Номер 5, страница 74, часть 1 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 2. Строение вещества. Параграф 19. Лабораторные и исследовательские работы. Темы исследовательских и проектных работ - номер 5, страница 74.

Условие.

• Явление диффузии в жизни.

Решение.

Определение диффузии

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 хаотическое тепловое движение частиц вещества (атомов, молекул, ионов). Скорость диффузии зависит от температуры, агрегатного состояния вещества, массы частиц и других факторов. Процесс количественно описывается законами Фика. Например, первый закон Фика связывает диффузионный поток $\text{J}$ с градиентом концентрации $\frac{dc}{dx}$: $J = -D \frac{dc}{dx}$, где $\text{D}$ — коэффициент диффузии.

Явление диффузии в живой природе

Диффузия играет фундаментальную роль в процессах жизнедеятельности всех организмов, от одноклеточных до человека.

• Дыхание: Газообмен в лёгких и тканях является классическим примером диффузии. Кислород из альвеол лёгких, где его концентрация высока, диффундирует в кровь, где его концентрация ниже. Углекислый газ, наоборот, из крови (высокая концентрация) переходит в воздух альвеол (низкая концентрация). Аналогичный процесс происходит на уровне клеток: кислород из крови проникает в клетки, а углекислый газ — из клеток в кровь.
• Питание и выделение: Питательные вещества, переваренные в пищеварительной системе (например, глюкоза, аминокислоты), всасываются в кровь через стенки кишечника благодаря диффузии. Продукты жизнедеятельности клеток (например, мочевина) таким же образом поступают из тканей в кровь и затем удаляются из организма.
• Жизнедеятельность растений: Растения поглощают воду и растворённые в ней минеральные вещества из почвы через корневые волоски. Этот процесс, называемый осмосом, является частным случаем диффузии. Также через устьица на листьях происходит диффузия газов: углекислый газ поступает в лист для фотосинтеза, а кислород, как побочный продукт, выделяется в атмосферу.
• Работа нервной системы: Передача нервного импульса от одной нервной клетки (нейрона) к другой происходит в синапсе. Специальные вещества-посредники, нейромедиаторы, выделяются из одного нейрона и диффундируют через синаптическую щель к рецепторам другого нейрона.

Проявления диффузии в быту и технике

Мы постоянно сталкиваемся с диффузией в повседневной жизни:

• Распространение запахов: Аромат кофе, духов или готовящейся еды быстро распространяется по комнате, потому что молекулы пахучих веществ диффундируют в воздухе.
• Растворение веществ: Когда мы бросаем сахар в чай, его молекулы постепенно распределяются по всему объёму жидкости. Капля чернил, попавшая в воду, со временем окрашивает всю воду равномерно.
• Засолка и маринование: Молекулы соли или специй проникают внутрь овощей или мяса, придавая им вкус и консервируя их.
• Стирка: Молекулы грязи диффундируют с поверхности ткани в мыльный раствор.

В технике и промышленности диффузия также находит широкое применение:

• Металлургия: Для улучшения свойств металлов используют диффузионные процессы. Например, цементация (насыщение поверхности стали углеродом) делает её более твёрдой. Сварка металлов в твёрдом состоянии (диффузионная сварка) происходит за счёт взаимного проникновения атомов на границе контакта деталей.
• Производство полупроводников: Создание электронных компонентов, таких как транзисторы и диоды, основано на процессе диффузионного легирования — введения в кристалл полупроводника (например, кремния) атомов примесей для изменения его электрических свойств.

Ответ:

Диффузия — это процесс взаимного проникновения частиц одного вещества между частицами другого, обусловленный их тепловым движением. Это явление имеет огромное значение как в живой природе, так и в повседневной жизни и технике. В биологии оно обеспечивает ключевые процессы, такие как дыхание (газообмен в легких и тканях), питание (всасывание питательных веществ в кишечнике), жизнедеятельность растений (поглощение воды и минералов корнями) и работа нервной системы (передача импульсов). В быту мы наблюдаем диффузию при распространении запахов, растворении сахара в чае, засолке продуктов. В технике диффузионные процессы используются для создания сплавов, упрочнения металлов и в производстве полупроводниковых приборов. Скорость диффузии зависит от температуры, агрегатного состояния вещества и других факторов.