Diffusjonshastigheten avhenger ikke av temperaturen. Diffusjon i faste stoffer, væsker og gasser: definisjon, forhold

Avhengighet av diffusjonshastigheten til molekyler av temperaturen til et stoff Avhengighet av diffusjonshastigheten til molekyler av temperaturen til et stoff Prosjektforfatter: Maxim Karapuzov, 7. klasse student Prosjektforfatter: Maxim Karapuzov, 7. klasse student MBOU "SECONDARY EDUCATIONAL SKOLE 40" BELGORODSKY DISTRICT, STARY OSCOL Veileder: Gavryushina Lyudmila Konstantinovna , fysikklærer, fysikklærer, MBOU "SECONDARY SCHOOL 40" BELGORODSKY DISTRICT, STARY Oskol

Problemstilling Hvorfor blandes stoffer? Hvorfor blandes stoffer? Hvilken rolle spiller diffusjon i verden rundt oss? Hvilken rolle spiller diffusjon i verden rundt oss? Hva er diffusjonsprosessen avhengig av? Hva er diffusjonsprosessen avhengig av?

Tolkning av resultater Diffusjon er en tidsprosess. Diffusjonens varighet avhenger av temperaturen og typen stoff: jo høyere temperatur, jo raskere er diffusjonsprosessen. Som et resultat av forsøkene ble jeg overbevist om at hypotesen jeg la frem var fullt ut bekreftet. Faktisk, med økende temperatur, vil diffusjonen av molekyler i en væske skje raskere. Jo mer gjennomsnittshastighet bevegelse av kroppsmolekyler, jo høyere temperatur

Diffusjonshastighet

Diffusjon er et av de enkleste fenomenene som studeres som en del av et fysikkkurs. Denne prosessen kan representeres på det dagligdagse nivået.

Diffusjon er fysisk prosess gjensidig penetrasjon av atomer og molekyler av ett stoff mellom de samme strukturelle elementene til et annet stoff. Resultatet av denne prosessen er utjevning av konsentrasjonsnivået i de penetrerende forbindelsene. Diffusjon eller blanding kan sees hver morgen på ditt eget kjøkken når du tilbereder te, kaffe eller andre drikker som inneholder flere grunnleggende komponenter.

En lignende prosess var først i stand til å bli vitenskapelig beskrevet av Adolf Fick på midten av 1800-tallet. Han ga ham opprinnelige navn, som er oversatt fra latinsk språk som interaksjon eller distribusjon.

Diffusjonshastigheten avhenger av flere faktorer:

kroppstemperatur;
aggregeringstilstand teststoff.

I ulike gasser der det er veldig store avstander mellom molekylene vil diffusjonshastigheten være størst. I væsker, hvor avstanden mellom molekylene er merkbart mindre, avtar også hastigheten. Den laveste diffusjonshastigheten er observert i faste stoffer, siden det er en streng rekkefølge i molekylære bindinger. Atomer og molekyler fungerer mindre oscillerende bevegelser på ett sted. Diffusjonshastigheten øker med økende omgivelsestemperatur.

Ficks lov

Merknad 1

Diffusjonshastigheten måles vanligvis ved mengden stoff som overføres per tidsenhet. Alle interaksjoner må skje gjennom tverrsnittsarealet til løsningen.

Den grunnleggende formelen for diffusjonshastighet er:

$\frac(dm)(dt)=-DC\frac(dC)(dx)$, hvor:

$D$ er proporsjonalitetskoeffisienten,
$S$ er overflatearealet, og tegnet "-" betyr at diffusjonen fortsetter fra et område med høyere konsentrasjon til et lavere.

Denne formelen ble presentert i form av en matematisk beskrivelse av Fick.

I følge den er diffusjonshastigheten direkte proporsjonal med konsentrasjonsgradienten og området som diffusjonsprosessen skjer gjennom. Proporsjonalitetskoeffisienten bestemmer diffusjonen av et stoff.

Den berømte fysikeren Albert Einstein utledet ligninger for diffusjonskoeffisienten:

$D=RT/NA \cdot 1/6\pi\etaŋr$, hvor:

$R$ er den universelle gasskonstanten,
$T$- absolutt temperatur,
$r$ er radiusen til diffuserende partikler,
$D$ - diffusjonskoeffisient,
$ŋ$ er viskositeten til mediet.

Fra disse ligningene følger det at diffusjonshastigheten vil øke:

når temperaturen stiger;
med økende konsentrasjonsgradient.

