Как происходит диффузия. Описание физического явления диффузия. Роль диффузии в быту и технике

Пальмовое масло – растительный продукт, производимый из плодов масличной пальмы. Родина культуры – Западная Гвинея. Оно идеально подходит для изготовления кондитерских изделий, предназначенных для длительного хранения. Интересно, что с 2015 года выпуск пальмового масла в промышленных масштабах превзошел в 2,5 раза производство других растительных масел (подсолнечного, соевого, рапсового). По количеству это рекордсмен среди продуктов питания, опережая даже рыбий жир. Не содержит .

В настоящее время для изготовления продуктов питания швейцарская компания «Nestlé» ежегодно приобретает более 420 000 т пальмового масла в год. Споры о его пользе и вреде не утихают до сих пор. Обилие , каротиноидов, сильнейших оказывают лечебное действие на организм человека. Они уменьшают вероятность раковых заболеваний, обеспечивают выработку энергии, участвуют в структурировании костей, продуцировании зрительного пигмента сетчатки глаза, полезны для суставов и кожи. Вред продукта обусловлен высоким содержанием насыщенных жиров, которые перерабатываются и остаются в виде шлаков. Данные тугоплавкие вещества залепляют кишечник и сосуды, увеличивая риск развития заболеваний сердца.

Разновидности

Из плодов масличной пальмы добывают следующие виды масел: сырье пальмовое, пальмоядровое. Это самый распространенный и дешевый продукт среди растительных жиров. Благодаря этому его широко используют в пищевом производстве.

В нынешнее время масличную пальму культивируют в Южной Америке, Западной Африке, Индонезии, Малайзии и Юго-Восточной Азии.

Сырое масло получают путем переработки мякоти плода, которая содержит до 70 % . К пище пригоден только тот продукт, который прошел несколько этапов рафинации. В противном случае неочищенное масло применяют только в технических целях – для изготовления свечей, мыла и смазывания запчастей.

Принцип производства

На плантациях осуществляют сбор плодов, которые транспортируют на завод с целью дальнейшей переработки. Собранные гроздья обрабатывают сухим горячим паром для их отделения. После этого мякоть плодов предварительно стерилизуют, затем подвергают прессованию. Полученное сырье разогревают до 100 градусов и помещают в центрифугу для отделения жидкости и посторонних включений.

Этапы рафинации масла:

• устранение механических примесей;
• гидратация (извлечение );
• нейтрализация (удаление свободных жирных кислот);
• отбеливание;
• дезодорирование.

Пальмоядровое масло – продукт, полученный путем экстракции или прессования ядер из семян. Степень его усвояемости составляет 97 %.

Разновидности пальмового масла, применяющиеся в пищевой промышленности:

1. Стандартное. Плавится при температуре 36-39 градусов. Сфера применения: выпечка и жарка. В процессе приготовления не создает дыма и гари. Продукты, приготовленные на стандартном пальмовом масле, следует употреблять в теплом виде. В противном случае блюдо застынет и покроется неэстетичной пленкой.
2. Олеин. Температура плавления продукта составляет 16-24 градусов. Используется для жарения мяса и теста. Имеет консистенцию крема. Широко применяется в косметической индустрии.
3. Стеарин. Имеет наибольшую температуру плавления среди трех разновидностей масла. Она составляет 48-52 градуса. Представляет собой самую твердую фракцию пальмового масла. Отрасли применения: косметология, металлургия, пищевая промышленность. Входит в состав маргарина.

Отличительной особенностью пальмового масла от других растительных масел является твердая консистенция. Чем дольше хранится продукт, тем выше становится его температура плавления. Так, у свежего пальмового масла она составляет 27 градусов. А у продукта с недельным сроком выдержки возрастает до 42 градусов.

Масло – источник жирорастворимых витаминов A, . Только что произведенный продукт из пальмы имеет светло-оранжевый окрас из-за высокого содержания бета-каротина. В пищевой промышленности используют исключительно обесцвеченное масло. Для этого его прогревают в печи до 200 градусов, охлаждают. Под действием ультрафиолета и кислорода естественный краситель бета-каротин разрушается, в результате пальмовое масло обесцвечивается, теряет частично свою ценность.

Химический состав

В 100 мл пальмового масла сосредоточено 884 ккал, при этом на долю жиров приходится 99,7 г, а – 0,1 г. Химический состав продукта представлен витаминами E (33,1 мг), A (30 мг), (0,3 мг), K (0,008 мг) и (2 мг). На долю приходится 100 мг. Кроме того, обнаружены следы лецитина, сквалена и кофермента Q10.

Согласно результатам исследований установлено, что масло содержит пальмитиновую кислоту, усиливающую естественную генерацию холестерина. В результате организм человека начинает интенсивно продуцировать органическое соединение в неконтролируемом количестве, что в свою очередь увеличивает риск закупорки сосудов и развития заболеваний сердца.

Всемирная организация здравоохранения настоятельно рекомендует уменьшать потребление жирных кислот. К опасной пище относят и пальмовое и сливочное масло, шоколад, мясо, яйца. Согласно данным Европейского агентства по безопасности продуктов питания (EFSA) предельно допустимым уровнем потребления жирных кислот является 10 % от энергопотребления человека, в том числе алкоголь. Другими словами, при масла 884 ккал на 100 мл и содержании 44 % пальмитиновой кислоты в нем, безопасная суточная доза выжимки из плодов пальмы составляет 10 мл при условии отсутствия в рационе иных источников жирных кислот.

Влияние на организм грудничков

В результате клинических исследований установлено, что детские молочные смеси, содержащие пальмовый олеин, снижают всасывание , по сравнению с питанием в которое продукт не входит. А усвояемость снижается с 57,4 % до 37,5 %.

Кроме понижения всасывания кальция увеличивается потеря жира со стулом. Он становится более плотным и менее частым.

Нарушение всасывания макроэлемента обусловлено особым расположением пальмитиновой кислоты относительно молекулы жира пальмового олеина. В обычных условиях она находится в боковом положении. После запуска процесса переваривания детского питания в кишечнике, она отщепляется, связывая в свободном состоянии кальций. В результате формируются нерастворимые соли: кальция пальмитат. По сути, это мыло, которое не всасывается в пищеварительном тракте, а транзитом выводятся со стулом.

Во избежание блокировки усваивания минерала, положение пальмитиновой кислоты искусственно изменено в олеине. Такой продукт получил название бета-пальмитат. В результате структурированное масло с пальмитиновой кислотой находится в центральном положении в составе молочного жира, не расщепляется, не формирует мыла с кальцием и усваивается в ЖКТ в неизмененном виде.

Мифы или реальность

Пальмовое масло – продукт, вызывающий массу споров и заблуждений относительно своей пользы и вреда. Одни утверждают, что это натуральный источник токоферолов, бета-каротина, другие настаивают, что он в организме человека трансформируется в пластилин и забивает проходимость кишечника. Кроме того, бытует мнение, что сырье для производства масла перевозят в танкерах из-под нефти, в результате оно несет угрозу для здоровья человека и вызывает онкологические заболевания.

