Номер 3, страница 200 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Молекулярная физика и термодинамика. Глава 5. Молекулярная физика. Параграф 24. Молекулярно-кинетическая теория - номер 3, страница 200.

Условие.

3. Расскажите о диффузии и проиллюстрируйте свой ответ примером.

Решение.

3. Диффузия — это процесс взаимного проникновения молекул или атомов одного вещества между молекулами или атомами другого, приводящий к самопроизвольному выравниванию их концентраций по всему занимаемому объёму. В основе этого явления лежит непрерывное и хаотичное тепловое движение частиц вещества (атомов, молекул, ионов).

Частицы любого вещества, находящегося при температуре выше абсолютного нуля, постоянно движутся. В газах и жидкостях это движение особенно интенсивно. Сталкиваясь друг с другом и со стенками сосуда, частицы меняют направление своего движения. Если в какой-то части объёма концентрация частиц одного вида выше, чем в другой, то в результате этого хаотичного движения произойдет их постепенное перемещение из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока концентрация не станет одинаковой во всём объёме, то есть пока система не придёт в состояние равновесия.

Скорость диффузии зависит от нескольких факторов:
- Температура: Чем выше температура, тем больше средняя скорость движения частиц, и, следовательно, тем быстрее протекает диффузия. Например, сахар растворится и распределится в горячем чае гораздо быстрее, чем в холодном.
- Агрегатное состояние вещества: Диффузия наиболее быстро происходит в газах, медленнее — в жидкостях и очень медленно — в твёрдых телах. Это связано с различиями в расстоянии между частицами и силами их взаимодействия.
- Масса частиц: Частицы с меньшей массой движутся быстрее, поэтому они диффундируют быстрее.
- Среда: В более плотной среде диффузия протекает медленнее.

Примеры диффузии:
- В газах: Распространение запаха духов, кофе или дыма в воздухе. Если в одном углу комнаты открыть флакон с нашатырным спиртом, его резкий запах через некоторое время будет ощущаться по всей комнате. Молекулы аммиака, двигаясь хаотично, смешиваются с молекулами газов, входящих в состав воздуха.
- В жидкостях: Если в стакан с водой аккуратно капнуть каплю чернил или бросить кристаллик марганцовки, можно наблюдать, как окрашенная область постепенно расширяется, и со временем вся вода равномерно окрашивается. Это происходит потому, что молекулы красителя проникают в промежутки между молекулами воды. Аналогично происходит засолка огурцов: молекулы соли из рассола проникают внутрь огурцов.
- В твёрдых телах: Диффузия в твёрдых телах протекает очень медленно, так как атомы в них совершают лишь колебательные движения около положений равновесия в кристаллической решётке. Однако, если две гладко отполированные пластины, например, из свинца и золота, плотно прижать друг к другу и оставить на несколько лет, то можно обнаружить, что атомы золота проникли в свинец, а атомы свинца — в золото на глубину нескольких микрон. При высоких температурах этот процесс значительно ускоряется.

Диффузия играет огромную роль в природе и технике: благодаря ей происходит дыхание живых организмов (обмен кислорода и углекислого газа), питание растений (всасывание питательных веществ из почвы), а также она используется в таких технологических процессах, как сварка металлов, изготовление полупроводников, консервирование продуктов и многих других.
Ответ: Диффузия — это явление самопроизвольного взаимного проникновения веществ друг в друга, обусловленное тепловым движением их частиц. Процесс приводит к выравниванию концентрации вещества по всему объёму. Примером может служить распространение запаха в воздухе, растворение сахара в воде или очень медленное взаимопроникновение двух соприкасающихся металлов.