الغرض من الدرس:
- لتكوين فكرة عن ظاهرة الانتشار لدى الطلاب ؛
- تظهر أهمية ظاهرة الانتشار في الطبيعة والتكنولوجيا والحياة اليومية.
- تساعد في فهم مدى ضرر التدخين على صحة الإنسان والبيئة من خلال الظواهر والأنماط الفيزيائية ؛
- لإقناع الطلاب بالحاجة إلى أسلوب حياة صحي ؛
مهام:
التعليمية:استمارة:
- فكرة الانتشار كظاهرة اختلاط المواد بسبب حركة الجزيئات.
- فكرة أن الانتشار يلاحظ في الحالات الصلبة والسائلة والغازية للمادة ؛
- فكرة عن معنى الانتشار في الطبيعة ، في الحياة اليومية.
النامية:
- لتعلم التعبير المنطقي عن أفكار المرء بشكل صحيح عن طريق اللغة المادية والرياضية ؛
- تطوير القدرة على المراقبة ؛
- لتطوير القدرة على تحليل مسار التجربة ، وإجراء مقارنات على أساسها ، وتسليط الضوء على الشيء الرئيسي ، وصياغة استنتاجات منطقية ؛
- تنمية القدرة على العمل بوتيرة سريعة.
التعليمية:
- لتكوين القدرة على استخدام المعرفة النظرية لفهم جوهر الظواهر التي تحدث في الطبيعة ، في الحياة اليومية.
- لرفع مستوى التعليم البيئي والجمالي للطلاب.
معدات الدرس:أطباق بتري ، برمنجنات البوتاسيوم ، ملاقط ، أكواب بلاستيكية ، قهوة ، ماء بارد ودافئ.
كمبيوتر.
خلال الفصول
1. لحظة تنظيمية.
استعداد الفصل للدرس.
2. صياغة الغرض من الدرس.
اليوم سوف نتعرف على ظاهرة مثيرة للاهتمام ومهمة للغاية في حياتنا تتعلق بالتركيب الجزيئي للمادة. تلعب الظاهرة التي سنتعرف عليها دورًا مهمًا جدًا في الطبيعة الحية وغير الحية ، في الحياة اليومية ، سنكتشف ما إذا كانت صحتنا مرتبطة بمفهوم الانتشار وكيف؟ نلتقي بهذه الظاهرة في كل خطوة وكل يوم دون التفكير فيها. هذه الظاهرة تسمى الانتشار.
افتح دفاتر الملاحظات ، اكتب موضوع الدرس وتاريخه.
3. تفعيل المعرفة الأساسية.
لنتذكر ما تعلمته بالفعل عن بنية المواد في الدروس السابقة.
يتم إجراء مسح وجها لوجه:
متى نشأت الافتراضات الأولى حول بنية المادة؟
ما التجارب التي تؤكد أن المواد تتكون من جسيمات فردية؟
كيف يتغير حجم الجسم عندما تتغير المسافة بين الجسيمات؟
ما هو الجزيء؟
ماذا تعرف عن حجم الجزيئات؟
ما هي الجزيئات التي تتكون منها الجزيئات؟
هل جزيئات نفس المادة متشابهة؟ مواد مختلفة؟
4. مواد جديدة
1) مفهوم الانتشار.
المعلم: (يقرأ مقتطفات من عمل فلاديمير سولوخين) "الصيد الثالث".
حول الثوم.
في كثير من الأحيان رأيت في الكتب ذكر فطر الثوم ، أو ببساطة ، الثوم. قيل أن هذا الفطر له رائحة الثوم وأنه يمكن تحضير التوابل والصلصات المختلفة لأطباق اللحوم.
... قرصت فطرًا ميكانيكيًا ، وفركته ميكانيكيًا بين أصابعي ، وفجأة انتشرت رائحة قوية مميزة من الثوم الطازج مثل سحابة بين أشجار التنوب الرطبة ، برائحة الراتينج وإبر الصنوبر. كان الأمر غير متوقع ... كانت رائحة السلة وكأنها ليست فطرًا ، بل رائحة ثوم مطحون ...
... في هذا اليوم ، عدت إلى المنزل مع غنيمة غير عادية. كان من المخيف وضع الفطر في مقلاة. لكن على عكس التوقعات ، اتضح أنه طبق حار للغاية وعطر.
بعد قراءة المقطع ، يُطرح السؤال: لماذا تعتقد أن كل الأطعمة ستنبعث منها رائحة الثوم؟
من افتراضات وإجابات الطلاب ، يوضح المعلم: جزيئات المواد تتحرك وتتغلغل فيما بينها.
يتم تعريف الانتشار:
تسمى الظاهرة التي يوجد فيها تغلغل متبادل لجزيئات مادة واحدة بين جزيئات مادة أخرى بالانتشار.
2) أسباب وأنماط الانتشار.