Рассмотрим главные догадки о масложировой продукции, и имеют ли они обоснованную почву для существования.

Миф № 1 «Пальмовое масло содержит опасные транс-жиры»

Это неправда. Данные соединения не входят в состав продукта. В чем же опасность транс жиров? Они замещают полезные жирные кислоты на молекулярном уровне из клеточных мембран, нарушая питание клеток и блокируя . В результате обменные реакции замедляются, что приводит к развитию хронических заболеваний эндокринной, пищеварительной, сердечно-сосудистой, мочеполовой систем.

Миф № 2 «Для производства используется техническое пальмовое масло, привезенное в цистернах из-под нефтепродуктов из Индонезии и Малайзии.

Ложь. Сырье, применяемое для изготовления масла, должно соответствовать требованиям к пищевым продуктам, иначе оно запрещается к использованию на законодательном уровне страны. Кроме того, его дополнительно очищают, подвергают дезодорации, в результате чего оно теряет свой цвет, запах и вкус.

Истории по перевозкам не более, чем выдумка конкурентов. Для транспортировки пальмового масла используются специально оборудованные цистерны, отвечающие всем требованиям безопасности. Перед загрузкой сырья танк-контейнеры тщательно очищают (пропаривают, промывают, высушивают) от остатков предыдущего продукта. Кроме того, запрещается перевозить пальмовое масло в емкостях, где раньше находились непищевые, токсичные грузы. Транспортировка продукции контролируется международными организациями.

Миф № 3 «Пальмовое масло не представляет ценности для организма человека»

Неверное утверждение. Это источник кофермента Q10, каротиноидов, токотриентов, токоферолов, полиненасыщенных жирных кислот ( ,), витаминов B4, F.

В процессе выбора масла для пищевых целей помните, что рафинированные и дезодорированные продукты очищены от посторонних включений и частично лишены полезных веществ. Поэтому предпочтение рекомендуется отдавать нерафинированным видам. Такие масла не стоит подвергать термической обработке, их лучше использовать в качестве пищевой добавки к салатам. К таким продуктам относят красное пальмовое масло. Оно в полной мере сохраняет все полезные свойства, перечисленные выше.

Миф № 4 «Пальмовое масло добывают из ствола пальмы»

Это ошибочное мнение. Продукт получают исключительно из плодов масличной пальмы путем выжима его из ядрышка или мякоти. Главная особенность – твердая консистенция от природы. Интересно, чем южнее растет дерево, тем больше насыщенных жирных кислот содержится в плодах, а чем севернее – тем больше ПНЖК. Из-за этого, масло, получаемое в южных тропических странах, имеет твердую структуру. Данное свойство продукта обеспечивает нужную форму готовой пищи и кондитерским изделиям.

Миф № 5 «Пальмовое масло, попадая в желудок, ведет себя как пластилин – не плавится, а представляет собой липкую массу, которая залепляет организм изнутри»

Абсурдное заключение. При попадании в пищеварительный тракт продукт приобретает консистенцию эмульсии. Пальмовое масло усваивается в организме точно так же как и другая еда. В умеренных количествах (10 мл) оно не представляет опасности для здоровья человека. Согласно постулатам здорового питания рекомендуемая норма жиров в рационе взрослого человека не должна превышать 30 % от общего количества потребляемой энергии. Из которых на долю МНЖК и ПНЖК приходится по 6-10 %, насыщенных жирных кислот – до 10 %.

Миф № 6 «Производители отдают предпочтение пальмовому маслу из-за дешевизны сырья»

Действительно это правда. Дешевизна масла обусловлена высокой производительностью плантаций основных поставщиков сырья (Индонезии и Малайзии). Кроме того, оно очень технологично. Твердая структура продукта делает его привлекательным для использования в пищевой промышленности (кондитерской и хлебопекарной). Ранее применялись жидкие масла, которые подвергались гидрогенизации для уплотнения и затвердения. В результате они накапливали опасные транс-жиры и приносили вред организму. Современной альтернативой им является пальмовое масло. Оно безопасное и качественное от природы.

Миф № 7 «Пищевая продукция с пальмовым маслом в развитых странах под запретом»

Это неправда. Ни в одной стране не наложен запрет на пальмовое масло. Более того, ему принадлежит 58 % от потребления растительных жиров на мировом рынке.

Опасность для здоровья

Пальмовое масло – неотъемлемый компонент, входящий в состав печенья, конфет, чипсов, сыра, мороженного, картошки фри. В нынешнее время затруднительно найти продукт без данного ингредиента. Однако «увлечение» заморским жиром предоставляет опасность для здоровья человека.

Вред пальмового масла.

Откладывается в жир максимально быстро

Несмотря на то, что пальмовое масло имеет растительное происхождение, по составу она схоже с животными триглицеридами, поскольку содержит преимущественно мононенасыщенные, насыщенные жирные кислоты. Самой опасной составляющей продукта считается пальмитиновая кислота, вызывающая заболевания сердечно-сосудистой системы. Кроме того, масло ускоряет темп откладывания жира в «жировое депо», что способствует быстрому набору массы тела. , сыры, мороженное, сливки, чипсы, картофель фри, шоколад, конфеты, печенье – продукты, которые и без того приводят к появлению проблем с весом, а их еще дополнительно «обогащают» пальмитиновой кислотой и пальмовым маслом.

Провоцирует сахарный диабет II типа

Входящая в состав продукта пальмитиновая кислота способствует отложению жира во внутренних органах и тканях.

Вызывает зависимость

Жирные кислоты «бьют» по мозгу, в результате понижается восприимчивость организма к гормонам, сообщающим о сытости (инсулину и лептину). Таким образом, он не подает сигнал, что нужно прекращать есть. Пальмитиновая кислота подавляет способности инсулина и лептина к активации, что объясняет зависимость человека от жирных продуктов.

Вредит печени

Пальмитиновая кислота не выводится полностью из организма человека. Накапливаясь в поджелудочной железе, тимусе, печени и скелетных мышцах она замещает здоровые клетки органов на жировые. Кроме того, входящие в состав пальмитиновой кислоты церамиды провоцируют разрывание нервных клеток и возникновение болезни Альцгеймера.

Повышает «плохой» холестерин из липопротеинов низкой плотности

При регулярном поступлении данных соединений извне, они превращаются в биологический «мусор» в кровеносной системе. В результате иммунные клетки организма расценивают их как чужеродные тела, что увеличивает риск формирования в сосудах атеросклеротических бляшек, склонных к разрыву, образованию тромбов.

Пальмовое масло нельзя употреблять лицам старше 50 лет, детям до 18-летнего возраста, людям с недугами пищеварительного тракта в фазе обострения, остеопенией и остеопорозом, заболеваниями сердца.

Помните, при регулярном приеме продукта жирные кислоты начинают накапливаться в биомембранах клеток. В результате нарушаются их транспортные функции, что способствует половой дисфункции, развитию болезней сосудов и сердца. Наиболее опасное сочетание пальмового масла с , которое приводят к ожирению и атеросклерозу.

