Як багато цікавого і дивного відбувається навколо нас. Влітку я іноді спостерігаю за живою природою. Одного разу, спостерігаючи за мурахами, я задумалася над тим, як вони у величезній для них світі, дізнаються дорогу додому. Мені також захотілося дізнатися, як комахи знаходять собі їжу, чому дим від багаття поширюється на великі відстані. На занятті гуртка по дослідницької діяльності вчитель нам показав досвід: як запах дезодоранту поширюється в класі, як змішуються фарби. Він пояснив, що цим явищам є наукове пояснення. В основі всіх цих дій лежить фізичне явище - дифузія. Крім того, коли ми проїжджаємо повз ЛПК, який знаходиться в Ежвінском районі, то відчуваємо неприємний запах. Мені батьки пояснили, що це вихлопні гази, які утворюються при виготовленні паперу. Цей запах іноді я відчуваю в Сиктивкарі. І тоді я задумалася, а що якщо на явищі дифузії засновані процеси, які ми бачимо, спостерігаючи за живою природою. Чи не є це явище однією з причин виникнення проблем в екології? Мені захотілося отримати додаткові знання про дифузії. Таким чином, обрана мною тема, є досить актуальною.
Гіпотеза: Припустимо, що явище дифузії є одним з умов процесів, що відбуваються в живій природі.
Мета роботи: Дослідження впливу явища дифузії в житті людини і живої природи.
Об'єкт дослідження: Явище дифузії.
Предмет дослідження: Властивості явища дифузії.
- вивчити матеріал про явище дифузії в різних джерелах інформації: що таке дифузія, її роль в житті людини і живої природи;
- провести досліди, що дозволяють вивчити процес дифузії: в яких агрегатних станах протікає процес дифузії;
- проаналізувати отриману інформацію і виявити, в чому плюси і мінуси явища дифузії, і її роль в екології;
- аналіз і обробка інформації;
- проведення експерименту;
- спостереження;
- порівняння;
- узагальнення.
З чого складаються речовини
Ще в давні часи вчені говорили про те, що тіла складаються з невидимих оком частинок. Цим вони пояснювали багато природні явища. Чому, наприклад, висихає намокла одяг? Тому що з неї відлітають частинки води, недоступні для нашого ока. Їх назвали - атоми. Атоми кожного речовини відрізняються один від одного. Атоми дуже малі. Між атомами є проміжки. Їх неможливо розгледіти не тільки простим оком, але і за допомогою навіть найпотужнішого оптичного мікроскопа. Око людини не здатний розгледіти атоми і проміжки між ними, тому будь-яка речовина здається нам суцільним. У 1951 році Ервін Мюллер винайшов іонний мікроскоп, що дозволив в деталях розгледіти атомну структуру металу.
Великий російський учений Михайло Васильович Ломоносов (1711-1765) в своїх працях доводив, що невидимі частинки бувають складними і простими. Складні частки складаються з елементарних частинок. Одні і ті ж прості частинки, по-різному поєднуючись, можуть утворювати найрізноманітніші складні частинки. Цим М.В. Ломоносов пояснив різноманітність речовин у природі.
Кожна речовина складається з особливих частинок, які за розміром і формою відрізняються від частинок інших речовин. Це частинки називаються - молекули. Вчені встановили, що між молекулами є проміжки.
Існує три агрегатних стани речовини: тверде, рідке і газоподібне. Тверді тіла складаються з атомів, розташованих впритул один до одного. Це надає предмету форму і щільність. Молекули в рідинах розташовані далі один від одного, ніж в твердих речовинах, але ближче ніж в газах. У газах молекули й атоми вільно переміщаються в просторі. Гази легко стискуються.
Дифузія (від лат. Diffusio - поширення, розтікання, розсіювання) - це явище, при якому відбувається взаємне проникнення молекул однієї речовини між молекулами іншого. Явище дифузії ми спостерігаємо кожен день: наливаємо заварку чаю в окріп, готуємо фарбувальний розчин, і навіть коли згорає щось на плиті, а запах відчувається по всьому будинку.