لنلق نظرة على الانتشار في الغازات. لنقم بتجربة. نقوم برش مزيل العرق في حجرة الدراسة.
يا رفاق ، هل شممت رائحة مزيل العرق؟
لماذا من الممكن أن تنتشر الروائح في الفضاء؟
انتشار الروائح ممكن بسبب حركة جزيئات المواد. هذه الحركة مستمرة وغير منتظمة. بالتصادم مع جزيئات الغازات التي يتكون منها الهواء ، تغير جزيئات مزيل العرق اتجاه حركتها عدة مرات وتتحرك بشكل عشوائي وتنتشر في جميع أنحاء الغرفة.
يرجى التوصل إلى استنتاج حول سبب الانتشار.
سبب الانتشار: جزيئات المادة في حركة مستمرة وعشوائية.
دعنا نكتب هذا البيان في دفتر ملاحظات.
لاحظنا عملية الانتشار في الغازات. هل الانتشار ممكن في السوائل؟
أطباق بتري بالماء على طاولاتك. قم برمي بعض بلورات برمنجنات البوتاسيوم في الماء. لا تنسى احتياطات السلامة: تجنب ملامسة الجلد والأغشية المخاطية مع بلورات برمنجنات البوتاسيوم.
ماذا تراقب؟
هل بلورات برمنجنات البوتاسيوم تذوب بسرعة؟ لماذا ا؟
ما الذي يسبب إذابة بلورات برمنجنات البوتاسيوم في الماء؟
هل الانتشار ممكن في المواد الصلبة؟
سأعطيك مثالا. إذا تم وضع صفائح مصقولة من الرصاص والذهب أحدهما فوق الآخر وضغطهما بحمل ، فعند درجة حرارة الغرفة العادية (حوالي 20 درجة مئوية) خلال 5 سنوات ، سوف يخترق الذهب والرصاص بعضهما البعض بشكل متبادل على مسافة حوالي 1 فقط مم.
ما هو الاستنتاج الذي يمكن استخلاصه من هذا المثال؟
انتشار المواد الصلبة بطيء للغاية.
لماذا تعتقد؟
دعونا نرى كيف يحدث الانتشار في المواد الصلبة في الطبيعة.
ما هو الاستنتاج الذي يمكن استخلاصه من نتائج دراسة الانتشار في الغازات والسوائل والمواد الصلبة؟
تتحرك جزيئات المواد في أي حالة من حالات التجميع باستمرار ، أي يحدث الانتشار في الغازات والسوائل والمواد الصلبة.
وماذا يمكن أن يقال عن معدل الانتشار في مختلف الحالات الكلية للمادة؟
جزيئات الغاز حرة ، لأن المسافة بين الجزيئات أكبر بكثير من حجم الجزيئات ، فهي تتحرك بسرعات عالية. يتم ترتيب جزيئات السوائل بشكل عشوائي كما هو الحال في الغازات ، ولكنها تكون أكثر كثافة مع بعضها البعض وبالتالي تتفاعل مع بعضها البعض بقوة أكبر من الغازات. يبدو أن كل جزيء ، محاط بجزيئات مجاورة ، يشير إلى الوقت في مكان واحد ويتحرك ببطء داخل السائل. يتم ترتيب جزيئات المواد الصلبة بترتيب صارم ، وتشكل شبكة مكانية ، مما يضمن الحفاظ على شكل وحجم المادة الصلبة. تتأرجح جزيئات الجسم الصلب حول وضع التوازن ، والذي يظل دون تغيير لفترة طويلة جدًا. يحدث الانتشار بسرعة أكبر في الغازات ، وأبطأ في السوائل ، وأبطأ في المواد الصلبة.
وهكذا تعرفنا على أحد قوانين الانتشار:
1. يحدث الانتشار في المواد الموجودة في حالات تجميع مختلفة ، ولكن بمعدلات مختلفة. يحدث الانتشار بسرعة أكبر في الغازات ، وأبطأ في السوائل ، وأبطأ في المواد الصلبة.
اكتب هذا البيان في دفتر ملاحظاتك.
لنقم بتجربة أخرى:
اسكب نفس الكمية من الماء في كوبين متطابقين ، لكن بدرجات حرارة مختلفة. . تذكر عن السلامة.
ارمِ بضع حبات من القهوة سريعة الذوبان في الكؤوس. شاهد ما يحدث.
هل يوجد انتشار هنا؟ لماذا ا؟
ماذا يمكنك أن تقول عن معدل الانتشار في كوب من الماء البارد والماء الدافئ؟
يزداد معدل الانتشار مع زيادة درجة الحرارة ، حيث تبدأ جزيئات الأجسام المتفاعلة في التحرك بشكل أسرع.
تكون عملية الانتشار أسرع مع زيادة درجة حرارة الجسم.
اكتب هذا البيان في دفتر ملاحظاتك.
3. تطبيق الانتشار.
