Сосуд пористый для демонстрации диффузии

• Ин. языки
• Информатика
• История
• Математика
• Педагогика
• Психология
• Тех. науки
• Физика
• Философия
• Экономика

Патент ссср 246163

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Са!аз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Кл. 42п, 11/01

Заявлено 17 1.1968 (№ 1210547/28-12) с присоединением заявки №

МПК 6 Olb

УДК 533(07.08) (088.8) Приоритет

Опубликовано 11 VI.1969. Бюллетень ¹ 20

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Дата опубликования описания 12.XI.1969

В. И. Травинский и В. И, Травинский

Авторы изобретения

Заявитель

УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ДИФФУЗИИ ГАЗОВ

Известны учебные приборы для демонстрации диффузии газов, в которых используется сосуд для рабочего вещества (газа) и пористое тело.

Предлагаемый прибор имеет более широкие демонстрационные возможности. Для этой цели он снабжен нагревателем, V-образным жидкостным манометром с поднимающимся коленом и фотоэлементом, являющимся датчиком процесса диффузии; сосуд для рабочего вещества выполнен в виде двух прозрачных баллонов, соединенных через вакуумные краны с двумя горизонтальными сменпыми руоками, дис1 !етры !ëo!0(ýûõ значитель!!О меньше их длин, пористое тело помещено в одной из трубок, а в качестве рабочих веществ используются газы с одинаковыми молекулярными весами, например двуокись азота и углекислый газ.

На чертеже схематически изображен учебный прибор для демонстрации диффузии газов, общий вид.

На щите 1 смонтированы выполненные из прозрачного ма!ериала баллоны 2 и 8 для газа, трубки 4 и 5 с пористым телом б, в которых происходит диффузия газов, вакуумные краны 7 (двухходовой) 8, 9 1Î (трехходовые), L-образный жидкостной манометр 11 с гибким шлангом 12 и поднима!ощимся коленом 18. 3а трубкой 5 расположен фотоэлемент 14, который является датчиком процесса диффузии. Нагреватель для создания градиента температур в баллонах на чертеже не показан.

Соединение трубок 4 и 5 с вакуумными кранами 8 и 9 разъемное. В комплект прибора входит набор грубок различных диаметров.

Для удобства проведения лекционных демонстраций объем баллонов 2 и 8 выбран значительно большим, чем объем трубок 4 и 5.

С целью сокращения времени демонстрации пористое тело помещено в трубке 4 вблизи баллона 2. Трубки 4 и 5 и Оаллоны 2 и 8 расположены на белом фоне. Работает прибор следующим образом, Устанавливают трубки выбранных параметров, которые герметически изолируют от воздуха, и в прибор вводят рабочие газы. Сначала через патрубок 15 и кран 10 полностью заполняют углекислым газом, баллон 8 и трубки 4, 5 — до вакуумного крана 8. Затем через патрубок 16 и кран 7 баллон 2 заполняют двуокисью азота.

На описываемом приборе проводят следующие демонстрации:

1, Самодиффузия: Тко., = Тсо„ Рхо., = Рсо,. где Т вЂ” температура, Р— давление, Л4 — молекулярный вес.

2. Терм одиффузия: T хо., Тсо,,, ЛЬО., = 111со ..

30 3. Диффузия газов с разными молекулярны246163

Предмет изобретения

10 15

Составитель С. Либерман

Техред Л. Я. Левина Корректоры: С, М. Сигал и В. И. Жолудева

Редактор Э. H. Шибаева

Заказ 2759!18 Тираж 480 Подписное

Ц1-1И11ПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2

3 ми весами: Тъо,— — Т„,»; Мко.=Мсо, Рко.,+

+ +co,.

4. Диффузия газов с разными молекулярными весами: Тмо,=Т„„»; -xo, -Лвоа»

°,/И -л,л„л

5. Диффузия газов через пористую перегородку . Тко = Тсо,i Miî, + Мсо,.

6. Зависимость диффузии газов от площадки, через которую осуществляется диффузия.

1. Учебный прибор для демонстрации диффузии газов, в котором используется сосуд для рабочего вещества (газа) и пористое тело, отличающийся тем, что, с целью расширения его демонстрационных возможностей, он снабжен нагревателем, U-образным,жидкостным манометром с поднимающимся коленом, и фотоэлементом, являющимся датчиком процесса диффузии, сосуд для газа выполнен в виде двух прозрачных баллонов, соединенных через вакуумные краны с двумя горизонтальными сменными трубками, диаметры которых значительно меньше их длин, а пористое тело помещено в одной из трубок.

2. Прибор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве рабочих веществ используются газы с одинаковыми молекулярными весами, но различной прозрачностью, например двуокись

15 азота и углекислый газ.

