Номер 1, страница 34 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Ответь на вопросы. § 10. Диффузия в газах, жидкостях и твёрдых телах. Глава 1. Первоначальные сведения о строении вещества - номер 1, страница 34.

1. Какое явление называют диффузией?

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 хаотическое тепловое движение частиц вещества (атомов, молекул, ионов).

Этот процесс наблюдается во всех агрегатных состояниях: в газах, жидкостях и твёрдых телах. Однако скорость диффузии существенно зависит от состояния вещества.

• В газах диффузия протекает наиболее быстро, так как молекулы имеют большие скорости и значительные расстояния между ними, что позволяет им свободно перемещаться. Классический пример — распространение запаха духов или дыма в воздухе.
• В жидкостях частицы расположены ближе друг к другу, и их движение более ограничено, поэтому диффузия происходит медленнее, чем в газах. Пример: растворение капли чернил или кристаллика марганцовки в стакане с водой.
• В твёрдых телах диффузия протекает крайне медленно. Частицы (атомы) совершают колебания около положений равновесия в кристаллической решётке и лишь изредка могут перемещаться на соседние вакантные места. Пример: если гладко отполированные пластины свинца и золота плотно прижать друг к другу, то через несколько лет можно обнаружить, что атомы золота проникли в свинец, а атомы свинца — в золото на глубину нескольких микрон.

Скорость диффузии зависит от нескольких факторов:

• Температура: С повышением температуры средняя кинетическая энергия частиц увеличивается, они начинают двигаться быстрее, что приводит к ускорению процесса диффузии.
• Агрегатное состояние: Как указано выше, диффузия быстрее всего в газах, медленнее в жидкостях и очень медленно в твёрдых телах.
• Масса частиц: Более лёгкие частицы движутся быстрее и, следовательно, диффундируют быстрее, чем тяжёлые (при одинаковой температуре).
• Градиент концентрации: Чем больше разница в концентрациях между двумя областями, тем выше скорость диффузии.

Математически диффузионный поток в простейшем одномерном случае описывается первым законом Фика:

$J = -D \frac{dc}{dx}$

где $J$ — плотность диффузионного потока (количество вещества, проходящего через единицу площади в единицу времени), $D$ — коэффициент диффузии (характеризует скорость протекания процесса), а $\frac{dc}{dx}$ — градиент концентрации. Знак минус указывает, что поток направлен в сторону уменьшения концентрации.

Диффузия играет важнейшую роль в природе и технике, например, в процессах дыхания и питания живых организмов, при обмене веществ, а также в различных технологических процессах, таких как сварка, пайка, цементация стали и производство полупроводников.

Ответ: Диффузией называют явление самопроизвольного взаимного проникновения частиц одного вещества в другое, обусловленное их непрерывным хаотическим тепловым движением, которое приводит к выравниванию концентрации по всему объёму.