Diffusjonshastigheten avtar:

med økende løsningsmiddelviskositet;
med økende størrelse på diffuserende partikler.

Hvis molar masseøker, så synker diffusjonskoeffisienten. I dette tilfellet avtar også diffusjonshastigheten.

Akselerasjon av diffusjon

Eksistere ulike forhold, som bidrar til å akselerere diffusjon. Diffusjonshastigheten avhenger av aggregeringstilstanden til stoffet som studeres. Materialets høye tetthet bremser den kjemiske reaksjonen. Frekvensen for interaksjon av molekyler påvirkes av temperaturregime. Kvantitative egenskaper Diffusjonshastigheten er en koeffisient. I SI-målesystemet er det betegnet som latin store bokstaver D. Det måles i kvadratcentimeter eller meter per sekund av tid.

Definisjon 1

Diffusjonskoeffisienten er lik mengden av et stoff som er fordelt mellom et annet stoff gjennom en viss overflateenhet. Samhandlingen må gjennomføres over en tidsenhet. For å effektivt løse problemet, er det nødvendig å oppnå en tilstand når forskjellen i tettheter på begge overflater er lik enhet.

Også diffusjonshastigheten i faste stoffer og væsker i gasser påvirkes av trykk og stråling. Stråling kan være forskjellige typer, inkludert induksjon, samt høyfrekvens. Diffusjon begynner når den utsettes for et bestemt katalysatorstoff. De fungerer ofte som en trigger for fremveksten av en stabil prosess med partikkelspredning.

Ved å bruke Arrhenius-ligningen beskrives koeffisientens avhengighet av temperaturen. Det ser slik ut:

$D = D0exp(-E/TR)$, hvor:

$T$ er den absolutte temperaturen, som måles i Kelvin,
$E$ er minimumsenergien som kreves for diffusjon.

Formelen lar oss forstå mer om karakteristiske trekk hele diffusjonsprosessen og bestemmer reaksjonshastigheten.

Spesielle diffusjonsmetoder

I dag er det praktisk talt umulig å bruke konvensjonelle metoder for å bestemme molekylvekten til proteiner. De er vanligvis basert på målingen:

damptrykk;
øke kokepunktet;
senke frysepunktet for løsninger.

Til effektiv løsning Til dette formål brukes spesielle metoder som er designet for å studere stoffer med høy molekylær struktur. De innebærer å bestemme diffusjonshastigheten eller viskositeten til løsninger.

Metoden for å bestemme orienteringen og formen til porene fra diffusjonshastigheten er basert på studiet av dialysehastigheter. Fri diffusjon bør forekomme i membranen i dette øyeblikk.

Ulike radioisotoper kan også brukes for å bestemme hastigheten på natriumdiffusjon. Denne spesielle metoden brukes til å løse problemer innen mineralogi og geologi.

Diffusjonsmetoden brukes aktivt, som er basert på å bestemme diffusjonen av makromolekyler i løsning. Den ble utviklet for polymermaterialer. I henhold til metoden bestemmes diffusjonskoeffisienten, og deretter bestemmes massegjennomsnittlig molekylvekt fra disse dataene.

For tiden er det ingen direkte metoder for å bestemme graden av hydrogendiffusjon i en katalysator. Til dette brukes den såkalte andre aktiveringsveien.

For å bestemme hastigheten er det vanlig å bruke spesielle enheter. De skiller seg i utseende fra de tildelte praktiske og vitenskapelige oppgavene.

Diffusjon er oversatt fra latin som distribusjon eller interaksjon. Diffusjon er et veldig viktig konsept i fysikk. Essensen av diffusjon er penetrering av noen molekyler av et stoff inn i andre. Under blandingsprosessen utjevnes konsentrasjonene av begge stoffene i henhold til volumet de opptar. Et stoff beveger seg fra et sted med høyere konsentrasjon til et sted med lavere konsentrasjon, på grunn av dette utjevnes konsentrasjonene.

Så fenomenet der gjensidig penetrasjon av molekyler av ett stoff mellom molekylene til et annet oppstår, kalles diffusjon.

Etter å ha vurdert hva diffusjon er, bør vi gå videre til forholdene som kan påvirke hyppigheten av forekomsten av dette fenomenet.

Faktorer som påvirker diffusjonshastigheten

For å forstå hva diffusjon avhenger av, la oss vurdere faktorene som påvirker den.