رسائل الطلاب:
1. دور الانتشار في عملية الهضم والتنفس البشري (Krivonosova A).
العروض التقديمية:
واحد. " دور الانتشار في عملية الهضم والتنفس البشري »
عملية امتصاص العناصر الغذائية في الأمعاء ممكنة بسبب الانتشار.
لكن كيف يتنفس الشخص؟ في البشر ، يشارك كامل سطح الجسم في التنفس - من البشرة السميكة في الكعب إلى فروة الرأس المغطاة بالشعر. يتنفس جلد الصدر والظهر والبطن بشكل مكثف. ومن المثير للاهتمام أن هذه المناطق من الجلد تتجاوز بشكل كبير الرئتين من حيث شدة التنفس. مع نفس السطح التنفسي ، يمكن امتصاص الأكسجين هنا بنسبة 28٪ ويمكن إطلاق ثاني أكسيد الكربون حتى بنسبة 54٪ أكثر من الرئتين. ومع ذلك ، في عملية التنفس بأكملها ، مشاركة الجلد لا تذكر مقارنة بالرئتين ، حيث أن المساحة السطحية الكلية للرئتين ، إذا تم توسيع جميع الحويصلات الهوائية البالغ عددها 700 مليون ، فقاعات مجهرية من خلال جدران تبادل الغازات بين الهواء والدم يحدث حوالي 90-100 متر مربع ويبلغ إجمالي مساحة سطح جلد الإنسان حوالي 2 متر مربع ، أي 45-50 مرة أقل.
بسبب الانتشار ، يخترق الأكسجين من الرئتين إلى دم الإنسان ، ومن الدم إلى الأنسجة.
2. تطبيق الانتشار في الطب. جهاز "كلية صناعية"
منذ أكثر من 30 عامًا ، استخدم الطبيب الألماني ويليام كولف جهاز "الكلى الاصطناعية". منذ ذلك الحين ، تم استخدامه: للرعاية المزمنة الطارئة للتسمم الحاد. لإعداد المرضى الذين يعانون من الفشل الكلوي المزمن لعملية زرع الكلى ؛ لدعم الحياة طويل الأمد (10-15 سنة) لمرضى أمراض الكلى المزمنة.
أصبح استخدام جهاز "الكلى الاصطناعية" أكثر من مجرد إجراء علاجي ، حيث يتم استخدام الجهاز في كل من العيادة والمنزل. بمساعدة الجهاز ، تم تجهيز المستلم لأول عملية زرع كلى ناجحة في العالم ، والتي تم إجراؤها في عام 1965 من قبل Academician B.V. بتروفسكي.
الجهاز عبارة عن محلل دم يتلامس فيه الدم مع محلول ملحي من خلال غشاء شبه منفذ. بسبب الاختلاف في الضغوط التناضحية ، تمر الأيونات وجزيئات المنتجات الأيضية (اليوريا وحمض البوليك) ، بالإضافة إلى العديد من المواد السامة المراد إزالتها من الجسم ، عبر الغشاء من الدم إلى المحلول الملحي. الجهاز عبارة عن نظام من القنوات المسطحة المفصولة بأغشية رقيقة من السيلوفان ، والتي من خلالها يتحرك الدم والسائل ببطء في تدفقات مضادة - محلول ملحي غني بخليط غاز ثاني أكسيد الكربون + O2. الجهاز متصل بنظام الدورة الدموية للمريض. هذا يحقق تنقية الدم من الخبث النيتروجيني في حالة قصور وظائف الكلى ، أي. يتم تنظيم كيمياء الدم.
3. مظاهر الانتشار الضارة (Redkozubov A)
عرض تقديمي "مظاهر الانتشار الضارة"
مداخن الشركات تنبعث منها ثاني أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروجين والكبريت في الغلاف الجوي. إن وجود فائض من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي يشكل خطورة على العالم الحي للأرض ، ويعطل دورة الكربون في الطبيعة ، ويؤدي إلى تكوين أمطار حمضية. تلعب عملية الانتشار دورًا مهمًا في تلوث الأنهار والبحار والمحيطات. يبلغ التصريف السنوي لمياه الصرف الصناعية والمنزلية في العالم حوالي 10 تريليون طن.
يؤدي تلوث المسطحات المائية إلى اختفاء الحياة فيها ، ولا بد من تنقية المياه المستخدمة للشرب ، وهو أمر مكلف للغاية. بالإضافة إلى ذلك ، تحدث تفاعلات كيميائية في المياه الملوثة مع إطلاق الحرارة. ترتفع درجة حرارة الماء ، بينما ينخفض محتوى الأكسجين في الماء ، وهو أمر مضر بالكائنات المائية. بسبب ارتفاع درجات حرارة المياه ، لا تتجمد العديد من الأنهار الآن في الشتاء.
