Диффузия

Урок физики по теме «Диффузия», 7 класс. 

Цель урока:      

- Сформировать у обучающихся представление о явлении   диффузии;

- Показать значение явления диффузии в природе, технике и быту.

Задачи:

Образовательные:

Сформировать:

• представление о диффузии, как о явлении смешивания веществ,  вследствие  движения молекул.

• представление о том, что диффузия наблюдается   в твердом,  жидком и газообразном состояниях вещества;

• представление о значении диффузии  в  природе, в быту.

Развивающие:

• учить логически правильно выражать свои мысли средством физико-математического языка;

• формировать умения наблюдать;

• развивать  умения анализировать ход эксперимента, на его основе  проводить сравнение,  выделять главное, формулировать логические выводы;

• развивать  ассоциативное мышление;

• развивать способности работать в высоком темпе.

Воспитательные:       

• формировать умения использовать теоретические знания для понимания сущности явлений происходящих в природе, в быту.

• повышать уровень экологического и эстетического воспитания учащихся. 

Оборудование к уроку: освежитель воздуха, перманганат калия, пинцеты, пластиковые стаканы, пакетики чая, холодная и тёплая вода, сахар-рафинад.

Компьютер, медиапроектор.

План урока:

1. Организационный момент.

2. Формулирование цели урока.

3. Актуализация опорных знаний.

4. Новый материал:

4.1. Понятие диффузии.

4.2. Причины и закономерности диффузии.

5. Применение диффузии.

6. Закрепление.

7. Домашнее задание.

         8. Рефлексия.

Ход урока.

1. Орг.момент

• Приветствие

• Проверка наличия учебных принадлежностей

• Проверка присутствующих

2. «Целеполагание»

Демонстрируется презентация «Золото этрусков»

Сегодня на уроке мы постараемся разгадать загадку: как же удавалось этрусским мастерам создавать такие ювелирные изделия?

Этап 3. « Активизация»

Но сначала, мы вспомним, как устроено вещество.

Физический диктант "Веришь - не веришь"провожу устно с помощью сигнальных карточек красного и зеленого цветов.

1. Вещество состоит из мельчайших частиц, едва различимых невооруженным глазом.

2. Объем газа при нагревании увеличивается, т. к. каждая молекула становится больше по размеру.

3. Молекула – мельчайшая частица вещества.

4. Стальной шарик при нагревании увеличивается в объеме, т. к. промежутки между молекулами становятся больше

5. Атомы состоят из молекул.

6. Объем тела при нагревании уменьшается.

7. Объем жидкости при охлаждении уменьшается, т. к. промежутки между молекулами становятся меньше.

8. Объем тела равен сумме объемов его молекул.

Учащиеся выполняют задание, проверка ответов кадр 3 презентации. Если допущены ошибки, то соответствующие пункты проговариваются.

Учитель:

Итак, как устроено вещество?

(Все вещества состоят из мельчайших частиц, чаще всего молекул, разделенных промежутками)

Этап 4. «Объяснение нового материала»

К нашему сегодняшнему уроку я подобрала эпиграф: «Один опыт я ставлю выше, чем тысячу мнений, рожденных только воображением». Это высказывание принадлежат великому русскому учёному Михаилу Васильевичу Ломоносову. Как вы понимаете смысл этих слов? (Учащиеся отвечают)

Молодцы! Сегодня мы с вами будем добывать знания опытным путем.

1. Диффузия:

• в газах.

-   Урок начинаю с распыления освежителя; в случае, если ученик почувствовал запах, он должен встать. Таким образом, постепенно, через пару минут, встанут все учащиеся класса. Они безошибочно определят, что за освежитель был распылен.

В беседе учащиеся подводятся к выводам: жидкость, освежитель, превращается в пар; молекулы газа находятся в движении; скорость молекул газа значительна; между молекулами газов, из которых состоит воздух, имеются промежутки; вещества способны перемешиваться по причине движения молекул.

Учитель:Явление взаимного перемешивания молекул веществ, вследствие их движения получило название диффузия.

Учащиеся записывают определение в тетрадь.

Причина диффузии:

Молекулы вещества находятся в непрерывном и беспорядочном движени

Учитель. Мы наблюдали процесс диффузии в газах. А возможна  ли   диффузия в жидкостях?

Учитель. Теперь посмотрим, будет ли происходить диффузия в жидкости. Проделаем опыт. На поверхность воды в сосуде опустим несколько кристалликов марганцовки. Что наблюдаете? Быстро ли растворяются кристаллики марганцовки? Почему? Почему происходит растворение кристалликов марганцовки в воде? (Учащиеся отвечают).

Возможен ли процесс диффузии в твердых телах?

Приведу вам пример. Если отшлифованные пластины свинца и золота положить одна на другую и сжать грузом, то при обычной комнатной температуре (около 20°С) за 5 лет золото и свинец взаимно проникнут друг в друга на расстояние всего около 1 мм.