Полезные свойства

Пальмовое масло – один из самых доступных растительных продуктов, широко применяемый в косметологии, пищевой промышленности и в производстве мыла, свечей, порошков, медицинских препаратов. Последние, в свою очередь, направлены на устранение проблем с заболеваниями ЖКТ, сосудами, сердцем, глазами.

Характеристики пальмового масла: красновато-рыжеватый цвет, твердая консистенция, устойчивость к процессам окисления. Натуральный продукт проявляет выраженные антибактериальные и ранозаживляющие свойства, предупреждает возникновение воспалительных реакций.

Пальмовое масло польза для здоровья:

1. Борется со свободными радикалами. Это сильнейший антиоксидант, богатый на каротиноиды. Улучшает состояние волос и кожных покров. Продлевает молодость, понижает вероятность развития рака. Кроме того, антиоксиданты противостоят увяданию кожи, затормаживая возрастные изменения в организме.
2. Снабжает организм энергией за счет высокого содержания жиров, борется с синдромом усталости, психоэмоциональными расстройствами, улучшает память, внимание и умственные способности человека.
3. Снижает риск закупорки сосудов и развития сердечной недостаточности, инсульта, инфаркта, гипертонии, атеросклероза, ишемической болезни соответственно.
4. Улучшает работу анализатора зрения (за счет провитамина A), делает возможным продуцирование пигмента, расположенного в сетчатке и отвечающего за видимость ока. Нормализует внутриглазное давление, защищает роговицу и хрусталик, улучшает кровоснабжение зрительного органа. Используется для профилактики и лечения «куриной слепоты», глаукомы, конъюнктивита, синдрома усталых глаз.
5. Предупреждает воспаления органов пищеварения, стимулирует выделение желчи, ускоряет заживление эрозий на слизистой желудка, кишечника. Рекомендуется к использованию людям, страдающим от колита, гастрита, язвы, холецистита, желчнокаменной болезни.
6. Регулирует гормональный фон у женщин, поддерживает в норме уровень эстрогенов, снимает воспаления яичников, груди, матки (витамины A, E). Используется для облегчения симптомов предменструального синдрома, климакса. В леченых целях тампон с пальмовым маслом вводят во влагалище для устранения эрозии шейки матки, вагинита, кольпита.

ПНЖК, входящие в состав масла, участвуют в структурировании костной системы, повышают подвижность суставов.

При регулярном употреблении натурального красного пальмового масла, начиная с 30 лет, можно избежать остеопороза, который в 60 % случаев развивается у женщин в период менопаузы, и заболеваний опорно-двигательного аппарата. В противном случае наблюдается перестройка структуры кости, она истончается, кальций вымывается, теряется минеральная прочность скелета и при незначительных нагрузках возникают переломы. Главная опасность остеопороза – медленное, но прогрессирующее заболевание, которое в результате приводит к травме позвонков, инвалидности и даже летальному исходу среди людей пожилого возраста.

Применение в народной медицине

В лечебных целях используют красное пальмовое масло, отличающееся высоким содержанием провитамина A (каротиноидов), которые проявляют мощные антиоксидантные свойства и нивелируют насыщенные жирные кислоты (50 %) в продукте, вызывающие рост липопротеидов низкой плотности в крови. Полезные свойства: тормозит агрегацию тромбоцитов, уменьшает вероятность инфаркта и катаракты, понижает кровяное давление, активирует печёночные ферменты, снижает уровень оксидативного стресса, рубцует язвы желудка. Масло оказывает нейро- и кардиопродективный эффекты, питает кожу, оздоравливает печень, профилактирует гиповитаминоз, поддерживает остроту зрения. Рекомендуемая суточная доза натурального необработанного красного пальмового масла для взрослого человека составляет 10 мл. Чтобы избежать фосфорно-кальциевого обмена его допускается употреблять с 18 до 50 лет. Не подвергать тепловой обработке.

Рецепты для поддержания здоровья:

1. При повреждениях кожи (от ожогов, порезов). Пальмовое масло наносить на проблемный участок дважды в сутки на протяжении 14 дней.
2. Для снятия воспалений в ротовой полости и лечения пародонтоза. Пропитать стерильную марлевую салфетку в масле, приложить к деснам. Терапию проводить в течение 2 недель.
3. От трещин на сосках. Для заживления ранок в период грудного вскармливания пальмовое масло прогревают на водяной бане (с целью дезинфекции), смазывают им соски каждый раз после прикладывания малыша к груди. Процедуру повторять до заживления трещин.
4. От эрозии шейки матки. Из стерильной марлевой салфетки или ваты сформировать тампон, пропитать в прогретом пальмовом масле, ввести вагинально. Курс лечения – 10 дней. Процедуру проводить через день после консультации с врачом.
5. Для лечения лишая, экзем, псориаза. Компоненты состава: масло грецкого ореха (20 мл) и из плодов красной пальмы (80 мл), деготь березы (3 г). Ингредиенты соединить, перемешать. Мазь наносить 2 раза в день на протяжении 2 недель.
6. При болезнях суставов. Для облегчения боли при подагре проблемные места массируют, втирая лечебный состав. Ингредиенты мази: 15 мл пальмового, 25 мл косточкового виноградного, 5 капель лимонного и соснового, 10 капель лавандового масла. Для снятия боли при артритах суставы растирают с применением следующего состава: 5 капель соснового эфирного масла, 3 капли лимонного и лавандового, по 15 мл оливкового и пальмового.

Наибольшую ценность для организма человека предоставляет масло первого холодного отжима. Оно характеризуется богатым жирокислотным составом и невысокой степенью окисления. Для употребления в пищу и приготовления лечебных рецептов для наружного применения рекомендуется отдать предпочтение красному пальмовому маслу с максимальным содержанием бета-каротина, который в 15 раз превышает показатели данного вещества в .

Применение в косметологии

Продукт, получаемый из плодов масличной пальмы, проявляет сильное смягчающее действие, поэтому рекомендуется для ухода за шелушащейся, огрубевшей, сухой и увядающей кожей. Кроме того, производители используют его как компонент для придания твердой консистенции косметическим средствам. Пальмовое масло тонизирует, питает дерму, повышает ее упругость и эластичность, разглаживает неглубокие морщины, оказывая омолаживающие свойства.

Использование в домашней косметологии:

1. Для увлажнения лица. Пальмовое масло смешать в пропорции 1: 1 с оливковым, наносить на влажную кожу похлопывающими движениями. Применять состав курсами в течение 2 недель с 10-дневным перерывом.
2. Для омоложения дермы. Смешать в равном соотношении пальмовое и абрикосовое масла, нанести на вымытую кожу вечером, на четверть часа. Не снимать излишки салфеткой, оставить до полного впитывания. Процедуру проводить регулярно на протяжении 14 дней.
3. Для питания волос. Масло нанести на кожу головы и влажные локоны, оставить на 1,5 часа, тщательно смыть. Процедуру повторять дважды в месяц. Помните, пальмовое масло плохо смывается с волос, поэтому маску делают перед мытьем головы.
4. Для расслабления тела. Массаж с применением масла нормализует сон, успокаивает, улучшает кровообращение, разглаживает морщинки.
5. Для устранения целлюлита масло герани (7 капель) смешивают с пальмовым (15 мл), оливковым (5 мл), лимонным и укропным (по 5 капель), полученную смесь втирают массажными движениями в проблемные участки дважды в сутки. Кроме того, в период борьбы с апельсиновой коркой важно выполнять физические упражнения, придерживаться правильного питания и пить больше 2 л воды в день.
6. Для разглаживания послеоперационных рубцов. Компоненты состава: масла гвоздики, мяты (по 2 капли), лаванды, розмарина (по 4 капли) и пальмовое (15 мл). Наносить на неровный участок 1-2 раза в день в течение 10 дней, затем сделать перерыв на 1-2 недели, возобновить процедуры.

