Problem badawczy:

Czy całkowita objętość dwóch zmieszanych ze sobą substancji musi być równa sumie ich objętości?

Hipoteza:

Całkowita objętość dwóch zmieszanych ze sobą substancji nie musi być równa sumie ich objętości.

Co było potrzebne:

• trzy cylindry miarowe;

• groch;

• kasza (lub mak).

Przebieg doświadczenia:

Odmierzono w cylindrach miarowych po $100 {\text{cm}}^3$ kaszy i grochu. Następnie do cylindra o pojemności $250 {\text{cm}}^3$ przesypano kaszę i groch. Wymieszano bardzo dokładnie składniki i odczytano objętość powstałej mieszaniny.

Obserwacje:

Sumaryczna objętość mieszaniny wynosi około $170 {\text{cm}}^3$.

Wnioski:

Całkowita objętość mieszaniny jest mniejsza od sumy objętości poszczególnych składników. Zjawisko to wynika z różnych rozmiarów mieszanych substancji – drobne ziarenka kaszy wypełniają wolne przestrzenie pomiędzy większymi ziarnami grochu.

Problem badawczy:

Czy całkowita objętość dwóch zmieszanych ze sobą cieczy będzie równa sumie ich objętości?

Hipoteza:

Całkowita objętość dwóch zmieszanych ze sobą cieczy nie musi być równa sumie ich objętości.

Co było potrzebne:

• trzy cylindry miarowe;

• pręcik szklany;

• woda;

• $96$-procentowy roztwór etanolu w wodzie.

Przebieg doświadczenia:

W cylindrach miarowych odmierzono po $100 {\text{cm}}^3$ wody oraz etanolu. Następnie do cylindra o pojemności $250 {\text{cm}}^3$ wlano odmierzone objętości wody i etanolu. Wymieszano składniki za pomocą pręcika szklanego i odczytano objętość powstałej mieszaniny.

Obserwacje:

Sumaryczna objętość mieszaniny wynosi około $192 {\text{cm}}^3$.

Wnioski:

Całkowita objętość mieszaniny jest mniejsza od sumy objętości poszczególnych składników. Zjawisko to nosi nazwę kontrakcji objętości i wynika z wielu tworzących się oddziaływań (wiązań wodorowych) pomiędzy cząsteczkami wody i etanolu.

Zjawisko zmniejszenia się objętości podczas mieszania cieczy nazywa się kontrakcją objętości. Przyczyną tego procesu jest możliwość ściślejszego upakowania drobin w mieszaninie dwóch cieczy, dzięki występującym oddziaływaniom (wiązaniom wodorowym) pomiędzy cząsteczkami. Mechanizm kontrakcji można przedstawić w sposób modelowy, używając do tego celu np. grochu i kaszy.

Problem badawczy:

Co się stanie, gdy otworzymy butelkę z zasadą amonową w klasie?

Hipoteza:

Zapach rozprzestrzenia się i jest wyczuwalny z dala od butelki.

Co było potrzebne:

• butelka z zasadą amonową.

Przebieg doświadczenia:

W rogu klasy ustawiono otwartą butelkę z zasadą amonową i pozostawiono ją na około $10$ minut.

Obserwacje:

Po chwili w całej klasie wyczuwalny jest charakterystyczny zapach.

Wnioski:

Zasada amonowa składa się z cząsteczek wody oraz amoniaku, które samorzutnie mieszają się z powietrzem i rozprzestrzeniają w nim. Zachodzi zjawisko dyfuzji.

Problem badawczy:

Czy substancja może rozprzestrzenić się samorzutnie w innej substancji?

Hipoteza:

Substancja może samorzutnie rozprzestrzenić się w innej substancji.

Co było potrzebne:

• balon;

• wkraplacz;

• pudełko;

• olejek zapachowy.

Przebieg doświadczenia:

Nadmuchano balon. Do środka balonu dodano kilka kropli olejku zapachowego. Balon zawiązano i zamknięto w pudełku. Po godzinie otwarto pudełko.

Obserwacje:

Po pewnym czasie zapach olejku jest wyczuwalny w całym pudełku.

Wnioski:

Pary olejku samoistnie mieszają się z powietrzem, które znajduje się w pudełku i rozprzestrzeniają się w nim. Zachodzi zjawisko dyfuzji.

Zapachy kosmetyków, kwiatów czy gotowanego i smażonego jedzenia rozprzestrzeniają się po całym mieszkaniu. Odświeżacz powietrza powoli uwalnia przyjemną woń, którą czujemy w pomieszczeniu. Zapach lakieru do włosów po krótkiej chwili staje się wyczuwalny z dala od miejsca jego rozpylenia. Przytoczone przykłady ilustrują proces samorzutnego rozchodzenia się substancji z miejsca, gdzie jest jej dużo, do miejsc, w których jest jej mniej lub nie ma wcale, co prowadzi do wyrównania stężeń. Jest to zjawisko dyfuzji.

Problem badawczy

Czy zjawisko dyfuzji zachodzi w cieczach?

Hipoteza:

Zjawisko dyfuzji zachodzi w cieczach.

Co było potrzebne:

• zlewka;

• woda;

• atrament.

Przebieg doświadczenia:

Do zlewki z wodą dodano niewielką ilość atramentu i obserwowano zachodzące zmiany.

Obserwacje:

Po dodaniu atramentu do wody powstają smugi, a po chwili zawartość zlewki zabarwia się na niebiesko.

Wnioski:

Drobiny barwnika (cieczy) i wody samorzutnie się wymieszały. Zaszło zjawisko dyfuzji.

Proces parzenia herbaty jest przykładem samorzutnego mieszania się esencji z wodą. Dodanie do naparu kilku kropel soku z cytryny nada mu kwaśny smak, nawet jeśli go nie pomieszamy. Drobiny esencji herbacianej i soku z cytryny przemieszczają się między drobinami wody. Zjawisko to jest jednym z licznych przykładów obrazujących ziarnistą budowę materii. Jednak nie każde mieszanie się drobin substancji można nazwać dyfuzją. Należy pamiętać, że jest to zjawisko samorzutne.