Номер 2, страница 116 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

2. Понаблюдайте за явлением диффузии в воздухе. Для проведения эксперимента поместите на гладкой поверхности каплю крахмала немного вытянутой формы, а на расстоянии 2–3 см от неё каплю йода (см. рис.). Вооружитесь линейкой и секундомером. Определите скорость окрашивания вещества.

Данное задание представляет собой описание лабораторной работы по наблюдению за явлением диффузии в воздухе. Для получения точного ответа необходимо провести реальный эксперимент. Ниже приведено руководство по его выполнению и пример расчета с гипотетическими, но реалистичными данными.

Руководство к эксперименту

Для проведения эксперимента сначала поместите на гладкую горизонтальную поверхность, например, на стеклянную пластину, каплю крахмального раствора (клейстера) слегка вытянутой формы.

Затем, вооружившись линейкой, отмерьте от края капли крахмала расстояние в 2-3 см и поместите в эту точку каплю спиртового раствора йода. Зафиксируйте точное расстояние $\text{s}$ между ближайшими краями капель.

В тот же момент, когда вы помещаете каплю йода, запустите секундомер.

Внимательно наблюдайте за каплей крахмала. Когда на ее краю, обращенном к капле йода, появится первое отчетливое сине-фиолетовое окрашивание, остановите секундомер. Запишите полученное значение времени $\text{t}$.

Используя измеренные значения расстояния $\text{s}$ и времени $\text{t}$, можно определить скорость процесса.

Пример расчета

Предположим, что в ходе эксперимента были получены следующие данные.

Дано:

Расстояние между каплями: $s = 2.5 \text{ см}$

Время до начала окрашивания: $t = 12 \text{ мин}$

Перевод в систему СИ:

$s = 2.5 \text{ см} = 0.025 \text{ м}$

$t = 12 \text{ мин} = 12 \cdot 60 \text{ с} = 720 \text{ с}$

Найти:

Скорость окрашивания вещества (скорость диффузии) $\text{v}$.

Решение:

В данном эксперименте наблюдается явление диффузии. Молекулы йода, обладая летучестью, испаряются с поверхности капли и хаотично движуются в окружающем воздухе. Часть этих молекул достигает капли с крахмалом и растворяется в ней. При контакте молекул йода и крахмала происходит химическая реакция, которая приводит к появлению характерного синего окрашивания. Это окрашивание служит индикатором того, что молекулы йода преодолели расстояние $\text{s}$.

Скорость данного процесса можно оценить, как среднюю скорость распространения фронта диффузии. Мы можем рассчитать её по формуле для нахождения скорости при равномерном движении, разделив расстояние на время:

$v = \frac{s}{t}$

Подставим наши гипотетические данные, выраженные в единицах Международной системы (СИ):

$v = \frac{0.025 \text{ м}}{720 \text{ с}} \approx 0.0000347 \text{ м/с}$

Полученное значение скорости достаточно мало, поэтому для лучшего восприятия его можно выразить в других, более удобных единицах, например, в миллиметрах в минуту (мм/мин).

$s = 25 \text{ мм}$

$t = 12 \text{ мин}$

$v = \frac{25 \text{ мм}}{12 \text{ мин}} \approx 2.08 \text{ мм/мин}$

Это означает, что в среднем за каждую минуту пары йода распространялись в воздухе на расстояние около 2.08 мм.

Ответ:

Скорость окрашивания вещества в представленном гипотетическом расчете составляет приблизительно $0.0000347 \text{ м/с}$ или $2.08 \text{ мм/мин}$. Стоит отметить, что реальное значение будет зависеть от условий проведения эксперимента, таких как температура воздуха, его влажность и наличие воздушных потоков.