Пальмовое масло – продукт, оказывающий широкий спектр действия на организм человека. Его используют наружно на коррекции фигуры, улучшения состояния кожи и волос, расслабления тела, утоления болей в суставах, заживления трещинок и ран. И внутрь для витаминизации организма антиоксидантами A и E, лецитином и коэнзимом Q10.

Вывод

Пальмовое масло – полезный и очень дорогой продукт до момента многоуровневой очистки сырья. После сильнейшей обработки оно окисляется, теряет свою пищевую ценность для организма человека. Не подвергайте риску здоровье близких. Вводите в рацион только красное пальмовое масло (максимум 10 мл в день), не подвергавшееся термической обработке. В противном случае, входящая в состав продукта пальмитиновая кислота ухудшает минерализацию костей у детей, нарушает метаболические процессы, вызывает интоксикацию организма, ухудшает работу мозга, печени, провоцирует появление сахарного диабета и ожирения.

Рекомендуется свести к минимуму или полностью отказаться от потребления пальмового масла, входящего в продукты быстрого питания (чипсов, картошки фри, фаст-фудов, чизбургеров), плавленых сыров, йогуртов, детских смесей и кондитерских изделий. В составе данной пищи это сильнейший канцероген, опасный для здоровья человека. Кроме того, детям и подросткам до 18 лет, а также людям после 50 лет следует употреблять продукты без пальмового масла, иначе могут возникнуть проблемы с фосфорно-кальциевым обменом.

Чтобы не попасть в «ловушку» производителей, внимательно читайте этикетку приобретаемого товара. Откажитесь от покупки продукции, в состав которой по технологии производства должно выходить исключительно сливочное масло, однако оно заменено на пальмовое или стеарин. К ним относят: сыр, мороженое, сгущенное молоко, крем, пирожные, торты, печенье, конфеты.

ДИФФУЗИЯ (от лат. diffusio - распространение, растекание, рассеивание) - неравновесный процесс, вызываемый молекулярным тепловым движением и приводящий к установлению равновесного распределения концентраций внутри фаз. В результате Д. происходит выравнивание хим. потенциалов компонентов смеси. В однофазной системе при пост. темп-ре и отсутствии внеш. сил Д. выравнивает концентрацию каждого компонента фазы по объёму всей системы. Если темп-pa не постоянна или на систему действуют внеш. силы, то в результате Д. устанавливается пространственно неоднородное равновесное распределение концентраций каждого из компонентов (см. Термодиффузия, Электродиффузия ).

(2-й закон Фика). Матем. теория ур-ния Д. совпадает с теорией теплопроводности уравнения .

Для смеси мн. компонентов диффузионный поток каждого компонента j i , согласно термодинамике необратимых процессов , определяется градиентами хим. потенциалов всех п компонентов смеси:

где L ik - кинетич. коэф. Онсагера, имеющие тензорный характер и пропорциональные коэф. Д. компонентов смеси (индекс означает, что рассматривается Д. i -гo компонента относительно k -го). Градиенты хим. потенциалов берутся при фиксиров. темп-ре T . Выражение (4) есть частный случай линейных соотношений Онсагера между термодинамич. силами Д. и диффузионными потоками. Согласно принципу Онсагера (см. Онсагера теорема) , в отсутствие магн. поля .

Среди градиентов хим. потенциалов лишь n - 1 независимых, их можно выразить через градиенты концентраций с помощью Гиббса - Дюгема уравнения и представить диффузионный поток в виде

где D ik - тензор коэф. Д. Его диагональные элементы определяют прямые процессы Д., а недиагональные - перекрёстные диффузионные процессы. Соотношения Онсагера для D ik имеют более сложный характер, чем для L ik . Для бинарной смеси коэф. D 11 связан с коэф. Онсагера L 11 соотношением

В процессе Д. происходит возрастание энтропии, причём производство энтропии в единицу времени равно:

Если на смесь компонентов действуют внеш. силы F k (напр., гравитационные и инерциальные), то явление Д. существенно меняется. Поскольку градиент давления зависит от внеш. сил F k , то термодинамич. силами являются не только градиенты хим. потенциалов, но также и центробежная сила и сила тяготения и возникает бародиффузия. При этом термодинамич. равновесию соответствует стационарное неоднородное распределение концентраций. Процесс Д. стремится к установлению этого распределения. Этот процесс позволяет определять молекулярные массы по седиментации в центробежном поле в ультрацентрифуге.

Диффузия в твёрдых телах. Процесс Д. в твёрдых телах может осуществляться с помощью неск. механизмов: обмен местами атомов кристаллич. структуры с её вакансиями ,перемещение атомов по междоузлиям (см. Межузельный атом ), одновременное циклическое перемещение неск. атомов, обмен местами двух соседних атомов. При образовании твёрдых растворов замещения преобладает обмен местами атомов и вакансий.

Коэф. Д. в твёрдых телах очень зависит от дефектов структуры, увеличиваясь с ростом их числа. Для Д. в твёрдых телах характерна экспоненц. зависимость от темп-ры с энергией активации большей, чем у жидкостей. Коэф. Д. для цинка в медь возрастает в 10 14 раз при повышении темп-ры от 30 о C до 300 о C.

Микроскопич. теория Д. атомов, основанная на механизме перескоков по вакансиям, была развита Я. И. Френкелем . Замещение атомом кристалич. структуры вакансии связано с возможностью перехода его через потенц. барьер. Предполагается, что после перехода атома в вакансию он благодаря сильному взаимодействию его с соседними атомами успевает отдать часть энергии прежде, чем вернётся на своё прежнее место. Время пребывания данного атома в соседнем с вакансией узле равно

где - время порядка периода атомов кристаллич. структуры, соответствующих частоте акустич. спектра (~10 -13 с). Тогда коэф. самодиффузии будет иметь вид

где - энергия активации, а - постоянная решётки, U - энергия образования вакансии. Для разл. решёток W отличаются не очень сильно (напр., для свинца W 26 ккал/г*атом, для меди W 60 ккал/г*атом),а а и в ф-ле (12) могут сильно отличаться. Коэф. Д. в твёрдых телах можно оценить также с помощью теории Эйринга скоростей реакций, что приводит также к экспоненц. зависимости от темп-ры с энергией активации. Аналогичная теория была развита для Д. в неупорядоченных сплавах замещения, она позволила учесть влияние внедрённых атомов на самодиффузию металла, когда Д. уже не описывается одной экспонентой, т. к. на узлах с разл. конфигурацией атомов нужно преодолевать разл. потенц. барьеры. В том случае, когда Д. идёт путём обмена с вакансиями или одноврем. перемещения по замкнутому контуру, причём коэф. Д. компонент D 1 и D 2 различны, появляется результирующий поток вещества в направлении вещества с большим парциальным коэф. Д., пропорциональный (Киркендалла эффект).

