Номер 6, 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 6, страница 74.

Условие.

• Использование явления диффузии в технике и технологиях.

Решение.

Явление диффузии, заключающееся во взаимном проникновении молекул или атомов одного вещества в другое вследствие их теплового движения, нашло широчайшее применение в различных областях техники и технологий. Контролируемое использование диффузионных процессов позволяет создавать материалы с заданными свойствами, производить электронные компоненты, разделять смеси веществ и многое другое.

Металлургия и материаловедение
В металлургии диффузия является основой многих процессов термической и химико-термической обработки. Например, цементация (науглероживание) стали — это процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стальных деталей углеродом при высоких температурах. Атомы углерода проникают в кристаллическую решетку железа, создавая на поверхности очень твердый слой, в то время как сердцевина детали остается вязкой и прочной. Аналогично работают процессы азотирования (насыщение азотом) и цианирования (насыщение углеродом и азотом), которые повышают износостойкость и усталостную прочность деталей. Диффузионная сварка — это метод соединения материалов (металлов, керамики) без их плавления. Детали приводятся в контакт под давлением при высокой температуре, и за счет взаимной диффузии атомов через границу контакта образуется прочное неразъемное соединение.

Микроэлектроника и производство полупроводников
Создание современных электронных устройств, таких как транзисторы и интегральные схемы, невозможно без использования диффузии. Ключевым процессом является легирование полупроводников, например, кремния. Путем диффузии в монокристалл кремния вводят примесные атомы (допанты), такие как бор или фосфор, чтобы изменить его электрические свойства и создать области с p-типом (дырочной) или n-типом (электронной) проводимости. Этот процесс осуществляется при высоких температурах (порядка 900-1200°C) в специальных печах. Именно контролируемая диффузия позволяет формировать p-n-переходы — основу всех полупроводниковых приборов.

Химическая и пищевая промышленность
В химической промышленности диффузия играет центральную роль в процессах массопереноса. Мембранные технологии используют диффузию для разделения газов или жидкостей. Молекулы определенного размера или типа диффундируют через полупроницаемую мембрану, в то время как другие задерживаются. Этот принцип используется в опреснении воды (обратный осмос), очистке газов и в аппаратах "искусственная почка". В пищевой промышленности диффузия лежит в основе таких процессов, как засолка овощей, маринование мяса и копчение рыбы. Соль, специи и компоненты дыма диффундируют в продукт, обеспечивая его консервацию и придавая ему характерный вкус и аромат. Заваривание чая или кофе — это также наглядный пример диффузии, когда ароматические и красящие вещества переходят из листьев или зерен в горячую воду.

Медицина и экология
В медицине диффузия используется в аппаратах для гемодиализа ("искусственная почка"), где вредные вещества (мочевина, креатинин) из крови пациента диффундируют через мембрану в специальный раствор, а полезные вещества остаются в крови. Другой пример — трансдермальные пластыри, из которых лекарственное вещество медленно и дозированно диффундирует через кожу в кровеносную систему. В экологии понимание законов диффузии необходимо для моделирования и прогнозирования распространения загрязняющих веществ в атмосфере, водоемах и почве, что позволяет оценивать риски и разрабатывать меры по защите окружающей среды.

Ответ: Явление диффузии является фундаментальным физическим процессом, который целенаправленно используется в ключевых технологических отраслях: в металлургии для упрочнения поверхностей металлов (цементация, азотирование) и их соединения (диффузионная сварка); в микроэлектронике для создания полупроводниковых приборов путем легирования; в химической промышленности для разделения веществ с помощью мембран; в пищевой промышленности для консервирования и приготовления продуктов; а также в медицине для очистки крови (диализ) и дозированной доставки лекарств.