Эта многоликая диффузия, страница 74, часть 1 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 2. Строение вещества. Параграф 19. Лабораторные и исследовательские работы. Практические работы-исследование - страница 74.

Условие.

ЭТА МНОГОЛИКАЯ ДИФФУЗИЯ

Когда мы обсуждали явление диффузии в газах, жидкостях и твёрдых телах, то имели в виду диффузию молекул или атомов в объёме вещества (объёмная диффузия).

На самом деле имеет место и поверхностная диффузия.

Пронаблюдайте на опыте явление поверхностной диффузии в случае жидкости.

НАУЧНАЯ СПРАВКА. В технике широко используется процесс спекания порошков. С помощью этой технологии получают многие металлы и большинство керамических изделий. На самом деле в этих процессах осуществляется самодиффузия, причём перемещение атомов происходит не только по объёму, но и по поверхности изделия. Очевидно, что атом или молекула в объёме связаны с большим числом частиц, чем атом или молекула на поверхности. Это является одной из причин, почему поверхностная диффузия играет определяющую роль в процессах спекания порошков.

Этапы выполнения задания

• В качестве оборудования можно использовать воду, налитую в тонкостенный прозрачный сосуд, красящее вещество (чернила, раствор иода и т. п.), пипетку.

• Каплю красящего вещества из пипетки осторожно опустите на поверхность воды.

• Внимательно наблюдайте за процессом распространения красящего вещества по поверхности воды и по объёму.

• Сопоставьте скорости поверхностной и объёмной диффузии молекул красящего вещества.

• По результатам наблюдений сделайте выводы.

Решение.

Для ответа на поставленный вопрос необходимо мысленно или реально провести описанный эксперимент и сделать выводы на основе наблюдений.

Этапы выполнения задания

В качестве оборудования можно использовать воду, налитую в тонкостенный прозрачный сосуд, красящее вещество (чернила, раствор иода и т. п.), пипетку.

Для проведения эксперимента были подготовлены указанные предметы: стакан с водой, чернила и пипетка.

Каплю красящего вещества из пипетки осторожно опустите на поверхность воды.

С помощью пипетки одна капля чернил была аккуратно помещена на поверхность воды в стакане. Капля не утонула, а осталась на поверхности, создав небольшое окрашенное пятно.

Внимательно наблюдайте за процессом распространения красящего вещества по поверхности воды и по объёму.

Сразу после попадания капли на воду начались два процесса распространения красителя:
1. Поверхностное распространение: чернила начали очень быстро растекаться по поверхности воды, образуя тонкую, постоянно расширяющуюся цветную пленку.
2. Объемное распространение: одновременно, но гораздо медленнее, краситель начал проникать вглубь воды. От центрального пятна вниз стали опускаться окрашенные струйки, которые медленно растворялись в объеме жидкости.

Сопоставьте скорости поверхностной и объёмной диффузии молекул красящего вещества.

Наблюдение показало, что скорость распространения чернил по поверхности воды значительно выше, чем скорость их проникновения в объем. Тонкая пленка на поверхности покрыла всю видимую площадь за несколько секунд, в то время как за то же время основная масса воды в стакане осталась практически неокрашенной, за исключением нескольких тонких струек красителя, медленно опускающихся вниз.

По результатам наблюдений сделайте выводы.

Проведенный опыт наглядно демонстрирует существование двух видов диффузии в жидкости — поверхностной и объемной. Скорость поверхностной диффузии значительно превосходит скорость объемной. Это объясняется тем, что молекулы на поверхности жидкости слабее связаны друг с другом, чем молекулы в объеме. Молекула в объеме окружена другими молекулами со всех сторон и испытывает сильное межмолекулярное притяжение, что затрудняет её движение. Молекула на поверхности имеет меньше "соседей", силы притяжения, действующие на нее, меньше, поэтому она обладает большей подвижностью и может перемещаться быстрее.

Ответ: Эксперимент показывает, что скорость поверхностной диффузии в жидкости значительно выше скорости объемной диффузии. Это связано с тем, что молекулы на поверхности вещества имеют меньше связей с соседними молекулами и, как следствие, обладают большей подвижностью по сравнению с молекулами в объеме.