Явление переноса нейтронов в конденсиров. среде, сопровождаемое многократным рассеянием, описывается кинетич. ур-нием, к-рое, вообще говоря, не сводится к ур-нию Д., однако диффузионное приближение оказывается часто полезным и при рассмотрении диффузии нейтронов .

При очень низких темп-pax в конденсиров. средах возможна квантовая диффузия атомов, к-рая определяется квантовым подбарьерным туннельным движением атомов, в отличие от классич. Д., к-рая определяется надбарьерными переходами атомов . Существ. отличие квантовой Д. состоит в том, что коэф. квантовой Д. отличен от нуля при стремлении темп-ры к нулю, его значение на мн. порядков больше, чем коэф. классич. Д. при тех же темп-рах.

Другие виды диффузий . К диффузионным процессам относят также нек-рые явления, не связанные с переносом частиц. Так, в оптике имеет место излучения в неоднородной среде при многократных процессах испускания и поглощения фотонов, к-рое наз. диффузией излучения , однако это явление существенно отлично от Д. частиц, т. к. ур-ние баланса для плотности потока фотонов описывается интегр. ур-нием, к-рое не сводится к дифференц. ур-нию Д. В спиновых системах в магн. поле возможен процесс выравнивания ср. магн. момента в пространстве под влиянием спин-спинового взаимодействия - спиновая диффузия .

Лит.: 1)Гроот С. де, Мазур П., Неравновесная , пер. с англ., M., 1964, гл. 11; 2) Xаазе Р., Термодинамика необратимых процессов, пер. с нем., M., 1967, гл. 4; 3) Чепмен С., Каулинг т., Математическая теория неоднородных газов, пер. с англ., M., 1960, гл. 10, 14; 4)Ферцигер Дж., Капер Г., Математическая теория процессов переноса в газах, пер. с англ., M., 1976; 5) Френкель Я. И., Кинетическая теория жидкостей. Л., 1975; 6) Гиршфельдер Дж., Кертисс Ч., Берд Р., Молекулярная теория газов и жидкостей, пер. с англ., M., 1961, гл. 9; 7) Грэй П., Кинетическая теория явлений переноса в простых жидкостях, в кн.: Физика простых жидкостей. Статистическая теория, пер. с англ., M., 1971; 8) Смирнов А. А., Молекулярно-кинетическая теория металлов, M., 1966, гл. 8; S )Андреев А. Ф., Лифшиц И. M., Квантовая теория дефектов в кристаллах, "ЖЭТФ", 1969, т. 56, с. 2057; 10) Каgan Yu., Кlingеr M. I., Theory of quantum diffusion of atoms in crystals, "J. Phys. C", 1974, v. 7, p. 2791; 11) Лифшиц E. M., Питаевский Л. П., Физическая кинетика, M., 1979, p11, 12; 12) Ландау Л. Д., Лифшиц E. M., Гидродинамика, 3 изд., M., 1986, p 59.

Д. П. Зубарев .

Газизова Гузель

«Шаги в науку – 2016»

Скачать:

Предварительный просмотр:

Муниципальное бюджетное общеобразовательная учреждение

« Арская средняя общеобразовательная школа № 7» Арского

Муниципального района Республика Татарстан.

Республиканская научно-практическая конференция

«Шаги в науку – 2016»

Секция: Физика и техническое творчество

Исследовательская работа

Тема: Наблюдение диффузии в воде и влияние температуры на скорость диффузии.

Должность.

Газизова Гузель Робертовна Зиннатуллин Фидарис Файсалович

ученица 7 класса учитель физики 1 кв. категории.

2016 г.

1. Введение Стр. 3

1. Проблема исследования
2. Актуальность темы и практическая значимость исследования
3. Объект и предмет исследования
4. Цели и задачи
5. Гипотеза исследования

1. Основная часть исследовательской работы Стр.5

1. Описание места и условий наблюдений и опытов
2. Методика исследования, её обоснованность
3. Основные результаты эксперимента
4. Обобщение и выводы

1. Заключение Стр.6
2. Список литературы Стр.7

Диффузия (лат. diffusio - распространение, растекание, рассеивание, взаимодействие) - процесс взаимного проникновения молекул или атомов одного вещества между молекулами или атомами другого, приводящий к самопроизвольному выравниванию их концентраций по всему занимаемому объёму. В некоторых ситуациях одно из веществ уже имеет выравненную концентрацию и говорят о диффузии одного вещества в другом. При этом перенос вещества происходит из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией.

Если в раствор медного купороса аккуратно налить воду, то между двумя слоями образуется четкая граница раздела (медный купорос тяжелее воды). Но через два дня в сосуде будет однородная жидкость. Это происходит совершенно произвольно.

Другой пример связан с твёрдым телом: если один конец стержня нагреть, или электрически зарядить, распространяется тепло (или соответственно электрический ток) от горячей (заряженной) части к холодной (незаряженной) части. В случае металлического стержня тепловая диффузия развивается быстро, а ток протекает почти мгновенно. Если стержень изготовлен из синтетического материала, тепловая диффузия протекает медленно, а диффузия электрически заряженных частиц - очень медленно. Диффузия молекул протекает в общем ещё медленнее. Например, если кусочек сахара опустить на дно стакана с водой и воду не перемешивать, то пройдёт несколько недель прежде чем раствор станет однородным. Ещё медленнее происходит диффузия одного твёрдого вещества в другое. Например, если медь покрыть золотом, то будет происходить диффузия золота в медь, но при нормальных условиях (комнатная температура и атмосферное давление) золотосодержащий слой достигнет толщины в несколько микрометров только через несколько тысяч лет.

Первое количественное описание процессов диффузии было дано немецким физиологом А. Фиком в 1855 году.

Диффузия имеет место в газах, жидкостях и твёрдых телах, причём диффундировать могут как находящиеся в них частицы посторонних веществ, так и собственные частицы.

Диффузия в жизни человека

Изучая явление диффузии, я пришла к выводу, что именно благодаря этому явлению человек живет. Ведь, как известно, воздух, которым мы дышим, состоит из смеси газов: азота, кислорода, углекислого газа и паров воды. Находится он в тропосфере - в нижнем слое атмосферы. Если бы не было диффузионных процессов, то наша атмосфера просто расслоилась бы под действием силы тяжести, которая действует на все тела, находящиеся на поверхности Земли или вблизи нее, в том числе и на молекулы воздуха. Внизу расположился бы боле тяжелый слой углекислого газа, над ним – кислород, выше - азот и инертные газы. А ведь для нормальной жизнедеятельности нам необходим именно кислород, а не углекислый газ. Диффузия происходит и в самом организме человека. Дыхание и пищеварение человека основано на диффузии. Если говорить о дыхании, то в каждый момент времени в кровеносных сосудах, оплетающих альвеолы, находится примерно 70 мл крови, из которой в альвеолы диффундирует углекислый газ, а в обратном направлении - кислород. Огромная поверхность альвеол даёт возможность уменьшить толщину слоя крови, обменивающейся газами с внутриальвеолярным воздухом, до 1 мкм, что позволяет менее чем за 1 с насытить это количество крови кислородом и освободить её от избытка углекислоты.