لتقليل انبعاث الغازات الضارة من الأنابيب الصناعية وأنابيب محطات الطاقة الحرارية ، يتم تثبيت مرشحات خاصة. لمنع تلوث المسطحات المائية ، من الضروري التأكد من عدم إلقاء القمامة ومخلفات الطعام والسماد والمواد الكيميائية المختلفة بالقرب من الساحل.
المدخنون "يدخنون" سنوياً ، أي ينبعث في الغلاف الجوي 720 طناً من حمض الهيدروسيانيك و 384000 طن من الأمونيا و 108000 طن من النيكوتين و 600000 طن من القطران وأكثر من 550000 طن من أول أكسيد الكربون. الكتلة الإجمالية لأعقاب السجائر على الأرض في السنة يبلغ حجمها 2520.000 طن ، وتغلف الأرض ، وتحتفظ بالأشعة فوق البنفسجية. في المتوسط ، يتم حرق وتدمير 25٪ من جميع أنواع المواد الموجودة في التبغ أثناء التدخين ، و 50٪ تذهب إلى البيئة ، و 20٪ تدخل جسم المدخن ، ويتبقى 5٪ فقط في مرشح السجائر.
درجة حرارة دخان التبغ 35-40 درجة أعلى من درجة حرارة الهواء الداخل إلى الفم أثناء التدخين ، مما يؤدي إلى انخفاض حاد في درجة حرارة الفم. أثناء تدخين سيجارة واحدة ، تحدث 15-20 مثل هذه التغييرات ، وهو أمر سيء لحالة مينا الأسنان: فهو يتشقق. وهذا هو سبب تسوس أسنان المدخنين في وقت أبكر من أسنان غير المدخنين. يحتوي الجزء الغازي لدخان التبغ على قطران غازي ، والذي يتحول عند تبريده إلى حالة سائلة ، أي. يتكثف. في الوقت نفسه ، يستقر على الأصابع والأسنان وجدران الشعب الهوائية والرئتين ويدخل إلى المعدة. عند تدخين علبة سجائر ، ينتج المدخن حوالي 1 جرام من القطران السائل.
المعلم: (الإخراج)
نرى مدى أهمية الانتشار في الطبيعة غير الحية ، وسيكون وجود الكائنات الحية مستحيلًا إذا لم تكن هذه الظاهرة موجودة. لسوء الحظ ، علينا أن نتعامل مع المظهر السلبي لهذه الظاهرة ، ولكن هناك العديد من العوامل الإيجابية ، وبالتالي فإننا نتحدث عن الأهمية الكبرى للانتشار في الطبيعة.
5. تحديد
اختبارمطبوعة على ملاءات للجميع (5 دقائق)
1. أي من العبارات التالية صحيح؟
أ) الغازات فقط تتكون من جزيئات
ب) السوائل فقط تتكون من جزيئات
ج) كل الأجسام مكونة من جزيئات
2. في أي أجسام يحدث الانتشار بشكل أسرع عند نفس درجات الحرارة؟
أ) في الغازات
ب) في السوائل
ب) في المواد الصلبة
3. ماذا تثبت عملية الانتشار؟
أ) أن الجزيئات تتفاعل مع بعضها البعض
ب) أن الجزيئات تتكون من ذرات
ج) أن الجزيئات تتحرك بشكل عشوائي باستمرار
4. كيف يعتمد معدل الانتشار على درجة الحرارة؟
أ) لا تعتمد
ب) كلما انخفضت درجة حرارة المادة ، انخفضت السرعة
ج) كلما ارتفعت درجة حرارة المادة ، انخفضت السرعة
5. ما هي الظاهرة التي تثبت حركة جزيئات المواد
أ) الحركة البراونية
ب) الحركة الميكانيكية
ج) أيا من الإجابات صحيحة
6. الواجب المنزلي: الفقرة 9 ، الواجب رقم 2.
للفضوليين ، انظر الفقرة 1 في الصفحة 172.
لقد سمع بالتأكيد جميع الناس عن مفهوم مثل الانتشار. كان هذا أحد الموضوعات في دروس الفيزياء للصف السابع. على الرغم من حقيقة أن هذه الظاهرة تحيط بنا تمامًا في كل مكان ، إلا أن قلة من الناس يعرفون عنها. ماذا يعني ذلك على أية حال؟ ما هذا المعنى الماديوكيف تجعل الحياة أسهل معها؟ اليوم سنتحدث عن هذا.
في تواصل مع
الانتشار في الفيزياء: التعريف
هذه هي عملية تغلغل جزيئات مادة واحدة بين جزيئات مادة أخرى. بعبارات بسيطة ، يمكن تسمية هذه العملية بالخلط. خلال هذا يحدث الاختلاط الاختراق المتبادل لجزيئات المادة بين بعضها البعض. على سبيل المثال ، عند صنع القهوة ، تخترق جزيئات القهوة سريعة الذوبان جزيئات الماء والعكس صحيح.
تعتمد سرعة هذه العملية الفيزيائية على العوامل التالية:
- درجة الحرارة.