Роль дифузії в природі
Позитивний момент явища дифузії - вона грає велику роль в природі. Дифузія розчинів різних солей в грунті сприяє нормальному харчуванню рослин. Р астенія дихає і видихає повітря, п'є воду, отримує з грунту різні мікроелементи. завдяки цьому воно росте, цвіте. Без цього явища не було б і тваринного світу. Завдяки дифузії тварини знаходять собі їжу. Акули, наприклад, відчувають запах крові на відстані декількох кілометрів. Метелики, пурхаючи між рослин, завжди знаходять дорогу до красивого квітки. Бджоли, виявивши солодкий об'єкт, штурмують його своїм роєм. Велику роль відіграють дифузійні процеси в постачанні природних водойм та акваріумів киснем. Кисень потрапляє в більш глибокі шари води в стоячих водах за рахунок дифузії через їх вільну поверхню.
Вплив дифузії на життєдіяльність людини
На явищі дифузії засновані багато фізіологічні процеси, що відбуваються в організмі людини: такі як дихання, всмоктування поживних речовин в кишечнику і ін. Ми можемо захистити себе від багатьох хвороб шляхом прийому ліків, які засвоюються організмом теж завдяки дифузії.
Дифузія знаходить широке застосування в різних сферах діяльності людини. Наприклад, на цьому явищі заснована дифузійна зварювання металів. Явище дифузії використовується також для отримання нових речовин: виготовлення лікарських препаратів, приготування маринадів, солінь, напоїв. Людина навчилася використовувати властивості дифузії і для забезпечення власної безпеки. Наприклад, природний горючий газ, який ми використовуємо вдома для приготування їжі та опалення, не має ні кольору, ні запаху. При витоку помітити його неможливо, тому на розподільних станціях газ змішують з особливою речовиною, що володіє різким, неприємним запахом, який легко відчувається людиною. Це позитивне застосування дифузії.
Шкідливий прояв дифузії
В результаті розвитку людської цивілізації дифузія робить негативний вплив на природу і процеси, що протікають в ній. В процесі дифузії відбувається забруднення річок, морів, океанів. Великомасштабні аварії, що відбулися в басейнах різних водойм, забруднюють воду. Шкідливі відходи життєдіяльності людини, що проникають в грунт і воду, мають шкідливий вплив на життя тварин і рослин. Забруднення водойм призводить до того, що в них зникає життя.
Повітря забруднюється відходами різних фабрик, вихлопними газами автотранспорту. Смог - це жовтий туман, що отруює повітря, яким ми дихаємо. Смог - це основна причина дихальних і серцевих хвороб людини.
Для доведення твердження про те, що всі речовини складаються з частинок, я провела наступний експеримент.
Експеримент № 1. Розчинення шматочка цукру в воді.
Опис і спостереження: Цукор опускається в склянку з водою, і перемішується ложкою. Спочатку цукор добре видно, але поступово стає невидимим (розчинився). Спробувала воду на смак. Вона солодка. Але, цукру не видно. Значить, цукор не зник, він залишився в склянці.
Висновок: Шматочок цукру розпався на дрібні частинки, з яких він складався. І ці частинки перемішалися з частинками води. Цей досвід показує, що речовини, а значить і тіла, складаються з частинок.
Існує три агрегатних стани речовини: тверде, рідке і газоподібне. Наступним етапом, я з'ясувала, в яких агрегатних станах речовини протікає процес дифузії.
Експеримент № 2. Спостереження дифузії в газах.
Опис і спостереження: В шкільному кабінеті в одному кутку застосувала освіжувач повітря і перейшла в інший кут класу. Через 2 хвилини, стоячи в іншому кутку кабінету, відчула запах освіжувача.
Висновок: Сталося змішування частинок речовини, з яких складається освіжувач повітря, з частинками речовин, з яких складається повітря. У газах дифузія протікає.