Также это явление влияет и на организм человека - кислород воздуха проникает в кровяные капилляры легких путем диффузии через стенки альвеол, а затем растворяясь в них, разносится по всему организму, обогащая его кислородом.

Диффузия используется во многих технологических процессах: засолка, получение сахара (стружка сахарной свёклы промывается водой, молекулы сахара диффундируют из стружки в раствор), варка варенья, окрашивание тканей, стирка вещей, цементация, сварка и пайка металлов, в том числе диффузионная сварка в вакууме (свариваются металлы, которые другими методами соединить невозможно, - сталь с чугуном, серебро с нержавеющей сталью и т.д.) и диффузионная металлизация изделий(поверхностное насыщение стальных изделий алюминием, хромом, кремнием), азотирование - насыщение поверхности стали азотом (сталь становится твёрдой, износоустойчивой), цементация - насыщение стальных изделий углеродом, цианирование -насыщение поверхности стали углеродом и азотом.

Как видно из приведенных примеров диффузионные процессы играют очень важную роль в жизни людей

Проблема: Почему диффузия протекает по–разному при разной температуре?

Актуальность данного исследования я вижу в том, что тема «Диффузия в жидких, твердых и газообразных состояниях» является жизненно важной не только курсе физики. Знания о диффузии могут пригодиться мне в повседневной жизни. Эти сведения помогут подготовиться к экзамену по физике за курс основной и средней школы. Тема мне очень понравилась, и я решил изучить её глубже.

Объект моего исследования – диффузия, протекающая в воде при разной температуре, а предметом изучения – наблюдения с помощью постановки опытов в различных температурных режимах.

Цель работы:

1. Расширить знания о диффузии, её зависимости от разных факторов.
2. Объяснить физическую природу явления диффузии на основе молекулярного строения вещества.
3. Выяснить зависимость скорости диффузии от температуры у смешивающихся жидкостей.
4. Подтвердить теоретические факты опытными результатами.
5. Обобщить полученные знания и выработать рекомендации.

Задачи исследования:

1. Исследовать скорость протекания диффузии в воде при разной температуре.
2. Доказать, что испарение жидкости есть результат движения молекул

Гипотеза: при высокой температуре молекулы движутся быстрее и из-за этого быстрее перемешиваются.

Основная часть исследовательской работы

Для своих исследований я взяла два стакана. В один налил теплой воды, а в другой – холодной. Одновременно опустил в них по пакетику чая. Теплая вода окрасилась в коричневый цвет быстрее, чем холодная. Известно, что в теплой воде молекулы движутся быстрее, так как их скорость зависит от температуры. А значит, молекулы чая быстрее проникнут между молекулами воды. В холодной воде скорость молекул замедленна, поэтому явление диффузии здесь протекает медленнее. Явление проникновения молекул одного вещества между молекулами другого называется диффузией.

Затем я налил в два стакана одинаковое количество воды. Один стакан оставил на столе в комнате, а другой поставил в холодильник. Через пять часов сравнил уровни воды. Оказалось, что в стакане из холодильника, уровень практически не изменился. Во втором - уровень заметно уменьшился. Это вызвано передвижением молекул. И оно больше, чем больше температура. При большей скорости молекулы воды, приближаясь к поверхности, «выпрыгивают». Данное движение молекул называется испарением. Опыт показал, что испарение протекает быстрее при более высокой температуре, так как чем быстрее движутся молекулы, тем больше молекул улетает из жидкости за одно и то же время. В холодной воде скорость маленькая, поэтому они остаются в стакане.

Заключение:

На основании проведенного эксперимента и наблюдений за диффузией в воде, имеющей разную температуру, я убедился, что температура сильно влияет на скорость молекул. Доказательством этого послужила разная степень протекания испарения. Таким образом, чем горячее вещество, тем больше скорость молекул. Чем холоднее – тем меньше скорость молекул. Следовательно, диффузия в жидкостях будет проходить быстрее при высокой температуре.

Литература:

1. А.В.Перышкин. Физика 7 класс. М.: Дрофа, 2011.
2. Библиотека «Первого сентября». М.: «Первое сентября», 2002.
3. Биофизика на уроках физики. Из опыта работы. М., «Просвещение», 1984.

Оглавление темы "Электронная микроскопия. Мембрана.":

Факторы, влияющие на скорость диффузии , объединены в законе Фика . Он гласит, что скорость диффузии пропорциональна следующему выражению:

Итак, какие молекулы могут проходить через мембраны за счет диффузии ? Быстро диффундируют через мембраны такие газы, как кислород и диоксид углерода. Молекулы воды, хотя и сильно поляризованные, достаточно малы для того, чтобы без помех проскользнуть между гидрофобными молекулами фосфолипидов.

Вместе с тем ионы и более крупные полярные молекулы гидрофобными участками мембраны отталкиваются, а потому через мембрану крайне медленно. Для их поступления в клетку требуются другие механизмы.

Некоторые ионы и полярные молекулы проникают в клетку при помощи особых транспортных белков . Это белки-каналы и белки-переносчики. Заполненные водой гидрофильные каналы, или поры, этих белков имеют строго определенную форму, соответствующую тому или иному иону или молекуле. Иногда канал проходит не внутри одной белковой молекулы, а между несколькими соседними молекулами.

Диффузия по каналам идет в обоих направлениях. Такую диффузию - при помощи транспортных белков - называют облегченной диффузией . Транспортные белки, по которым проходят ионы, называются ионными каналами. Обычно ионные каналы снабжены «воротами», т. е. могут открываться и закрываться. Ионные каналы, способные открываться и закрываться, играют важную роль при проведении нервных импульсов.

У белков-каналов форма фиксирована. Было показано, что болезнь, известная как цистозный фиброз, есть результат дефекта в белке, который служит каналом для хлорид-ионов. У белков-переносчиков форма, наоборот, претерпевает быстрые изменения, до 100 циклов в секунду. Они существуют в двух состояниях, и механизм их действия напоминает игру в «пинг-понг».

На рисунке показано, как функционирует этот механизм. Связывающие участки белка-переносчика в одном состоянии («пинг») обращены наружу, а в другом («понг») внутрь клетки. Чем выше концентрация растворенных молекул или ионов, тем больше шансов на то, что они окажутся связанными. Если концентрация растворенного вещества снаружи выше, чем в клетке, как в примере с глюкозой на рисунке, то реальный поток этого вещества будет направлен внутрь, и оно будет поступать в клетку.