-Какой вывод можно сделать по приведенному примеру?

Диффузия в твёрдых телах происходит чрезвычайно медленно.

- Как вы думаете, почему?

Учитель.Как ускорить процесс протекания диффузии?Увеличить температуру!

Учитель. Запишите в тетради: скорость протекания диффузии зависит от агрегатного состояния вещества и от температуры.

Вот мы и подходим к разгадке этрусских мастеров. Попробуйте объяснить, как же удавалось этрусским мастерам соединять медь и золото в своих украшениях?

(Обсуждение учащихся)

Учитель: Действительно, мастерам из далекого прошлого помогла диффузия. Искусство грануляции, достигшее высокого уровня в древнем мире, около 1000 года н. э. было забыто. Только в XIX веке были сделаны попытки выяснить технику грануляции, но они не дали результатов. Тайну удалось открыть лишь намного позже – в 1933 году. Раньше никто не мог объяснить, как золотых дел мастера в древности припаивали золотые крупинки к меди, не расплавляя их при этом. Технология оказалась довольно сложной. Золотые шарики особым способом приклеивали к папирусу, который затем накладывали на медную основу и постепенно нагревали. При температуре 890 градусов шарики припаивались, так как при нагревании меди в контакте с золотом их общая температура плавления ниже, чем при нагревании каждого металла в отдельности. В этом и заключается секрет припаивания золота к меди.

Этап 5. «Закрепление» Учитель. Сейчас поработаем в группах. (Учащиеся делятся на пять групп, каждой группе выдается текст с вопросами). Задача каждой группы – прочитать текст и найти в нем ответы на вопросы. Выступающих от группы может быть несколько.

Группы выполняют задания.

Группа 1. Диффузия в растительном мире.

Вопросы:

1. Как кислород попадает в глубокие слои водоемов?

2. Почему сосуды с узким горлом непригодны для использования в качестве аквариума?

В растительном мире очень велика роль диффузии. Например, большое развитие листовой кроны деревьев объясняется тем, что диффузионный обмен сквозь поверхность листьев выполняет не только функцию дыхания, но частично и питания. В настоящее время широко практикуется внекорневая подкормка плодовых деревьев путем опрыскивания их кроны.

Большую роль играют диффузные процессы в снабжении природных водоёмов и аквариумов кислородом. Кислород попадает в более глубокие слои воды в стоячих водах за счёт диффузии через их свободную поверхность. Поэтому нежелательны всякие ограничения свободной поверхности воды. Так, например, листья или ряска, покрывающие поверхность воды, могут совсем прекратить доступ кислорода к воде и привести к гибели ее обитателей. По этой же причине сосуды с узким горлом непригодны для использования в качестве аквариума.

Группа 2. Роль диффузии в пищеварении и дыхании человека.

Вопросы:

1. Как происходит всасывание питательных веществ в процессе пищеварения?

2. Как кислород из легких попадает в кровь?

Наибольшее всасывание питательных веществ происходит в тонких кишках, стенки которых специально для этого приспособлены. Площадь внутренней поверхности кишечника человека равна 0,65м². Она покрыта ворсинками – микроскопическими образованиями слизистой оболочки высотой 0,2-1мм, за счет чего площадь реальной поверхности кишечника достигает 4-5 м², т.е. достигает в 2-3 раза больше площади поверхности всего тела. Процесс всасывания питательных веществ в кишечнике возможен благодаря диффузии.

Дыхание – перенос кислорода из окружающей среды внутрь организма сквозь его покровы – происходит тем быстрее, чем больше площадь поверхности тела и окружающей среды, и тем медленнее, чем толще и плотнее покровы тела. А как же дышит человек? У человека в дыхании принимает участие вся поверхность тела – от самого толстого эпидермиса пяток до покрытой волосами кожи головы. Особенно интенсивно дышит кожа на груди, спине и животе. Интересно, что по интенсивности дыхания эти участки кожи значительно превосходят легкие. С одинаковой по размеру дыхательной поверхности здесь может поглощаться кислорода на 28%, а выделяться углекислого газа даже на 54% больше, чем в легких. Однако во всем дыхательном процессе участие кожи ничтожно по сравнению с легкими, так как общая площадь поверхности легких, если развернуть все 700 млн. альвеол, микроскопических пузырьков, через стенки которых происходит газообмен между воздухом и кровью, составляет около 90-100 квадратных метров, а общая площадь поверхности кожи человека около 2 квадратных метров, т.е, в 45-50 раз меньше.

Таким образом, диффузия имеет большое значение в процессах жизнедеятельности человека, животных и растений. Благодаря диффузии кислород из легких пpoникaeт в кровь человека, а из крови – в ткани.

Группа 3. Осмос.

Вопросы:

1. Что такое осмос?

2. Как попадает вода из почвы в растение?

3. В чем заключается практическое применение осмоса.

