Лабораторный опыт № 2, страница 13 - гдз по химии 7 класс тетрадь для лабораторных и практических работ Габриелян, Аксенова

Изучение скорости диффузий аэрозолей. Лабораторные опыты - страница 13.

Условие.

Лабораторный опыт № 2. Изучение скорости диффузии аэрозолей

Цель: изучение явления диффузии газообразных веществ в воздухе и определение скорости её распространения.

Оборудование и реактивы: секундомер, баллончик с освежителем воздуха или дезодорант-аэрозоль.

Задание. Рассчитать скорость распространения запаха аэрозоля.

Инструкция

1. Проводить эксперимент необходимо в паре. Встаньте с другим участником эксперимента на расстоянии 3 м друг от друга.

2. Один из участников эксперимента должен распылять вверх над собой в течение 2 с аэрозоль: освежитель воздуха или дезодорант.

3. Второй участник эксперимента отмечает время, когда начато распыление, и время, когда он почувствовал запах дезодоранта или освежителя воздуха.

4. Рассчитайте скорость распространения газообразного вещества в воздухе.

ПОДСКАЗКА Скорость можно рассчитать, если путь разделить на промежуток времени:

$v = S : (t_2 - t_1) = S : t$

На каком расстоянии от вас стоял помощник? Это путь.

Определите время (из большего значения времени вычтите меньшее).

Вычислите скорость распространения аэрозоля.

5. Ответьте на вопросы.

◈ Какое явление вы наблюдали? Дайте определение этому явлению.

◈ Как изменится скорость диффузии, если открыть окно в комнате, в которой проводят эксперимент?

6. Запишите результаты опыта в виде таблицы.

Время t, с	Путь S, м	Скорость v, м/с
$t_1$, начальное =	3 м	$v = S : (t_2 - t_1) = S : t$
$t_2$, конечное =		$v =$
$t$, разность =

Дополнительное задание

Объясните, каким образом действует препарат против моли в виде твёрдых таблетированных веществ, который хозяйки раскладывают в платяном шкафу.

Решение.

Решение 2.

Для выполнения задания по расчету скорости и заполнению таблицы необходимо провести реальный эксперимент. Так как экспериментальные данные (время, за которое распространился запах) отсутствуют, для демонстрации решения будут использованы гипотетические значения.

Предположим, что в ходе эксперимента второй участник почувствовал запах через 12 секунд после начала распыления.

4. Рассчитайте скорость распространения газообразного вещества в воздухе.

Дано:

$S = 3$ м (расстояние между участниками)

$t_{1} = 0$ с (момент начала распыления)

$t_{2} = 12$ с (гипотетическое время обнаружения запаха)

Найти:

$v$ - ?

Решение:

Скорость распространения запаха $v$ определяется как отношение пути $S$ ко времени $t$, за которое этот путь был пройден. Формула для расчета: $v = S / t$.

Сначала найдем промежуток времени $t$, в течение которого распространялся запах. Он равен разности между конечным временем $t_2$ (когда запах почувствовали) и начальным $t_1$ (когда начали распыление).

$t = t_{2} - t_{1} = 12 \text{ с} - 0 \text{ с} = 12 \text{ с}$

Теперь подставим значения в формулу для скорости:

$v = \frac{S}{t} = \frac{3 \text{ м}}{12 \text{ с}} = 0.25 \text{ м/с}$

Ответ: Скорость распространения аэрозоля составляет 0.25 м/с (при условии, что запах был зафиксирован через 12 секунд).

5. Ответьте на вопросы.

◆ Какое явление вы наблюдали? Дайте определение этому явлению.
В ходе эксперимента мы наблюдали явление диффузии.
Определение: Диффузия — это процесс самопроизвольного взаимного проникновения частиц одного вещества в другое, обусловленный хаотическим тепловым движением этих частиц. В результате диффузии происходит выравнивание концентрации веществ по всему занимаемому объему. В данном случае молекулы пахучего вещества аэрозоля проникают между молекулами газов, составляющих воздух.
Ответ: Наблюдаемое явление — диффузия. Это процесс взаимного проникновения частиц одного вещества между частицами другого вследствие их непрерывного хаотического движения.

◆ Как изменится скорость диффузии, если открыть окно в комнате, в которой проводят эксперимент?
Если открыть окно, в комнате появятся воздушные потоки (сквозняк). Этот процесс переноса вещества потоками газа или жидкости называется конвекцией. Молекулы аэрозоля будут переноситься не только из-за их собственного хаотичного движения (диффузии), но и вместе с движущимся воздухом. Поскольку конвекция переносит вещество на большие расстояния гораздо быстрее, чем диффузия, то и запах в комнате распространится значительно быстрее. Таким образом, измеренная скорость распространения запаха сильно возрастет.
Ответ: Скорость распространения запаха значительно увеличится, так как к медленному процессу диффузии добавится быстрый процесс переноса вещества потоками воздуха (конвекция).

6. Запишите результаты опыта в виде таблицы.

Ниже представлена таблица, заполненная на основе гипотетических данных, рассчитанных выше.

Время t, с	Путь S, м	Скорость v, м/с
$t_1$, начальное = 0	3 м	$v = S : (t_2 - t_1) = S : t$
$t_2$, конечное = 12
$t$, разность = 12	-	$v = 0.25$ м/с

Ответ: Результаты эксперимента, полученные с использованием гипотетических данных, занесены в таблицу.

Дополнительное задание

Объясните, каким образом действует препарат против моли в виде твёрдых таблетированных веществ, который хозяйки раскладывают в платяном шкафу.
Принцип действия твердых препаратов от моли (например, нафталиновых шариков) основан на двух последовательных физических явлениях: сублимации и диффузии.
1. Сублимация (или возгонка): Это процесс, при котором вещество переходит из твердого состояния непосредственно в газообразное, минуя жидкую фазу. Таблетки от моли медленно испаряются при комнатной температуре.
2. Диффузия: Образовавшиеся в результате сублимации молекулы пахучего вещества находятся в постоянном хаотическом движении. Они распространяются по всему замкнутому пространству шкафа, проникая между молекулами воздуха и волокнами ткани.
В результате этого в объеме шкафа создается и поддерживается высокая концентрация паров репеллента, которые отпугивают взрослых особей моли и уничтожают их личинок.
Ответ: Твердые таблетки от моли испаряются (сублимируют), переходя в газ. Затем пары этого вещества благодаря явлению диффузии равномерно распространяются по всему объему шкафа, создавая среду, неблагоприятную для моли.