Именно так глюкоза проникает в эритроциты. Перемещение такого рода имеет все характерные признаки диффузии , хотя оно и облегчается участием белка. Еще одним примером облегченной диффузии может служить перемещение хлорид- и гидрокарбонат-ионов между эритроцитами и плазмой крови при так называемом хлоридном сдвиге. Это один из механизмов, обеспечивающих частичную и избирательную проницаемость мембран.

Внимание! Администрация сайта сайт не несет ответственности за содержание методических разработок, а также за соответствие разработки ФГОС.

• Участник: Холоша Дарья Олеговна
• Руководитель:Панова Людмила Валентиновна

Цель – установить от чего зависит скорость диффузии в жидкости.

Опыты по диффузии

Диффузия – явление, при котором происходит взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого (определение из учебника).

Цель – установить от чего зависит скорость диффузии в жидкости.

Диффузия объясняется непрерывным движением молекул вещества, скорость движения зависит от температуры. Поэтому гипотеза – скорость протекания диффузии в жидкости зависит от температуры.

Оборудование : стакан с холодной и горячей водой, марганцовка, лопатка.

Техника безопасности : осторожно обращаться с горячей водой и стеклянной посудой.

Описание хода проведения и результатов опыта.

1. Взять два стакана с холодной и горячей водой.
2. С помощью лопатки насыпать марганцовку и пронаблюдать явление.

Наблюдая явление диффузии в стакане с холодной и горячей воды увидела, что процесс диффузии протекает быстрее в горячей воде, чем в холодной. Гипотеза подтвердилась.

Обзор применения рассматриваемого явления на практике: зависимость скорости протекания диффузии от температуры используется во многих технологических процессах: заваривание чая или кофе, засолка, варка варенья, окрашивание тканей, стирка вещей.

На явлении диффузии основан процесс металлизации – покрытия поверхности изделия слоем металла или сплава для сообщения ей физических, химических и механических свойств. Применяется для защиты изделий от коррозии, износа, в декоративных целях. Так, для повышения твердости и жаростойкости стальных деталей применяют цементацию. Стальные детали помещают в ящик с графитовым порошком, который устанавливают в термической печи. Атомы углерода вследствие диффузии проникают в поверхностный слой деталей. Глубина проникновения зависит от температуры и времени выдержки деталей в термической печи. Также она используется при выплавке многих металлов, например, стали.

Обзор наблюдений рассматриваемого явления в природе : питание растений, насыщение воды кислородом, однородный состав атмосферы, физиологические процессы в организме человека (дыхание и пищеварение).

• Первое количественное описание процессов диффузии было дано немецким физиологом А. Фиком в 1855 году.
• В 1638 г. посол Василий Старков привёз в подарок царю Михаилу Фёдоровичу от монгольского Алтын– хана 4 пуда сушёных листьев. Это растение очень понравилось москвичам, и они его с удовольствием до сих пор употребляют. Это был чай, процесс заваривания – диффузия.
• Диффузия встречается не только в жизни, быту, но и в сказках, пословицах, поговорках.

– Старая ассирийская сказка «Царь Зимаар»: «Был у царя умный советник Аяз, которого он очень уважал. Как обычно бывает в таких случаях, у Аяза были враги, которые его оклеветали перед царем, и тот, послушав их, заключил его в тюрьму. Когда к Аязу пришла жена, он велел ей поймать большого муравья, привязать к его лапке крепкую нитку длиной сорок метров, к свободному концу её привязать верёвку такой же длину и пустить муравья по наружной стене тюрьмы в указанном месте. Как сказал Аяз, так жена и сделала. Сам же Аяз накрошил на окно камеры сахара и муравей по запаху сахара добрался до камеры, где сидел Аяз». Именно это явление спасло Аяза и помогло муравью найти камеру.

– Пословицы и поговорки, которые можно объяснить только благодаря знанию явления диффузии.

1. Ложка дёгтя в бочке мёда.
2. Нарезанный лук пахнет и жжёт глаза сильнее
3. Овощной лавке вывеска не нужна.

Опыты по силе трения

Опыт описан в учебнике А.В.Перышкин «Физика 7 кл».: учебник для общеобразовательных учреждений/ А. В. Перышкин. – М.: Дрофа, 2012.

При соприкосновении одного тела с другим возникает взаимодействие, препятствующее их относительному движению, которое называется трением. А силу, характеризующую это взаимодействие, называют силой трения. (из учебника)

Существуют три вида трения: трение покоя, трение скольжения, трение качения.

В УМК Перышкина А.В. исследуется только зависимость силы трения от веса тела, мы добавили эксперименты, о которых говорится косвенно (зависимость от площади поверхности, от рода трущихся поверхностей).

Цель – выяснить, от чего зависит сила трения скольжения.

Оборудование: деревянный брусок, динамометр, набор грузов, наждачная бумага, направляющая рейка.

Выдвижение гипотезы . Сила трения зависит от площади соприкосновения поверхности, от веса тела, от рода соприкасающихся поверхностей.

: быть аккуратным с оорудованием.

1. Положить деревянный брусок на направляющую рейку.
2. Прикрепить к бруску динамометр и тянуть его равномерно. Динамометр будет показывать силу тяги, равную силе трения. Записать результат.

F тр = 0, 3Н

1. Повернуть брусок на другую грань и измерить показания динамометра.

F тр = 0, 3Н

Вывод: сила трения скольжения не зависит от площади соприкосновения тел.

1. Измерить силу трения скольжения с одни грузом и двумя грузами.

F тр = 0, 3Н

F тр = 0, 5Н (1 груз)

F тр = 0, 6 Н (2 груза)

Вывод: чем больше сила, прижимающая тело к поверхности (вес тела), тем больше возникающая при этом сила трения.

1. Измерить силу трения скольжения с одним грузом по наждачной бумаге.

F тр = 0, 3Н

F тр = 0, 6 Н (по наждачной бумаге)

Вывод: сила трения зависит от рода соприкасающихся поверхностей (шероховатости поверхности)

: без трения покоя ни люди, ни животные не могли бы ходить по земле, так как при ходьбе происходит отталкивание ногами от земли. Во время гололедицы трение между подошвой обуви и землёй мало, отталкиваться от земли очень трудно и ноги скользят. Для увеличения силы трения между подошвой обуви и льдом, тротуары посыпают песком. Трение обеспечивает скрепление различных материалов, деталей инструментов, различных устройств, сооружений. За счет трения между нитями не расползаются ткани, удерживаются на рукоятках молотки, топоры, лопаты и другие инструменты. Болты с гайками, гвозди, шурупы, клинья, скрепляют части конструкций силой трения. Трение помогает человеку удерживать предметы в руках. Без трения смычка о струны была бы невозможна игра на скрипке или виолончели.

У многих растений и животных имеются различные органы, служащие для хватания (усики растений, хобот слона, цепкие хвосты лазающих животных). Все они имеют шероховатую поверхность для увеличения силы трения.

