Jeśli chcemy czuć ładny zapach odświeżacza powietrza w całym domu, wystarczy, że rozpylimy go w jednym pomieszczeniu, np. w kuchni. Jak to się dzieje, że wonna substancja po jakimś czasie wyczuwalna jest również w pokoju, łazience i przedpokoju?

R1UzGwfpXxVmh
Cząsteczki uwalniające się z torebki herbacianej rozchodzą się szybciej w ciepłej wodzie; jest to przykład procesu dyfuzji
Źródło: dostępny w internecie: pxhere.com, domena publiczna.
Aby zrozumieć poruszane w tym materiale zagadnienia, przypomnij sobie:
  • z czego zbudowane są substancje;

  • w jakich stanach skupienia mogą występować różne substancje;

  • co się dzieje z kroplą soku wpuszczoną do szklanki z wodą.

Twoje cele
  • Wyjaśnisz, na czym polega zjawisko dyfuzji.

  • Zaplanujesz i przeprowadzisz doświadczenie dowodzące zjawiska dyfuzji.

  • Wykażesz zależność między stanem skupienia substancji a szybkością dyfuzji.

  • Wykażesz rolę dyfuzji w przyrodzie i życiu człowieka.

iDGkMS0EqE_d5e168

1. Co to jest dyfuzja?

Odświeżacze powietrza, pojemniki z płatkami kwiatów czy kadzidełka to środki, dzięki którym można nadać pomieszczeniu przyjemną woń. Jest to możliwe dzięki zjawisku, które nazywamy dyfuzjądyfuzjadyfuzją. Jest to proces polegający na rozprzestrzenianiu i mieszaniu się cząsteczek różnych substancji w wyniku ruchu cząstek. Przeprowadź doświadczenie, by zrozumieć, na czym dokładnie polega dyfuzja.

R1LtlPMRsNgtQ
Nagranie ukazuje zjawisko dyfuzji.
Zapachy
Doświadczenie 1

Pytanie: W jaki sposób rozprzestrzeniają się zapachy?
Hipoteza: Zapach migdałowy z balonu przedostanie się do pudełka.

Co będzie potrzebne
  • balon,

  • olejek migdałowy,

  • duże zamykane pudło tekturowe.

Instrukcja
  1. Do balonu ostrożnie wlej kilka kropli olejku migdałowego.

  2. Nadmuchaj balon, zawiąż go, a następnie zamknij w pudełku.

  3. Po godzinie otwórz pudełko. Co czujesz?

Podsumowanie

Obserwacje: Po otwarciu pudła czuć zapach olejku migdałowego.
Wnioski: Wyczuwalny zapach oznacza, że cząsteczki olejku migdałowego przedostały się przez materiał, z którego zrobiony jest balon. Było to możliwe właśnie dzięki zjawisku dyfuzji.

iDGkMS0EqE_d5e248

2. Dyfuzja a stany skupienia

Dyfuzja w gazach zachodzi szybko, gdyż między cząsteczkami każdego gazu znajdują się duże przestrzenie, które mogą zostać zajęte przez cząsteczki innej substancji. Kiedy na przykład wyjmujemy gorące ciasto z piekarnika, prawie natychmiast możemy wyczuć jego aromat. Cząsteczki wydobywają się z wypieku, mieszają z powietrzem i docierają do naszych nosów. Dyfuzja zachodzi także w cieczach, których cząsteczki również wykonują intensywne ruchy (jednak wolniej niż w gazach). Można łatwo zaobserwować to w warunkach domowych, np. podczas dodawania syropu owocowego do wody. W ciałach stałych proces dyfuzji zachodzi bardzo powoli.

R19tEmuOo22Rm
Animacja przedstawia proces dyfuzji w trzech różnych stanach skupienia.
iDGkMS0EqE_d5e287

3. Od czego zależy szybkość dyfuzji?

W ciałach stałych ruch cząsteczek polega na drganiu wokół ustalonych położeń. Gdy wzrasta temperatura, cząsteczki zaczynają poruszać się szybciej. Kiedy substancja osiągnie temperaturę topnienia, stan skupienia zmienia się na ciekły. Cząsteczki mogą wtedy przemieszczać się (oddalać się i przybliżać do siebie). Z tego powodu ciecze – w odróżnieniu od ciał stałych – ławo zmieniają kształt (przyjmując kształt naczynia, do którego zostały wlane). Natomiast w gazach cząsteczki znajdują się daleko od siebie, szybko się poruszają i mogą zupełnie swobodnie się przemieszczać. Skoro temperatura wpływa na szybkość ruchu cząstek, to może wpływa również na szybkość dyfuzji?

Szybkość dyfuzji
Doświadczenie 2

Pytanie: Czy temperatura ma wpływ na szybkość dyfuzji?
Hipoteza: Zwiększenie temperatury zwiększa szybkość dyfuzji.

Co będzie potrzebne
  • 3 żaroodporne szklanki,

  • stoper,

  • woda,

  • łyżeczka,

  • czajnik,

  • atrament.

Instrukcja
  1. Pierwszą szklankę napełnij w 2/3 gorącą wodą z czajnika i dodaj kroplę atramentu. Włącz stoper i obserwuj, po jakim czasie nastąpi całkowite zmieszanie wody z atramentem. Uważaj, by nie wstrząsać zawartością szklanki.

