Для того чтобы понять, что такое диффузия, достаточно представить, как к столу подается какое-нибудь вкусно пахнущее блюдо, например, горячая курочка гриль, источающая чудный аромат ужина. Представили? Ну что, слюнки потекли?
Так вот этот чудесный манящий запах курочки распространяется от тарелки по воздуху к нам именно благодаря явлению диффузии. Оторвемся на минуточку от вкусного образа и вернемся к физике и диффузии, чтобы понять как же все это, собственно, происходит.
Как происходит диффузия? Как мы знаем, молекулы любого вещества находятся на некотором расстоянии друг от друга и беспрерывно хаотично движутся. Именно поэтому отдельные молекулы курочки (как ни странно это звучит) хаотично перемещаясь, проникают в промежутки между молекулами воздуха, сталкиваются с ними и, таким образом, перемещаются все дальше и дальше от источника, т. е. от блюда с вкуснятиной. Это и есть явление диффузии.
Диффузия в газах и жидкостях происходит легче и быстрее, чем диффузия в твердых телах, так как молекулы в газах и жидкостях, соответственно, движутся свободнее, и расстояние между ними больше, чем в твердом теле.
Где диффузия происходит быстрее? На уроках физики в седьмом классе вы наверняка проделаете несколько интересных и красивых опытов, наглядно показывающих явление диффузии в жидкостях и газах. Но можно проделать элементарные опыты и самостоятельно дома.
Для этого берем стакан с водой и несколько крупинок обыкновенной марганцовки, йода или зеленки. Опускаем крупинки в воду и наблюдаем, как марганцовка, растворяясь в воде, постепенно занимает все больший объем стакана, до тех пор, пока не окрасит всю воду в равномерно розовый цвет.
Это пример диффузии в жидкостях, который демонстрирует диффузию наглядно и показывает, что в жидкостях диффузия происходит медленнее, чем в газах. Вспомните пример с курочкой, в котором запах достигает вас буквально через несколько секунд, и сравните с растворением марганцовки в воде, которой требуется несколько минут, чтобы окрасить всю воду. Ну а в твердых телах диффузия происходит еще медленнее.
Простой и доступный каждому пример – это взять два куска разноцветного пластилина и разминая их в руках, наблюдать, как смешиваются цвета. А, соответственно, без внешнего воздействия, если просто прижать два куска друг к другу, потребуются месяцы или даже годы, чтобы два цвета хоть немного перемешались, так сказать, проникли один в одного.
Примеры диффузии в природе Примером диффузии в природе может служить принципиально важный для жизни процесс – дыхание. Именно благодаря диффузии кислород из легких попадает в кровь, а из крови – в органы и ткани организма. Благодаря диффузии выдыхаемый нами углекислый газ не скапливается вокруг нас, а рассеивается в пространстве и смешивается с кислородом, поэтому мы можем длительное время спокойно дышать в закрытой комнате без ветра.
Однако, время от времени все равно необходимо проветривать комнату и впускать свежий воздух, насыщенный кислородом, который опять же благодаря диффузии, быстро распространяется по всему объему комнаты.
11. Какое количество теплоты необходимо сообщить воде массой 1 кг, чтобы нагреть ее от 10° до 20° С? Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг · °С?
Q=cm(t2-t1)Q=4200•1(20-10)=4200•1•10=42000Дж
ответ: в) 42000 Дж
12.Какое количество теплоты выделится в проводнике сопротивлением 1 Ом в течение 30 секунд при силе тока 4 А?
Дано: R = 1 Ом, J = 4A, t = 30 сек
По закону Джоуля-Ленца
Q = J^2•Rt = Q =( 4A)^2•1 Ом •30с = 480 Дж
ответ Г 480 Дж.
13. Работа, совершенная током за 600 секунд, составляет 15000 Дж. Чему равна мощность тока?
A=Pt
P=A/t=15000Дж/600с=25Вт
ответ б) 25 Вт
14. Два проводника сопротивлением R1 = 100 Ом и R2 = 100 Ом соединены параллельно. Чему равно их общее сопротивление?
Общее сопротивление двух равных резисторов, соединенных параллельно равно половине одного из них, то есть 50 Ом
ответ в) 50 Ом
15.Фокусное расстояние собирающей линзы равно 0,1 м. Оптическая сила этой линзы равна
D = 1/F = = 10дптр
ответ а) 10 дптр
16.Для нагревания 3 литров воды от 180 С до 1000 С в воду впускают стоградусный пар. Определите массу пара. (Удельная теплота парообразования воды 2,3 · 106 Дж/кг, удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг · °С, плотность воды 1000 кг/м3).
Q=Lm Отсюда масса m=Q/L, где L - удельная теплота парообразования, количество теплоты Q=cm(t2 - t1)
m=pV, где p - плотность, V - объем
m=1000 кг/м^3 * 0,003 м^3 = 3 кг
Q=4200 Дж/Кг*C * 3 кг * 82 C = 1033200 Дж Вода получила столько джоулей, и нагрелась до 100 градусов.
А необходимое для этого количество теплоты получила от пара, масса которого:
m=Q/L= 1033200 Дж/ 2300000 Дж/кг ≈ 0,45 кг
ответ г) 0,45 кг
17.Напряжение в железном проводнике длиной 100 см и сечением 1 мм^2 равно 0,3 В. Удельное сопротивление железа 0,1 Ом · мм^2/м. Вычислите силу тока в стальном проводнике.
Дано: L = 1 м - длина, S= 1 мм^2 - площадь сечения, р = 0,1 мм^2/м - удельное сопротивление, U= 0,3 в = напряжение. Найти силу тока J=?