- الحالة الإجمالية للمادة.
- تأثير خارجي.
كلما ارتفعت درجة حرارة المادة ، زادت سرعة تحرك الجزيئات. بالتالي، عملية الخلطيحدث بشكل أسرع في درجات حرارة أعلى.
الحالة الإجمالية للمادة - العامل الأكثر أهمية. في كل حالة تجمع ، تتحرك الجزيئات بسرعة معينة.
يمكن أن يستمر الانتشار في حالات التجميع التالية:
- سائل.
- صلب.
على الأرجح ، سيكون لدى القارئ الآن الأسئلة التالية:
- ما هي أسباب الانتشار؟
- أين تتدفق أسرع؟
- كيف يتم تطبيقه في الحياة الواقعية؟
يمكن العثور على إجابات لهم أدناه.
الأسباب
بالتأكيد كل شيء في هذا العالم له سبب خاص به. و الانتشار ليس استثناء. يدرك الفيزيائيون جيدًا أسباب حدوثه. وكيف تنقلها إلى الشخص العادي؟
بالتأكيد سمع الجميع أن الجزيئات في حركة مستمرة. ثم إن هذه الحركة غير منظمة وفوضوية وسرعتها عالية جدًا. بفضل هذه الحركة والتصادم المستمر للجزيئات ، يحدث تغلغل متبادل.
وهل هناك دليل على هذه الحركة؟ بالطبع! هل تتذكر السرعة التي بدأت بها شم رائحة العطر أو مزيل العرق؟ ورائحة الطعام الذي تطبخه أمك في المطبخ؟ تذكر مدى السرعة تحضير الشاي أو القهوة. كل هذا لا يمكن أن يكون ، لولا حركة الجزيئات. نستنتج أن السبب الرئيسي للانتشار هو الحركة المستمرة للجزيئات.
الآن يبقى سؤال واحد - ما سبب هذه الحركة؟ مدفوعة بالرغبة في التوازن. أي في المادة توجد مناطق ذات تركيزات عالية ومنخفضة من هذه الجسيمات. وبسبب هذه الرغبة ، فإنهم ينتقلون باستمرار من منطقة عالية التركيز إلى تركيز منخفض. هم دائما تصطدم مع بعضها البعض، ويحدث الاختراق.
انتشار الغازات
عملية خلط الجزيئات في الغازات هي الأسرع. يمكن أن يحدث بين الغازات المتجانسة وبين الغازات ذات التركيزات المختلفة.
أمثلة حية من الحياة:
- تشم رائحة معطر الهواء من خلال الانتشار.
- تشم رائحة الطعام المطبوخ. لاحظ أنك تبدأ في الشعور به فورًا ، ورائحة المعطر بعد بضع ثوانٍ. هذا يرجع إلى حقيقة أنه في درجات الحرارة العالية تكون سرعة حركة الجزيئات أكبر.
- الدموع التي تظهر عند تقطيع البصل. تختلط جزيئات البصل مع جزيئات الهواء وتتفاعل عيناك مع هذا.
كيف يحدث الانتشار في السوائل؟
يحدث الانتشار في السوائل بشكل أبطأ. يمكن أن تستمر من عدة دقائق إلى عدة ساعات.
ألمع الأمثلة من الحياة:
- تحضير الشاي أو القهوة.
- خلط الماء وبرمنجنات البوتاسيوم.
- تحضير محلول الملح أو الصودا.
في هذه الحالات ، يستمر الانتشار بسرعة كبيرة (تصل إلى 10 دقائق). ومع ذلك ، إذا تم تطبيق تأثير خارجي على العملية ، على سبيل المثال ، تحريك هذه الحلول بملعقة ، فستتم العملية بشكل أسرع ولن تستغرق أكثر من دقيقة واحدة.
سيستغرق الانتشار عند خلط السوائل السميكة وقتًا أطول. على سبيل المثال ، يمكن أن يستغرق خلط معدنين سائلين عدة ساعات. بالطبع ، يمكنك القيام بذلك في غضون بضع دقائق ، ولكن في هذه الحالة سينتهي الأمر سبيكة ذات جودة رديئة.
على سبيل المثال ، سيستغرق الانتشار عند خلط المايونيز والقشدة الحامضة وقتًا طويلاً. ومع ذلك ، إذا لجأت إلى مساعدة التأثير الخارجي ، فلن تستغرق هذه العملية حتى دقيقة واحدة.
انتشار المواد الصلبة: أمثلة
في المواد الصلبة ، الاختراق المتبادل للجسيمات يحدث ببطء شديد. قد تستغرق هذه العملية عدة سنوات. تعتمد مدتها على تكوين المادة وهيكل شبكتها البلورية.
تجارب تثبت أن الانتشار في المواد الصلبة موجود.