Диффузия.

Тип урока: комбинированный.

Цели.

1. Формирование представления о диффузии, как о
   явлении

• самопроизвольного смешивания веществ в
  твердом, жидком и газообразном состояниях,
• непрерывном и хаотичном движении молекул.

2. Формирование представления о значении
   диффузии.
3. Формирование логического мышления, умений
   обобщать.
4. Развитие познавательного интереса учащихся.

Демонстрации:

1. Освежитель воздуха “Кофе”, (или любой
   другой освежитель, на котором подписано название
   “Лимон”, “Апельсин”, “Хвойный”)
2. Диффузия аммиака. (Аммиак, фенолфталеин.)
3. Кристаллы йода на стекле под слоем парафина.
4. Диффузия в жидкости. (Сосуды, раствор медного
   купороса)
5. Модель броуновского движения, кодоскоп для
   проекции.
6. Пшено и горох.
7. Микроскоп для наблюдения броуновского движения
   частиц туши в молоке.
8. Таблицы: “Диффузия в природе”,
   “Цементация”
9. Шабловский “Нескучный урок”, с. 31, с.17.

Ход урока.

1. Оргмомент

Приветствие

2. Повторение

1. У доски:

• Строение вещества. (№49 Лукашик).
• Молекулы. (№50 Лукашик).

2. На местах все:

Физический диктант “Веришь – не веришь”

(На столе листы с текстом физического диктанта
(1-2 вариант). Школьники записывают под
соответствующим номером “да”, если они
считают это утверждение верным, или “нет”,
если считают его неверным)

Вариант 1.

1. Вещество состоит из мельчайших частиц, едва
   различимых невооруженным глазом. (Нет)
2. Вещество состоит из мельчайших частиц, которые
   можно увидеть на экране электронного микроскопа.
   (Да)
3. Объем газа при нагревании увеличивается, т. к.
   каждая молекула становится больше по размеру. (Нет)
4. Атом – мельчайшая частица вещества. (Нет)
5. В молекуле может быть более 1000 атомов. (Да)
6. Стальной шарик при нагревании увеличивается в
   объеме, т. к. промежутки между молекулами
   становятся больше. (Да)
7. Пленка масла, растекаясь по поверхности воды,
   может занять любую площадь. (Нет)
8. Молекулы воды точно такие же, как и молекулы
   льда. (Да)
9. Объем тела равен сумме объемов его молекул. (Нет)
10. Атомы состоят из молекул. (Нет)

Вариант 2.

1. Вещество состоит из мельчайших частиц, видимых
   в оптический микроскоп. (Нет)
2. Объем тела при нагревании уменьшается. (Нет)
3. Объем жидкости при охлаждении уменьшается, т. к.
   промежутки между молекулами становятся меньше. (Да)
4. Молекула – мельчайшая частица вещества. (Да)
5. В молекуле не может быть более 100 атомов. (Нет)
6. Молекулы водяного пара отличаются от молекул
   воды. (Нет)
7. При сжатии газа уменьшается размер молекул. (Нет)
8. Газом из двухлитрового сосуда можно заполнить
   четырехлитровый сосуд. (Да)
9. Объем тела больше суммы объемов его молекул. (Да)
10. Атомы состоят из элементарных частиц. (Да)

3. Основной материал.

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.

• в жидкостях

У меня на столе в высокий стакан налиты две
жидкости: снизу голубой раствор медного
купороса, сверху – вода; между ними резкая
граница. Если купорос и вода способны
самопроизвольно смешаться, то граница между ними
должна исчезнуть. Предлагаю ученикам следить за
этой границей между жидкостями.

В это время демонстрирую диффузию газов на
следующем опыте: к внутренним стенкам высокого
цилиндрического сосуда прикрепляю смоченные
фенолфталеином полоски белой бумаги. Цилиндр
закрываю сверху картоном с прикрепленным к нему
кусочком ваты, смоченной нашатырным спиртом. Газ
аммиак диффундирует вниз. Если аммиак и воздух
перемешиваются, то рано или поздно полоски
бумаги окрасятся в ярко-малиновый цвет.

Предлагаю также следить за их цветом.

А в это время рассказываю об эксперименте со
смешиванием твердых тел.

• в твердых телах

Хорошо очищенные и плотно прижатые друг к другу
пластины из золота и свинца диффундируют на
глубину 1мм за 5 лет.

Демонстрация диффузии кристаллов йода на
стекле под слоем парафина.

(парафин около кристалликов йода окрасился в
коричневый цвет)

Учитель: Итак, что же произошло за это время в
первых двух экспериментах?

