: os átomos de metais adjacentes são misturados no limite de contato. A difusão de partículas desempenha um papel importante na física do plasma.
E Lisa diz:
- Ah, a música é boa, mas os órgãos da audição se degradaram. Gingerbread Man, Gingerbread Man, vá até o meu pé e cante mais uma vez, mais alto.
Gingerbread Man mudou as coordenadas de acordo com as condições do problema e cantou a mesma música mais alto.
E Fox novamente para ele:
- Gingerbread Man, Gingerbread Man, sente-se na minha língua e cante pela última vez.
O homem-biscoito pulou na língua da raposa, e sua raposa - din! - e absorvido.

Dependência da taxa de difusão das moléculas da temperatura de uma substância Dependência da taxa de difusão das moléculas da temperatura de uma substância Autor do projeto: Maxim Karapuzov, aluno do 7º ano Autor do projeto: Maxim Karapuzov, aluno de 7 classe MBOU ESCOLA DE ENSINO SECUNDÁRIO 40, DISTRITO DE BELGOROD, STARY OSKOL Chefe: Gavryushina Lyudmila Konstantinovna, professora de física, professora de física, MBOU "SEVERAGE EDUCATIONAL SCHOOL 40", DISTRITO DE BELGOROD, STARY OSKOL

Declaração do problema Por que as substâncias se misturam? Por que as substâncias se misturam? Qual é o papel da difusão no mundo ao nosso redor? Qual é o papel da difusão no mundo ao nosso redor? De que depende o processo de difusão? De que depende o processo de difusão?

Interpretação dos resultados A difusão é um processo temporário. A duração da difusão depende da temperatura e do tipo de substância: quanto maior a temperatura, mais rápido o processo de difusão. Como resultado dos experimentos, fiquei convencido de que a hipótese apresentada por mim foi totalmente confirmada. De fato, com o aumento da temperatura, a difusão de moléculas em um líquido ocorrerá mais rapidamente. Quanto maior a velocidade média de movimento das moléculas do corpo, maior sua temperatura

Taxa de difusão

A difusão é um dos fenômenos mais simples que são estudados no curso da física. Este processo pode ser representado ao nível do quotidiano do agregado familiar.

A difusão é processo físico penetração mútua de átomos e moléculas da mesma substância entre o mesmo blocos de construção outra substância. O resultado deste processo é o nivelamento do nível de concentração nos compostos penetrantes. Difusão ou mistura pode ser vista todas as manhãs na sua própria cozinha ao preparar chá, café ou outras bebidas que incluem vários componentes básicos.

Um processo semelhante foi descrito cientificamente pela primeira vez por Adolf Fick em meados do século XIX. Deu-lhe o nome original, que se traduz de latim como interação ou distribuição.

A taxa de difusão depende de vários fatores:

• temperatura corporal;
• estado de agregação da substância de ensaio.

Em vários gases, onde há distâncias muito grandes entre as moléculas, a taxa de difusão será a maior. Em líquidos, onde a distância entre as moléculas é visivelmente menor, a velocidade também diminui. A menor taxa de difusão é observada em sólidos, uma vez que uma ordem estrita é observada nas ligações moleculares. Os próprios átomos e moléculas fazem movimentos oscilatórios insignificantes em um só lugar. A taxa de difusão aumenta com o aumento da temperatura ambiente.

Lei de Fick

Observação 1

A taxa de difusão é geralmente medida pela quantidade de substância que é transferida por unidade de tempo. Todas as interações devem ser através da área de seção transversal da solução.

A fórmula básica para a taxa de difusão é:

$\frac(dm)(dt)=-DC\frac(dC)(dx)$ onde:

• $D$ é o fator de proporcionalidade,
• $S$ é a área da superfície, e o sinal "-" significa que a difusão vem da área maior concentração para um menor.

Fick apresentou tal fórmula na forma de uma descrição matemática.