- لصق لوحين من معادن مختلفة. إذا احتفظت بهاتين الصفيحتين بالقرب من بعضهما البعض وتحت ضغط ، فستكون هناك طبقة بينهما في غضون خمس سنوات بعرض 1 ملليمتر. ستحتوي هذه الطبقة الصغيرة على جزيئات من كلا المعدنين. سيتم دمج هذين الصفيحتين معًا.
- يتم وضع طبقة رقيقة جدًا من الذهب على أسطوانة رقيقة من الرصاص. بعد ذلك يتم وضع هذا التصميم في الفرن لمدة 10 أيام. درجة حرارة الهواء في الفرن 200 درجة مئوية. بعد قطع هذه الأسطوانة إلى أقراص رفيعة ، كان من الواضح جدًا أن الرصاص اخترق الذهب والعكس صحيح.
أمثلة على الانتشار في العالم المحيط
كما فهمت بالفعل ، كلما زادت صعوبة الوسيط ، انخفض معدل اختلاط الجزيئات. الآن دعنا نتحدث عن أين يمكنك في الحياة الواقعية الحصول على فوائد عملية من هذه الظاهرة الفيزيائية.
تحدث عملية الانتشار في حياتنا طوال الوقت. حتى عندما نستلقي على السرير ، تبقى طبقة رقيقة جدًا من جلدنا على سطح الملاءة. كما أنه يمتص العرق. ولهذا السبب يصبح السرير متسخًا ويحتاج إلى التغيير.
لذلك ، يمكن أن يكون مظهر هذه العملية في الحياة اليومية كما يلي:
- عند دهن الزبدة على الخبز ، يتم امتصاصها فيه.
- عند تخليل الخيار ، ينتشر الملح أولاً بالماء ، وبعد ذلك يبدأ الماء المالح بالانتشار مع الخيار. نتيجة لذلك ، نحصل على وجبة خفيفة لذيذة. البنوك بحاجة إلى أن نشمر. هذا ضروري حتى لا يتبخر الماء. بتعبير أدق ، يجب ألا تنتشر جزيئات الماء مع جزيئات الهواء.
- عند غسل الأطباق ، تخترق جزيئات الماء والمنظفات جزيئات قطع الطعام المتبقية. هذا يساعدهم على الخروج من اللوحة وجعلها أنظف.
مظهر من مظاهر الانتشار في الطبيعة:
- تحدث عملية الإخصاب على وجه التحديد بسبب هذه الظاهرة الجسدية. تنتشر جزيئات البويضة والحيوانات المنوية ، وبعد ذلك يظهر الجنين.
- تسميد التربة. من خلال استخدام بعض المواد الكيميائية أو السماد العضوي ، تصبح التربة أكثر خصوبة. لماذا يحدث هذا؟ خلاصة القول هي أن جزيئات الأسمدة تنتشر مع جزيئات التربة. بعد ذلك تحدث عملية الانتشار بين جزيئات التربة وجذر النبات. بفضل هذا ، سيكون الموسم أكثر إثمارًا.
- خلط النفايات الصناعية بالهواء يلوثها بشكل كبير. وبسبب هذا ، في نطاق نصف قطر كيلومتر واحد ، يصبح الهواء متسخًا جدًا. تنتشر جزيئاته مع جزيئات الهواء النظيف من المناطق المجاورة. هكذا يسوء الوضع البيئي في المدينة.
مظهر هذه العملية في الصناعة:
- السليكون هو عملية انتشار التشبع بالسيليكون. يتم تنفيذه في جو غازي. لا تحتوي الطبقة المشبعة بالسيليكون من الجزء على صلابة عالية جدًا ، ولكنها مقاومة عالية للتآكل ومقاومة تآكل متزايدة في مياه البحر ، وأحماض النيتريك والهيدروكلوريك والكبريتيك.
- يلعب انتشار المعادن دورًا مهمًا في إنتاج السبائك. للحصول على سبيكة عالية الجودة ، من الضروري إنتاج السبائك في درجات حرارة عالية وبتأثير خارجي. سيؤدي ذلك إلى تسريع عملية الانتشار بشكل كبير.
تحدث هذه العمليات في صناعات مختلفة:
- إلكتروني.
- أشباه الموصلات.
- هندسة.
كما تفهم ، يمكن أن يكون لعملية الانتشار آثار إيجابية وسلبية على حياتنا. يجب أن تكون قادرًا على إدارة حياتك وتعظيم فوائد هذه الظاهرة الجسدية ، وكذلك تقليل الضرر.
الآن أنت تعرف ما هو جوهر هذه الظاهرة الفيزيائية مثل الانتشار. يتكون من الاختراق المتبادل للجسيمات بسبب حركتها. كل شيء في الحياة يتحرك. إذا كنت طالبًا ، فبعد قراءة مقالتنا ، ستحصل بالتأكيد على درجة 5. حظًا سعيدًا لك!
