Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах

Многочисленные опыты показывают, что молекулы всех тел непрерывно движутся. Рассмотрим один из них.

В стеклянный сосуд наливают водный раствор медного купороса. Этот раствор имеет темно-голубой цвет, он тяжелее воды. Поверх раствора в сосуд очень осторожно, чтобы не смешать жидкости, наливают чистую воду. В начале опыта видна резкая граница раздела между водой и раствором медного купороса.

Сосуд оставляют в покое и продолжают наблюдать за границей раздела жидкостей. Через несколько дней обнаруживают, что граница раздела расплылась. Недели через две граница, отделявшая одну жидкость от другой, исчезает, в сосуде образуется однородная жидкость бледно-голубого цвета (см. цветную вклейку I, внизу). Значит, жидкости перемешались.

Явление, при котором вещества сами собой смешиваются друг с другом, называют диффузией.

Это явление объясняют так (рис. 16). Сначала обмениваются местами вследствие своего движения отдельные молекулы воды и медного купороса, находящиеся около границы раздела этих жидкостей. Граница становится расплывчатой, так как молекулы медного купороса попадают в нижний слой воды и, наоборот, молекулы воды попадают в верхний слой раствора медного купороса. Затем часть этих молекул обменивается местами с молекулами, лежащими в следующих слоях. Граница раздела жидкостей становится еще более расплывчатой. Так как молекулы движутся непрерывно и беспорядочно, то этот процесс приводит к тому, что вся жидкость в сосуде становится однородной.

В газах диффузия происходит быстрее, чем в жидкостях. Если в комнату внести какое-нибудь пахучее вещество, например нафталин, то очень скоро его запах будет ощущаться во всей комнате. Значит, всюду проникают молекулы нафталина — происходит диффузия. Молекулы нафталина, сталкиваясь с молекулами воздуха и двигаясь во все стороны беспорядочно, разлетаются по комнате во всех направлениях.

Явление диффузии происходит и в твердых телах, но очень медленно. В одном из опытов гладко отшлифованные пластины свинца и золота положили одна на другую и сжали грузом. При обычной комнатной температуре (около 20° С) за 5 лет золото и свинец срослись, взаимно проникнув друг в друга на расстоянии 1 мм. Получился тонкий слой из сплава золота со свинцом.

Диффузия имеет большое значение в жизни человека и животных. Так, например, кислород из окружающей среды благодаря диффузии проникает внутрь организма через кожу человека. Питательные вещества благодаря диффузии проникают из кишечника в кровь животных.

Диффузия происходит и при спайке металлических деталей.

Вопрос. 1. Что такое диффузия? Опишите опыт, в котором наблюдают диффузию жидкостей. 2. Как объясняется диффузия с точки зрения молекулярного строения вещества? 3. При каких процессах и как происходит диффузия в организме человека и животных?

Упражнение. 1. На каком явлении основана засолка огурцов, капусты, рыбы и других продуктов? 2. В воде рек, озер и других водоемов всегда содержатся молекулы газов, входящих в состав воздуха. Благодаря какому явлению попадают эти молекулы в воду?_ Почему они проникают до дна водоема? Опишите, как происходит при этом перемешивание воздуха с водой. 1 2 3

Задание. 1. Налейте в стакан холодной воды и опустите на дно его кусочек марганцовки. Не перемешивая воду, определите, через какое время молекулы марганцовки попадут в верхний слой воды. Объясните наблюдаемое явление. 2. Налейте в два стакана по одинаковому количеству воды. Один из них поставьте в теплое место, другой — в холодное (в холодильник, за окно, в сени). Через некоторое время опустите на дно каждого стакана по кусочку грифеля от «химического» карандаша (или крупинку марганцовки). Поставьте стаканы на прежние места. Утром и вечером отмечайте положение границы окрашенной и чистой воды в этих двух стаканах. На основании проделанного опыта сделайте соответствующий вывод. 3. Прочтите в конце учебника параграф «Броуновское движение».