Учащиеся: Граница между жидкостями не
изменилась, а листочки окрасились, т.е. аммиак и
воздух перемешались в сосуде.

Учитель: Однако смотрите, что получилось в
стакане, куда аккуратно налили купорос и воду
неделю назад.

Учащиеся: Граница размыта, купорос и вода
перемешались.

Учитель: Сформулируйте ответ, вытекающий из
наблюдений и опытов.

Учащиеся: Если привести в соприкосновение
твердые тела, жидкости или газы из разных
веществ, то они сами собой смешиваются.

Учитель: Мы познакомились с новым явлением, в
физике оно известно под названием ДИФФУЗИЯ.

(Работа с учебником, запись определения в
тетрадь.)

Явление, при котором происходит
самопроизвольное взаимное проникновение
молекул одного вещества между молекулами
другого, называют диффузией

(В итоге, в тетради обучающихся и на доске
создается опорный конспект. Смотри приложение №1.)

Перед учениками ставлю вопросы:

• Какие свойства молекул обусловливают
  смешивания веществ?
• Почему возможна диффузия?
• Какие невидимые процессы происходят с
  молекулами при диффузии?
• Как объяснить явление проникновение одного
  вещества в другое?
• Могло бы оно происходить, если бы молекулы были
  неподвижны и между ними не было промежутков?

Фронтальный эксперимент.

Демонстрация явления диффузии на модели:

1. В стаканчик насыпать не доверху горох,
2. Досыпать стаканчик с горохом пшеном
3. Слегка встряхнуть стаканчик.

(Достаточно эффектно видно, как проникают
крупинки пшена в промежутки между горошинами)

После проведенного эксперимента и беседы с
учащимися подчеркиваю, что явление диффузии
происходит без вмешательства извне, за счет
движения самих молекул, т.е. может быть объяснено
только тем, что молекулы беспрерывно и
беспорядочно движутся и сталкиваются.

Учитель: Как будет вести себя маленькая
частичка нерастворимого вещества в жидкости,
если окружающие ее молекулы жидкости непрерывно
и беспорядочно движутся?

Учащиеся: Молекулы, окружающие частицу,
движутся в разных направлениях, часть из них
ударяются о частицу. Поскольку частица
маленькая, она может двигаться под действием
этих ударов. Т.к. молекулы движутся беспорядочно,
то число ударов с разных сторон в один и тот же
момент различно, и частица будет двигаться то в
одну, то в другую сторону, беспорядочно.

(демонстрация с помощью прибора “Модель
броуновского движения”)

Явление беспорядочного движения взвешенных
нерастворимых частиц вещества в жидкости или
газе называют броуновским движением.

Откуда такое название, вы узнаете дома из
учебника. Пронаблюдать броуновское движение
можно под микроскопом, на перемене это каждый
сможет сделать.

Различие в скорости протекания диффузии
твердых тел, жидкостей и газов объясняют ученики.

Ученики:

• Газы – самые быстрые молекулы.
• Жидкости – скорость молекул меньше, чем в газах.
• Твердые тела – молекулы еле колеблются около
  своего положения.

2. Значение диффузии в природе и
производственной практике.

• Вследствие диффузии газа состав воздуха у
  поверхности Земли однороден;
• Диффузия имеет существенное значение в питании
  растений и других организмов;
• Явление диффузии используют на сахарных
  заводах при извлечении сахара из свеклы;
• На явлении диффузии основаны соление овощей,
  варка варения, получение компотов и многие
  другие технологические процессы;
• Диффузию молекул твердых тел используют в
  технике: для придания железным и стальным
  деталям значительной твердости их поверхностный
  слой подвергают диффузному насыщению углеродом
  (цементация).

3. Зависимость диффузии от температуры.

• Диффузия ускоряется с повышением температуры: с
  повышением температуры увеличивается скорость
  движения молекул.

4. Закрепление.

Объясните почему:

1. Бельё разного цвета, замоченное вместе,
   окрасилось?
2. Огурцы через несколько дней после того, как их
   положили в рассол, стали солеными?
3. Природный газ при неправильной эксплуатации
   может разорвать баллон, в котором он находится?
4. Шарик раздувается при наполнении его газом?
5. При составлении гербария растения
   высушиваются?

5. Итоги урока

Что мы узнали о молекулах?

Дома.

1. Всем:

• §9,
• вопросы к §9,
• экспериментальное задание №2(1).

2. Одному учащемуся:

доклад на тему:
“Использование явления диффузии в технике и
повседневной жизни”.


3. Для желающих:

Шабловский “Нескучный урок”,
с.17, с. 31.


4. Для желающих:

Рисуем явление диффузии.