Так вот этот чудесный манящий запах курочки распространяется от тарелки по воздуху к нам именно благодаря явлению диффузии.
Оторвемся на минуточку от вкусного образа и вернемся к физике и диффузии, чтобы понять как же все это, собственно, происходит.
Как происходит диффузия?
Как мы знаем, молекулы любого вещества находятся на некотором расстоянии друг от друга и беспрерывно хаотично движутся. Именно поэтому отдельные молекулы курочки (как ни странно это звучит) хаотично перемещаясь, проникают в промежутки между молекулами воздуха, сталкиваются с ними и, таким образом, перемещаются все дальше и дальше от источника, т. е. от блюда с вкуснятиной. Это и есть явление диффузии.
Диффузия в газах и жидкостях происходит легче и быстрее, чем диффузия в твердых телах, так как молекулы в газах и жидкостях, соответственно, движутся свободнее, и расстояние между ними больше, чем в твердом теле.
Где диффузия происходит быстрее?
На уроках физики в седьмом классе вы наверняка проделаете несколько интересных и красивых опытов, наглядно показывающих явление диффузии в жидкостях и газах. Но можно проделать элементарные опыты и самостоятельно дома.
Для этого берем стакан с водой и несколько крупинок обыкновенной марганцовки, йода или зеленки. Опускаем крупинки в воду и наблюдаем, как марганцовка, растворяясь в воде, постепенно занимает все больший объем стакана, до тех пор, пока не окрасит всю воду в равномерно розовый цвет.
Это пример диффузии в жидкостях, который демонстрирует диффузию наглядно и показывает, что в жидкостях диффузия происходит медленнее, чем в газах.
Вспомните пример с курочкой, в котором запах достигает вас буквально через несколько секунд, и сравните с растворением марганцовки в воде, которой требуется несколько минут, чтобы окрасить всю воду. Ну а в твердых телах диффузия происходит еще медленнее.
Простой и доступный каждому пример – это взять два куска разноцветного пластилина и разминая их в руках, наблюдать, как смешиваются цвета. А, соответственно, без внешнего воздействия, если просто прижать два куска друг к другу, потребуются месяцы или даже годы, чтобы два цвета хоть немного перемешались, так сказать, проникли один в одного.
Примеры диффузии в природе
Примером диффузии в природе может служить принципиально важный для жизни процесс – дыхание. Именно благодаря диффузии кислород из легких попадает в кровь, а из крови – в органы и ткани организма. Благодаря диффузии выдыхаемый нами углекислый газ не скапливается вокруг нас, а рассеивается в пространстве и смешивается с кислородом, поэтому мы можем длительное время спокойно дышать в закрытой комнате без ветра.
Однако, время от времени все равно необходимо проветривать комнату и впускать свежий воздух, насыщенный кислородом, который опять же благодаря диффузии, быстро распространяется по всему объему комнаты.
11. Какое количество теплоты необходимо сообщить воде массой 1 кг, чтобы нагреть ее от 10° до 20° С? Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг · °С?
Q=cm(t2-t1)Q=4200•1(20-10)=4200•1•10=42000Дж
ответ: в) 42000 Дж
12.Какое количество теплоты выделится в проводнике сопротивлением 1 Ом в течение 30 секунд при силе тока 4 А?
Дано: R = 1 Ом, J = 4A, t = 30 сек
По закону Джоуля-Ленца
Q = J^2•Rt = Q =( 4A)^2•1 Ом •30с = 480 Дж
ответ Г 480 Дж.
13. Работа, совершенная током за 600 секунд, составляет 15000 Дж. Чему равна мощность тока?
A=Pt
P=A/t=15000Дж/600с=25Вт
ответ б) 25 Вт
14. Два проводника сопротивлением R1 = 100 Ом и R2 = 100 Ом соединены параллельно. Чему равно их общее сопротивление?
Общее сопротивление двух равных резисторов, соединенных параллельно равно половине одного из них, то есть 50 Ом
ответ в) 50 Ом
15.Фокусное расстояние собирающей линзы равно 0,1 м. Оптическая сила этой линзы равна
D = 1/F = = 10дптр
ответ а) 10 дптр
16.Для нагревания 3 литров воды от 180 С до 1000 С в воду впускают стоградусный пар. Определите массу пара. (Удельная теплота парообразования воды 2,3 · 106 Дж/кг, удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг · °С, плотность воды 1000 кг/м3).
Q=Lm Отсюда масса m=Q/L, где L - удельная теплота парообразования, количество теплоты Q=cm(t2 - t1)
m=pV, где p - плотность, V - объем
m=1000 кг/м^3 * 0,003 м^3 = 3 кг
Q=4200 Дж/Кг*C * 3 кг * 82 C = 1033200 Дж Вода получила столько джоулей, и нагрелась до 100 градусов.
А необходимое для этого количество теплоты получила от пара, масса которого:
m=Q/L= 1033200 Дж/ 2300000 Дж/кг ≈ 0,45 кг
ответ г) 0,45 кг
17.Напряжение в железном проводнике длиной 100 см и сечением 1 мм^2 равно 0,3 В. Удельное сопротивление железа 0,1 Ом · мм^2/м. Вычислите силу тока в стальном проводнике.
Дано: L = 1 м - длина, S= 1 мм^2 - площадь сечения, р = 0,1 мм^2/м - удельное сопротивление, U= 0,3 в = напряжение. Найти силу тока J=?
Найдем сопротивление R = (pL)/S = 0,1 Ом
Тогда по Ому, J=U/R = 0,3/0,1 = 3А
ответ б) 3 А