Diffusjon avhenger av temperatur. Diffusjonshastigheten vil øke med økende temperatur, fordi når temperaturen øker, vil bevegelseshastigheten til molekylene øke, det vil si at molekylene vil blande seg raskere. (Det vet dere alle i kaldt vann sukker tar lang tid å løse seg opp)

Og når du legger til ytre påvirkning (en person rører sukker i vann) diffusjon vil gå raskere. Når det gjelder vil også påvirke hva diffusjon avhenger av, nemlig diffusjonshastigheten. Termisk diffusjon avhenger av typen molekyler. For eksempel, hvis en gjenstand er metall, skjer termisk diffusjon raskere enn om gjenstanden var laget av et syntetisk materiale. Diffusjon mellom faste materialer skjer veldig sakte.

Så diffusjonshastigheten avhenger av: temperatur, konsentrasjon, ytre påvirkninger, stoffets aggregeringstilstand

Diffusjon er av stor betydning i naturen og i menneskelivet.

Eksempler på diffusjon

For bedre å forstå hva diffusjon er, la oss se på det med eksempler. La oss sammen gi eksempler på prosessen med diffusjon i gasser. Varianter av manifestasjonen av dette fenomenet kan være som følger:

Spre duften av blomster;

Spre lukten av grillet kylling, som valpen Antoshka liker så godt;

Tårer over å hakke løk;

Et spor av parfyme som kan kjennes i luften.

Gapene mellom partikler i luften er ganske store, partiklene beveger seg kaotisk, så diffusjon gassformige stoffer skjer ganske raskt.

Et enkelt og tilgjengelig eksempel på spredning av faste stoffer er å ta to stykker flerfarget plastelina og elte dem i hendene, og observere hvordan fargene blandes. Og følgelig, uten ytre påvirkning, hvis du bare trykker to stykker mot hverandre, vil det ta måneder eller til og med år før de to fargene blandes i det minste litt, så å si, for å trenge inn i den andre.

Manifestasjonene av diffusjon i væsker kan være som følger:

Oppløsning av en dråpe blekk i vann;

- "Linen har bleknet" fargen på våte stoffer;

Å sylte grønnsaker og lage syltetøy

Så, diffusjon er blanding av molekyler av et stoff under deres tilfeldige termiske bevegelse.

Side 1

Geller og Tak-Go Sun forklarer diffusjonshastighetens avhengighet av sammensetningen av stål ved at tilstedeværelsen i metallet av additiver som har en større eller mindre affinitet for hydrogen enn jern fører til en tilsvarende endring i diffusjonskoeffisienten, og derfor til en endring i aktiveringsenergien til diffusjonsprosessen.

Avhengigheten av diffusjonshastigheten til lavmolekylære stoffer i krystalliserende kopolymerer på kjedesammensetningen er vist i fig. 5.14, 5.15. Det kan sees at når matrisen amorfiseres, avtar forskjellene mellom DKP og Al, og i mellomområdet av kopolymersammensetninger (/cr 0) faller de sammen med hverandre.

Avhengigheten av diffusjonshastigheten av urenhetselementer i et fast løsningsmiddel av kornstørrelsen er velkjent.

På grunn av diffusjonshastighetens avhengighet av temperatur, er OMs evne til å penetrere lakk og andre belegg under vinterforhold svært lav. For eksempel, ved - 10 C, trenger praktisk talt ikke OM inn i maling og lakkbelegg.

Typer kinetikk sorpsjonskurver (1 og desorpsjon (2. betegnelser i teksten.| De vanligste formene av honeycomb-celler. a - sekskantet, b - rektangulært, b - fleksibelt, d - forsterket sekskantet, 9 - kvadratisk (en type rektangulær.

Siden avhengigheten av diffusjons- og relaksasjonshastighetene på temperatur og konsentrasjon ikke er den samme, under de samme temperatur- og konsentrasjonsforholdene C. Derfor, med en endring i temperatur og konsentrasjon, er en overgang fra C mulig.

Typer kinetikk sorpsjonskurver (1 og desorpsjon (2. betegnelser i teksten.| De vanligste formene på honeycomb-celler. a - sekskantet, b - rektangulært, c - fleksibelt, d - forsterket sekskantet, d - kvadratisk (en type rektangulær.

Presenter en graf av diffusjonshastighet versus hastighet kjemisk reaksjon på temperatur for en heterogen reaksjon og angi i hvilket temperaturområde reaksjonen skjer i diffusjonsområdet, og i hvilket i det kinetiske området.