هل سبق لك أن رأيت جحافل من البراغيش الصغيرة المزعجة تحشد عشوائياً في سماء المنطقة؟ يبدو أحيانًا أنهم معلقون في الهواء بلا حراك. من ناحية ، هذا السرب بلا حراك ، ومن ناحية أخرى ، تتحرك الحشرات بداخله باستمرار لليمين ، ثم لليسار ، ثم لأعلى ، ثم لأسفل ، وتصطدم باستمرار مع بعضها البعض وتتشتت مرة أخرى داخل هذه السحابة ، كما لو أن قوة غير مرئية ثابتة. معا.
حركات الجزيئات ذات طبيعة فوضوية مماثلة ، بينما يحتفظ الجسم بشكل مستقر. تسمى هذه الحركة بالحركة الحرارية للجزيئات.
الحركة البراونية
في عام 1827 ، استخدم عالم النبات البريطاني الشهير روبرت براون مجهرًا لدراسة سلوك جزيئات حبوب اللقاح المجهرية في الماء. ولفت الانتباه إلى حقيقة أن الجسيمات تتحرك باستمرار بترتيب منطقي فوضوي متحدي ، وهذه الحركة العشوائية لا تعتمد على حركة السائل الذي توجد فيه ، ولا على تبخره. وصفت أصغر جزيئات حبوب اللقاح مسارات معقدة وغامضة. من المثير للاهتمام أن شدة هذه الحركة لا تقل بمرور الوقت ولا تتعلق بالخصائص الكيميائية للوسط ، بل تزداد فقط إذا انخفضت لزوجة هذه الوسيلة أو حجم الجسيمات المتحركة. بالإضافة إلى ذلك ، تؤثر درجة الحرارة بشكل كبير على سرعة حركة الجزيئات: فكلما زادت ، زادت سرعة حركة الجزيئات.
انتشار
منذ زمن بعيد ، أدرك الناس أن جميع المواد في العالم تتكون من أصغر الجسيمات: أيونات ، وذرات ، وجزيئات ، وهناك فجوات بينها ، وهذه الجسيمات تتحرك بشكل دائم وعشوائي.
الانتشار هو نتيجة للحركة الحرارية للجزيئات. يمكننا أن نلاحظ الأمثلة في كل مكان تقريبًا في الحياة اليومية: سواء في الحياة اليومية أو في الحياة البرية. هذا هو انتشار الروائح ، لصق أجسام صلبة مختلفة ، خلط السوائل.
من الناحية العلمية ، الانتشار هو ظاهرة تغلغل جزيئات مادة ما في الفجوات بين جزيئات مادة أخرى.
الغازات والانتشار
أبسط مثال على انتشار الغازات هو الانتشار السريع للروائح (اللطيفة وغير اللطيفة) في الهواء.
يمكن أن يكون انتشار الغازات في غاية الخطورة ، بسبب هذه الظاهرة ، فإن التسمم بأول أكسيد الكربون والغازات السامة الأخرى يحدث بسرعة البرق.
إذا حدث الانتشار في الغازات بسرعة ، غالبًا في غضون ثوانٍ ، فإن الانتشار في السوائل يستغرق دقائق كاملة وأحيانًا ساعات. يعتمد على الكثافة ودرجة الحرارة.
أحد الأمثلة على ذلك هو الانحلال السريع جدًا للأملاح والكحولات والأحماض ، والتي تشكل حلولًا متجانسة في وقت قصير.
انتشار المواد الصلبة
يتدفق الأكثر صعوبة ، في درجة حرارة الغرفة العادية أو في درجة حرارة الشارع يكون غير مرئي. في جميع الكتب المدرسية الحديثة والقديمة ، توصف التجارب باستخدام ألواح الرصاص والذهب كمثال على انتشار المواد الصلبة. أظهرت هذه التجربة أنه بعد أكثر من أربع سنوات فقط ، تغلغلت كمية ضئيلة من الذهب في الرصاص ، وتوغل الرصاص في الذهب حتى عمق لا يزيد عن خمسة ملليمترات. يرجع هذا الاختلاف إلى حقيقة أن كثافة الرصاص أعلى بكثير من كثافة الذهب.
وبالتالي ، فإن سرعة وكثافة الانتشار لا تعتمد على كثافة المادة وسرعة الحركة الفوضوية للجزيئات ، وتعتمد السرعة بدورها على درجة الحرارة. يستمر الانتشار بشكل أكثر كثافة وأسرع في درجات الحرارة المرتفعة.
أمثلة على الانتشار في الحياة اليومية
نحن لا نفكر حتى في حقيقة أننا نواجه ظاهرة الانتشار كل يوم تقريبًا في كل خطوة. هذا هو السبب في أن هذه الظاهرة تعتبر واحدة من أكثر الظواهر أهمية وإثارة للاهتمام في الفيزياء.
أحد أبسط أمثلة الانتشار في الحياة اليومية هو إذابة السكر في الشاي أو القهوة. إذا تم وضع قطعة من السكر في كوب من الماء المغلي ، فستختفي بعد فترة من دون أثر ، بينما حتى حجم السائل لن يتغير عمليًا.