  2. Do drugiej szklanki nalej tyle samo wody letniej. Dalej postępuj tak, jak w punkcie 1.

  3. Do trzeciej szklanki wlej tyle samo wody zimnej. Dalej postępuj tak, jak w punkcie 1.

Podsumowanie

Obserwacja: Atrament mieszał się szybciej z ciepłą wodą.
Wniosek: Mieszanie się składników zachodziło tym szybciej, im wyższa była temperatura. Oznacza to, że wzrost temperatury ma wpływ na szybkość dyfuzji, gdyż zwiększa się prędkość ruchu cząsteczek.

R9c51iWvpwRWT
Na filmie przedstawiona jest szybkość dyfuzji w zależności od zmieniającej się temperatury.
iDGkMS0EqE_d5e373

4. Znaczenie dyfuzji

Dyfuzja jest zjawiskiem o ogromnym znaczeniu w przyrodzie. Dzięki niej możemy oddychać, gdyż tlen z powietrza przenika w naszych płucach do krwi. Nieprzyjemny zapach lub odór informują nas o niebezpieczeństwie, np. o ulatniającym się gazie. Dzięki temu, w porę możemy zareagować i otworzyć okno. Zjawisko dyfuzji ma także wiele zastosowań w życiu człowieka. Dzięki niej możliwe jest budowanie wielu urządzeń oraz ich funkcjonowanie.

Ciekawostka

W ciałach stałych dyfuzja przebiega bardzo powoli, ale również jest możliwa.  Zbadano na przykład, że gdy przez klika lat pozostają ze sobą zetknięte gładko oszlifowane płytki ołowiu i złota, to w płytkach ołowiu stwierdza się cząsteczki złota, a w płytkach złota cząsteczki ołowiu.

iDGkMS0EqE_d5e413

Podsumowanie

  • Dyfuzja to samorzutne mieszanie się ze sobą różnych substancji na skutek ruchu cząsteczek.

  • Ciecze, ciała stałe i gazy zbudowane są z cząsteczek, które znajdują się w ciągłym ruchu. Możemy się o tym przekonać, obserwując zmiany stanów skupienia substancji oraz zjawisko dyfuzji.

  • Szybkość dyfuzji zależy między innymi od temperatury, mieszania i wielkości cząstek substancji rozpuszczonej.

iDGkMS0EqE_d5e413

Praca domowa

11
Polecenie 1

Uwzględniając zjawisko dyfuzji, wyjaśnij, dlaczego podczas pandemii wywołanej wirusem należy nosić maseczki ochronne.

uzupełnij treść
iDGkMS0EqE_d5e466

Słownik

dyfuzja
dyfuzja

proces polegający na samorzutnym i chaotycznym rozprzestrzenianiu i mieszaniu się cząsteczek różnych substancji w wyniku ruchu cząsteczek

iDGkMS0EqE_d5e508

Zadania

1
Pokaż ćwiczenia:
R18b3egHSep7d1
Ćwiczenie 1
Przyporządkuj przykłady zjawisk do odpowiednich grup. Dyfuzja. Możliwe odpowiedzi: 1. rozchodzenie się zapachu dezodorantu, 2. rozprzestrzenianie się soku w szklance wody, 3. solenie zupy, 4. rozrzucanie nasion grochu po pokoju, 5. spadnie wody z wodospadu, 6. słodzenie herbaty Inne zjawiska. Możliwe odpowiedzi: 1. rozchodzenie się zapachu dezodorantu, 2. rozprzestrzenianie się soku w szklance wody, 3. solenie zupy, 4. rozrzucanie nasion grochu po pokoju, 5. spadnie wody z wodospadu, 6. słodzenie herbaty.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
2
Ćwiczenie 2
RuvG38s2UNLrB1
Zaznacz, które zdania są prawdziwe, a które fałszywe. Dyfuzję można przyspieszyć, zmniejszając temperaturę substancji. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Dyfuzja najszybciej zachodzi w cieczach. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Szybkość dyfuzji rośnie wraz ze zwiększaniem się temperatury i szybkości ruchu cząsteczek. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Dzięki dyfuzji możliwe jest farbowanie ubrań. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Szybkość dyfuzji w powietrzu jest większa niż w wodzie. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
2
Ćwiczenie 3

Zaznacz prawidłowe dokończenie zdania wraz z uzasadnieniem.

R1ZYZ6h5Z64tj
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R3bfcvVvVcYSL
Barwnik najszybciej wymieszał się z wodą w zlewce<\strong> Możliwe odpowiedzi: 1. pierwszej, ponieważ im niższa temperatura tym szybciej poruszają się cząsteczki danej substancji, 2. trzeciej, ponieważ im wyższa temperatura tym szybciej przebiega proces dyfuzji, 3. drugiej, ponieważ temperatura wody zbliżona do temperatury pokojowej zapewnia optymalny ruch cząsteczek dodanej substancji, 4. pierwszej, ponieważ niska temperatura wody powoduje, ze cząsteczki znajdują się w większej odległości od siebie
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
iDGkMS0EqE_d5e413

Notatnik

RMpwtBC5DijP1
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.