Одним из видов процесса диффузии является одностороннее проникновение молекул одних веществ между молекулами других. Научным языком это звучит так: диффузия веществ через полупроницаемые мембраны. Такой процесс называется осмосом. Осмос от греческого – толчок, давление. Впервые осмос наблюдал французский химик Нолле в 1748 г.

Если сравнить бобы фасоли, которые замочили в горячей воде, с сухими, то становится очевидной разница в размерах фасоли. Здесь наблюдается односторонняя диффузия – осмос.

В почвенных растворах содержатся минеральные соли и органические соединения. Вода из почвы попадает в растение путем осмоса через полупроницаемые мембраны корневых волосков. Концентрация воды в почве оказывается выше, чем внутри корневых волосков, поэтому вода проникает в зерно и дает жизнь растению.

Мембранные методы разделения применяются для опреснения солёных и очистки сточных вод, получения особо чистой воды, разделения углеводородов, концентрирования растворов, в том числе пищевых продуктов, биологически активных веществ, обогащения воздуха кислородом. В настоящее время во всем мире действует свыше 2000 заводов по опреснению воды.

Группа 4. Применение диффузии в технике.

Вопросы:

1. В чем заключается метод диффузионной сварки?

2. С какой целью применяют металлизацию и цементацию?

Диффузия находит широкое применение в промышленности. На явлении диффузии основана диффузионная сварка металлов. Методом диффузионной сварки соединяют между собой металлы, неметаллы, металлы и неметаллы, пластмассы. Детали помещают в закрытую сварочную камеру с сильным разряжением, сдавливают и нагревают до 800 градусов. При этом происходит интенсивная взаимная диффузия атомов в поверхностных слоях контактирующих материалов. Диффузионная сварка применяется в основном в электронной и полупроводниковой промышленности, точном машиностроении.

На явлении диффузии основан процесс металлизации – покрытия поверхности изделия слоем металла или сплава для сообщения ей физических, химических и механических свойств, отличных от свойств металлизируемого материала. Он применяется для защиты изделий от коррозии, износа, повышения контактной электрической проводимости, в декоративных целях. Для повышения твердости и жаростойкости стальных деталей применяют цементацию. Она заключается в том, что стальные детали помещают в ящик с графитовым порошком, который устанавливают в термической печи. Атомы углерода вследствие диффузии проникают в поверхностный слой деталей. Глубина проникновения зависит от температуры и времени выдержки деталей в термической печи.

Группа 5. Вред диффузии.

Вопросы:

1. Чем опасен избыток углекислого газа в атмосфере?

2. К чему приводит загрязнение водоемов?

Не всегда диффузия - благо для человека. К сожалению, необходимо отметить и вредные проявления этого явления. Дымовые трубы предприятий выбрасывают в атмосферу углекислый газ, оксиды азота и серы. В настоящее время общее количество эмиссии газов в атмосферу превышает 40 миллиардов тонн в год. Избыток углекислого газа в атмосфере опасен для живого мира Земли, нарушает круговорот углерода в природе, приводит к образованию кислотных дождей. Процесс диффузии играет большую роль в загрязнении рек, морей и океанов. Годовой сброс производственных и бытовых стоков в мире равен примерно 10 триллионов тонн.

Загрязнение водоёмов приводит к тому, что в них исчезает жизнь, а воду, используемую для питья, приходится очищать, что очень дорого. Кроме того, в загрязненной воде происходят химические реакции с выделением тепла. Температура воды повышается, при этом снижается содержание кислорода в воде, что плохо для водных организмов. Из-за повышения температуры воды многие реки теперь зимой не замерзают.

Для снижения выброса вредных газов из промышленных труб, труб тепловых электростанций устанавливают специальные фильтры. Для предупреждения загрязнения водоемов необходимо следить за тем, чтобы вблизи берегов не выбрасывался мусор, пищевые отходы, навоз, различного рода химикаты.

После небольшой подготовки каждая группа отвечает на предложенные вопросы.

Учитель. Давайте проверим, как вы усвоили сегодняшнюю тему. Выполните в группах тест по теме «Диффузия».

Выполнение теста.

1. К какому классу понятий относится диффузия?

А) к физической величине;

Б) к физической единице измерения;

В) к физическому явлению.

2.Что является причиной явления диффузии?

А) движение молекул;

Б) наличие промежутков;

В) размеры молекул.

3.В каком состоянии вещества диффузия протекает наиболее быстро?

А) в газообразном

Б) в твердом

В) в жидком

4.Укажите пример диффузии в жидкостях.

А)запах духов распространяется в комнате.

Б) спирт растворяется в воде.

запах духов распространяется в комнате.

В) запах нафталина распространяется в воздухе.

5.Что является причиной увеличения скорости диффузии с ростом температуры тела?

А)увеличение промежутков между молекуламиБ) увеличение беспорядочности движения молекул.

В) увеличение скорости движения молекул.

Учитель. Проверим правильность выполнения. (Ответы на доске)

Рефлексия (2мин)

Этап 6.

Домашнее задание параграфы 9,10

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/567161-diffuzija