Експеримент № 3. Спостереження дифузії в твердих речовинах.
Опис і спостереження: Шматочок кристалічного йоду насипала на білу серветку. Стала спостерігати за тим, що відбувається. Поступово, навколо шматочків йоду на серветці утворилися плями жовтого кольору.
Висновок: Сталося проникнення частинок йоду в папір. Дифузія протікає в твердих речовинах.
Експеримент № 4: Спостереження дифузії в рідких речовинах.
Опис і спостереження: Змішала трохи дві фарби жовтого і синього кольору. Вийшов розчин зеленого кольору.
Висновок: Сталося змішування частинок цих фарб. Дифузія протікає в речовинах, що знаходяться в рідкому стані.
Експеримент №5: Спостереження дифузії в твердих і рідких речовинах.
Опис і спостереження: В чисту воду опустила кілька кристаликів марганцево - кислого калію (марганцівки). Вода забарвлюється в рожевий колір.
Висновок: Сталося змішування частинок води і марганцівки. Дифузія протікає між речовинами в різних агрегатних станах.
Для з'ясування того, що на явищі дифузії засновано харчування рослин, я провела наступний експеримент.
Експеримент № 6: Спостереження ролі дифузії для живлення рослин.
Опис і спостереження: Спустила квітка «Бальзамін» в розчин марганцівки. Оглядаючи стебло рослини, я побачила рожеві волокна. За цим волокнам відбувається поширення води всередині рослини.
Висновок: На явищі дифузії засновано живлення рослин.
Аналіз і обговорення результатів
Аналізуючи отриману інформацію з літературних джерел і результати виконаних експериментів, я переконалася, що всі речовини складаються з найдрібніших частинок.
Дифузія протікає між речовинами в агрегатних станах одного виду. Поширення запахів, забруднення повітря різними газами, що викидаються заводами і транспортом, відбувається тому що протікає процес дифузії в газах. Навколишній нас повітря забруднюється через попадання в атмосферу частинок шкідливих речовин. Це шкідливий прояв дифузії. Так само дифузія може протікати між речовинами, які можуть перебувати в різних агрегатних станах. Я припускаю, що на цьому принципі засноване поширення шкідливих відходів від виробництва в водоймах, які могли туди потрапити, наприклад, через каналізаційні відводи. Це може привести до великої екологічної катастрофи. Оскільки при впадінні річок в моря прісна вода змішується з солоною, і відбувається забруднення світового океану. Це теж шкідливий прояв дифузії.
Позитивне прояв дифузії в тому, що на ній засноване живлення рослин. Для того щоб рослина добре росло і розвивалося, його треба поливати або обприскувати розчином, що містить поживні речовини. Такі розчини можна отримати, змішуючи добрива, які розчиняються у воді. Отримання підживлення для рослин, також відбувається за принципом дифузії.
В ході дослідження були вирішені поставлені завдання і виявлено наступне:
- В ході роботи з літературними джерелами було вивчено явище «дифузії», її сутність і роль в житті людини і живої природи, її роль в екології.
- Експериментально доведено, що всі речовини складаються з частинок.
- Експериментально встановлено, в яких агрегатних станах речовини протікає дифузія.
- Встановлено, що дифузія буває корисною і шкідливою.
Працюючи над даною темою, я дізналася, що явище дифузії є одним з головних умов життєдіяльності рослин, тварин і людини. Без цього явища життя на Землі було б неможливе. Але, на жаль, люди в результаті своєї діяльності часто чинять негативний вплив на природні процеси в природі. Оскільки з вини людини відбувається забруднення річок, морів і океанів, ґрунту і атмосфери Землі. В ході роботи мета досягнута, вирішені поставлені завдання, але ще багато чого залишилося недослідженим. Наприклад, чому цукор швидше розчиняється в гарячій воді, а не в холодній. Про це я постараюся дізнатися в своїй наступній дослідницькій роботі.