Det er veldig viktig å vite avhengigheten av diffusjonshastigheten på lysbuediameteren.

Det er også lett å forklare diffusjonshastighetens avhengighet av temperatur. Høyere temperatur betyr høyere molekylære hastigheter og raskere diffusjon. Tilstedeværelsen av temperaturgradienter fører til termisk diffusjon. Fenomenet med termisk diffusjon er at tilstedeværelsen av en temperaturgradient i en blanding av to gasser fører til fremveksten av en gradient i de relative konsentrasjonene av disse komponentene. Hvis blandingen som helhet er i ro, vil konsentrasjonsgradienten ved likevekt være slik at virkningen av termisk diffusjon balanseres av virkningen av vanlig diffusjon.

Det er også lett å forstå diffusjonshastighetens avhengighet av temperatur og trykk. Høyere temperatur betyr høyere molekylære hastigheter og raskere diffusjon. Mer høytrykk betyr kortere fri veilengde og langsommere diffusjon.

Det er også lett å forstå diffusjonshastighetens avhengighet av temperatur. Høyere temperatur betyr høyere molekylære hastigheter og raskere diffusjon. Tilstedeværelsen av temperaturgradienter fører til termisk diffusjon. Fenomenet med termisk diffusjon er at tilstedeværelsen av en temperaturgradient i en blanding av to gasser fører til fremveksten av en gradient i de relative konsentrasjonene av disse komponentene.

I dette arbeidet bestemte vi avhengigheten av diffusjonshastigheten av kobberioner til glass på naturen og mengden av alkalioksider i glasset, så vel som av arten av oksidene til jordalkalielementer.

Fysikk er en av de mest interessante, mystiske og samtidig logiske vitenskapene. Hun forklarer alt som kan forklares, til og med hvordan te blir søt og suppe blir salt. En sann fysiker vil si annerledes: dette er hvordan diffusjon skjer i væsker.

Diffusjon

Diffusjon er en magisk penetrasjonsprosess små partikler ett stoff inn i de intermolekylære rommene til et annet. Slik penetrering er forresten gjensidig.

Vet du hvordan dette ordet er oversatt fra latin? Spredning, spredning.

Hvordan skjer diffusjon i væsker?

Diffusjon kan observeres under interaksjonen av alle stoffer: flytende, gassformig og fast.

For å finne ut hvordan diffusjon skjer i væsker, kan du prøve å kaste noen malingskorn, malt bly eller for eksempel kaliumpermanganat i et gjennomsiktig kar med rent vann. Det er bedre hvis dette fartøyet er høyt. Hva vil vi se? Først vil krystallene synke til bunnen under påvirkning av tyngdekraften, men etter en stund vil det dukke opp en glorie av farget vann rundt dem, som vil spre seg og spre seg. Hvis vi ikke nærmer oss disse fartøyene på minst flere uker, vil vi oppdage at vannet blir nesten helt farget.

En annen klart eksempel. For at sukker eller salt skal løses opp raskere, må de røres i vann. Men hvis dette ikke gjøres, vil sukkeret eller saltet løse seg opp av seg selv etter en tid: teen eller kompotten blir søt, og suppen eller saltlaken blir salt.

Hvordan diffusjon skjer i væsker: erfaring

For å finne ut hvordan diffusjonshastigheten avhenger av stoffets temperatur, kan du utføre et lite, men svært veiledende eksperiment.

La oss ta to glass med samme volum: ett med kaldt vann, den andre - med varmt. Hell like mye instantpulver (for eksempel kaffe eller kakao) i begge glassene. I et av karene vil pulveret begynne å oppløses mer intensivt. Vet du nøyaktig hvilken? Kan du gjette? Der vanntemperaturen er høyere! Tross alt skjer diffusjon under den tilfeldige kaotiske bevegelsen av molekyler, og når høye temperaturer denne bevegelsen skjer mye raskere.

Diffusjon kan forekomme i alle stoffer; bare tidspunktet for forekomsten av dette fenomenet er forskjellig. Det meste høy hastighet- i gasser. Dette er grunnen til at det ikke kan oppbevares i kjøleskapet. smør ved siden av sild eller smult, revet med finhakket hvitløk. Deretter kommer væskene (fra laveste til høyeste tetthet). Og den tregeste er diffusjonen av faste stoffer. Selv om det ved første øyekast ikke finnes diffusjon i faste stoffer.