Среди живых организмов распространены приспособления (шерсть, щетина, чешуйки, шипы, расположенные наклонно к поверхности), благодаря которым трение получается малым при движении в одном направлении и большим – при движении в противоположном направлении. На этом принципе основано движение дождевого червя. Щетинки, направленные назад, свободно пропускают тело червя вперед, но тормозят обратное движение. При удлинении тела головная часть продвигается вперед, а хвостовая остается на месте, при сокращении головная часть задерживается, а хвостовая подтягивается к ней.

Значительное трение существенно для рабочих поверхностей органов движения. Необходимым условием перемещения является надежное сцепление между движущимся телом и опорой. Сцепление достигается либо заостреньями на конечностях, либо мелкими неровностями, например, щетинками, чешуйками, бугорками. Необходимо значительное трение и для хватательных органов. Интересна их форма: это либо щипцы, захватывающие предмет с двух сторон, либо тяжи, огибающие его. В руке сочетается действие щипцов и полный охват со всех сторон; мягкая кожа ладони хорошо сцепляется с шероховатостями предметов, которые надо удержать.

Наличие интересных фактов о рассматриваемом явлении:

• Леонардо да Винчи (1519 год) первый сформулировал законы трения. Он утверждал, что сила трения, возникающая при контакте тела с поверхностью другого тела, пропорциональна нагрузке (силе прижатия), направлена против направления движения и не зависит от площади контакта. Модель Леонардо была переоткрыта через 180 лет Г. Амонтоном и получила окончательную формулировку в работах Ш.О. Кулона (1781). Амонтон и Кулон ввели понятие коэффициента трения как отношения силы трения к нагрузке, придав ему значение физической константы, полностью определяющей силу трения для любой пары контактирующих материалов.
• Природа силы трения – электромагнитная. Это означает, что причиной её возникновения являются силы взаимодействия между частицами, из которых состоит вещество. Второй причиной возникновения силы трения является шероховатость поверхности. Выступающие части поверхностей задевают друг за друга и препятствуют движению тела. Именно поэтому для движения по гладким (полированным) поверхностям требуется прикладывать меньшую силу, чем для движения по шероховатым.
• Пословицы и поговорки: (собранные учениками).

1. Не подмажешь – не поедешь;
2. Пошло дело как по маслу;
3. Угря в руках не удержишь;
4. Коси коса пока роса;роса долой, и мы домой;
5. Баба с воза -кобыле легче;

• Самый низкий коэффициент трения для твёрдого тела (0,02) имеет тефлон. У каждого современного человека есть на кухне кастрюли и сковородки с антипригарным тефлоновым покрытием.

Опыты по теплопроводности

Опыт описан в учебнике А.В.Перышкин «Физика 8 кл».: учебник для общеобразовательных учреждений/ А. В. Перышкин. – М.: Дрофа, 2012.

Теплопроводность – явление передачи внутренней энергии ото одной части тела к другой или от одного тела к другому при их непосредственном контакте. (из учебника)

Все металлы имеют разное строение, поэтому они должны передавать тепло по-разному.

Выдвижение гипотезы. Теплопроводность у разных металлов должна быть различной.

Цель – пронаблюдать теплопроводность металлов.

Оборудование: стержни алюминиевый и латунный, пластилин, иголки, свечка, спички, два штатива.

Описание и соблюдение техники безопасности в ходе проведения экспериментального исследования : соблюдать технику безопасности при работе с свечкой.

Описание хода проведения и результатов опыта :

1. Прикрепить с помощью пластилина иголки на стрежнях.
2. Закрепить стержни на штативе.
3. Зажечь свечку и нагревать стержни.
4. Пронаблюдать за иголками на стержне.

Наблюдения показали, что иголки от алюминиевого стержня стали отпадать быстрее, чем от латунного.

Вывод: теплопроводность у различных металлов неодинаковая.

Обзор применения рассматриваемого явления на практике : Часто во время тепловой обработки продукта необходимо поддерживать высокую температуру, поэтому на кухне используют металлы, так их теплопроводность и прочность выше, чем у других материалов. Для горячего чая, чтобы не обжечься, выбирая между металлической или фарфоровой чашки нужно выбрать фарфоровую.

Из металла делают кастрюли, сковородки, противни, и другую посуду. Хороший пример использования материалов с высокой теплопроводностью на кухне - плита. Например, конфорки электроплиты сделаны из металла, чтобы обеспечить хорошую передачу тепла от раскаленной спирали нагревательного элемента к кастрюле или сковородке.

Люди используют материалы с низкой теплопроводностью между руками и посудой, чтобы не обжечься. Ручки многих кастрюль сделаны из пластмасс, а противни вынимают из духовки прихватками из ткани или пластмассы с низкой теплопроводностью. Медь имеет хорошую теплопроводность и ее используют в паяльниках.

Обзор наблюдений рассматриваемого явления в природе: снег предохраняет озимые от вымерзания; воздух, лёд, снег, жир являются плохими проводниками тепла– это спасает жизнь многим животным, обитающим в лесах и водных средах (тетерев зимой спит, зарывшись головой в снег). Зимой водоёмы покрываются льдом, который препятствует дальнейшему их промерзанию, выживают многие представители водной фауны.

Наличие интересных фактов о рассматриваемом явлении:

• Жан Батист Жозеф Фурье ввел понятие «теплопроводность».
• Большие трудности строителям зданий доставляет просадка фундамента особенно в регионах с вечной мерзлотой. Дома часто дают трещины из-за подтаивания грунта под ними Фундамент передает почве какое-то количество теплоты. Поэтому здания начали строить на сваях. В этом случае тепло передается только теплопроводностью от фундамента свае и далее от сваи грунту. Из чего же надо делать сваи? Оказывается, сваи, выполненные из прочного твердого материала внутри должны быть заполнены керосином. Летом свая проводит тепло сверху вниз плохо, т.к. жидкость обладает низкой теплопроводностью. Зимой свая за счет конвекции жидкости внутри неё, наоборот, будет способствовать дополнительному охлаждению грунта.Такой проект реально разработан и испытан!
• Итальянские ученые изобрели рубашку, позволяющую поддерживать постоянную температуру тела. Ученые обещают, что летом в ней не будет жарко, а зимой – холодно, поскольку она сшита из специальных материалов. Подобные материалы уже используются при космических полетах.
• В старых пулеметах "Максим" нагревание воды предохраняло оружие от расплавления.
• Явление, о котором рассказано ниже демонстрирует свойство металлов хорошо проводить тепло.

Если изготовить сетку из проволоки, обеспечив хорошее соединение металла в местах перекрещивания проволоки, и поместить ее над газовой горелкой, то можно при включенном вентиле поджечь газ над сеткой, в то время как под сеткой он гореть не будет. А если зажечь газ под сеткой, то наверх через сетку огонь « не просочится»!

В те времена, когда еще не было электрических шахтерских лампочек, пользовались лампой Дэви.

Это была свеча, «посаженная» в металлическую клетку. И даже, если шахта наполнялась легковоспламеняющимися газами, лампа Дэви была безопасна и не вызывала взрыва – пламя не выходило за пределы лампы, благодаря металлической сетке.