De acordo com ele, a taxa de difusão é diretamente proporcional ao gradiente de concentração e à área através da qual o processo de difusão é realizado. O fator de proporcionalidade determina a difusão de uma substância.

O famoso físico Albert Einstein derivou equações para o coeficiente de difusão:

$D=RT/NA \cdot 1/6\pi\etaŋr$, onde:

• $R$ é a constante universal do gás,
• $T$ - temperatura absoluta,
• $r$ - raio de partículas difusoras,
• $D$ - coeficiente de difusão,
• $ŋ$ é a viscosidade do meio.

Segue-se dessas equações que a taxa de difusão aumentará:

• quando a temperatura aumenta;
• com o aumento do gradiente de concentração.

A taxa de difusão diminui:

• com um aumento na viscosidade do solvente;
• com o aumento do tamanho das partículas difusas.

Se a massa molar aumenta, então o coeficiente de difusão diminui. Neste caso, a taxa de difusão também diminui.

Aceleração de difusão

Existem várias condições que contribuem para a aceleração da difusão. A taxa de difusão depende do estado de agregação da substância de teste. A alta densidade do material retarda a reação química. A velocidade de interação das moléculas é afetada por regime de temperatura. A característica quantitativa da taxa de difusão é o coeficiente. No sistema de medição SI, é denotado como o latim letra maiúscula D. É medido em centímetros quadrados ou metros por segundo de tempo.

Definição 1

O coeficiente de difusão é igual à quantidade de uma substância que é distribuída entre outra substância através de uma certa unidade de superfície. A interação deve ser realizada por uma unidade de tempo. Para resolver efetivamente o problema, é necessário atingir a condição em que a diferença de densidade em ambas as superfícies é igual à unidade.

Além disso, a taxa de difusão em sólidos, líquidos em gases é afetada pela pressão e radiação. radiação pode ser tipos diferentes, incluindo indução, bem como de alta frequência. A difusão começa quando exposta a uma substância catalisadora específica. Eles geralmente agem como um gatilho para o surgimento de um processo de dispersão de partículas estável.

Usando a equação de Arrhenius, a dependência do coeficiente da temperatura é descrita. Se parece com isso:

$D = D0exp(-E/TR)$ onde:

• $T$ - temperatura absoluta, que é medida em Kelvin,
• $E$ é a energia mínima necessária para a difusão.

A fórmula permite que você entenda mais sobre características salientes todo o processo de difusão e determina a velocidade da reação.

Métodos especiais de difusão

Hoje é quase impossível aplicar métodos convencionais determinar o peso molecular das proteínas. Eles geralmente são baseados na medição:

• pressão de vapor;
• aumento do ponto de ebulição;
• diminuindo o ponto de congelamento das soluções.

Para resolver efetivamente o problema, são utilizados métodos especiais desenvolvidos para o estudo de substâncias com alta estrutura molecular. Eles envolvem a determinação da taxa de difusão ou a viscosidade das soluções.

O método para determinar a orientação e a forma dos poros pela taxa de difusão é baseado no estudo das taxas de diálise. A difusão livre deve ocorrer na membrana neste ponto.

Vários radioisótopos também podem ser usados ​​para determinar a taxa de difusão de sódio. Este método especial é usado para resolver problemas no campo da mineralogia e geologia.

O método de difusão é usado ativamente, que se baseia na determinação da difusão de macromoléculas em solução. Ele foi projetado para materiais poliméricos. De acordo com o método, o coeficiente de difusão está sendo determinado e, em seguida, o peso molecular médio ponderal é determinado a partir desses dados.

Atualmente, não existem métodos diretos para determinar a taxa de difusão do hidrogênio em um catalisador. Para isso, é utilizada a chamada segunda via de ativação.

Para determinar a velocidade, é costume usar dispositivos especiais. Eles diferem na aparência das tarefas práticas e científicas estabelecidas.