إذا نظرت حولك بعناية ، يمكنك أن تجد العديد من الأمثلة على الانتشار التي تجعل حياتنا أسهل:
- إذابة مسحوق الغسيل وبرمنجنات البوتاسيوم والملح.
- رش معطرات الجو
- الهباء الجوي للحلق.
- غسل الأوساخ من سطح الكتان ؛
- خلط الألوان من قبل الفنان.
- عجن العجين
- طهي المرق الغني والحساء والمرق والكومبوت الحلو ومشروبات الفاكهة.
في عام 1638 ، بعد عودته من منغوليا ، قدم السفير فاسيلي ستاركوف القيصر الروسي ميخائيل فيدوروفيتش كهدية مع ما يقرب من 66 كجم من الأوراق المجففة ذات الرائحة النفاذة الغريبة. أحب سكان موسكو الذين لم يجربوه من قبل هذا النبات المجفف كثيرًا ، وما زالوا يستخدمونه بسرور. هل تعرفت عليه بالطبع ، هذا شاي يتم تخميره بسبب ظاهرة الانتشار.
أمثلة على الانتشار في العالم المحيط
دور الانتشار في العالم من حولنا عظيم جدًا. أحد أهم أمثلة الانتشار هو الدورة الدموية في الكائنات الحية. يدخل الأكسجين من الهواء إلى الشعيرات الدموية الموجودة في الرئتين ، ثم يذوب فيها وينتشر في جميع أنحاء الجسم. بدوره ، ينتشر ثاني أكسيد الكربون من الشعيرات الدموية إلى الحويصلات الهوائية في الرئتين. المغذيات المنبعثة من الطعام عن طريق الانتشار تخترق الخلايا.
في أنواع النباتات العشبية ، يحدث الانتشار من خلال سطحها الأخضر بالكامل ، في النباتات المزهرة الكبيرة من خلال الأوراق والسيقان ، في الشجيرات والأشجار من خلال الشقوق في لحاء الجذوع والفروع والعدس.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن أحد الأمثلة على الانتشار في العالم المحيط هو امتصاص الماء والمعادن المذابة فيه بواسطة نظام جذر النباتات من التربة.
إن الانتشار هو السبب في أن تكوين الطبقة السفلى من الغلاف الجوي غير متجانس ويتكون من عدة غازات.
لسوء الحظ ، في عالمنا غير الكامل ، هناك عدد قليل جدًا من الأشخاص الذين لا يعرفون ما هي الحقنة ، والمعروفة أيضًا باسم "الحقنة". يعتمد هذا النوع من العلاج المؤلم والفعال أيضًا على ظاهرة الانتشار.
التلوث البيئي: التربة والهواء والمسطحات المائية هي أيضًا أمثلة على الانتشار في الطبيعة.
ذوبان الغيوم البيضاء في السماء الزرقاء ، محبوب جدًا من قبل الشعراء في جميع الأوقات - إنها أيضًا انتشار معروف لكل طالب في المدرسة الإعدادية والثانوية!
لذا ، فإن الانتشار شيء لن تكون حياتنا بدونه أكثر صعوبة فحسب ، بل تكاد تكون مستحيلة.
الغرض من الدرس:
- لتكوين فكرة عن ظاهرة الانتشار لدى الطلاب ؛
- تظهر أهمية ظاهرة الانتشار في الطبيعة والتكنولوجيا والحياة اليومية.
- تساعد في فهم مدى ضرر التدخين على صحة الإنسان والبيئة من خلال الظواهر والأنماط الفيزيائية ؛
- لإقناع الطلاب بالحاجة إلى أسلوب حياة صحي ؛
مهام:
التعليمية:استمارة:
- فكرة الانتشار كظاهرة اختلاط المواد بسبب حركة الجزيئات.
- فكرة أن الانتشار يلاحظ في الحالات الصلبة والسائلة والغازية للمادة ؛
- فكرة عن معنى الانتشار في الطبيعة ، في الحياة اليومية.
النامية:
- لتعلم التعبير المنطقي عن أفكار المرء بشكل صحيح عن طريق اللغة المادية والرياضية ؛
- تطوير القدرة على المراقبة ؛
- لتطوير القدرة على تحليل مسار التجربة ، وإجراء مقارنات على أساسها ، وتسليط الضوء على الشيء الرئيسي ، وصياغة استنتاجات منطقية ؛
- تنمية القدرة على العمل بوتيرة سريعة.
التعليمية:
- لتكوين القدرة على استخدام المعرفة النظرية لفهم جوهر الظواهر التي تحدث في الطبيعة ، في الحياة اليومية.
- لرفع مستوى التعليم البيئي والجمالي للطلاب.
معدات الدرس:أطباق بتري ، برمنجنات البوتاسيوم ، ملاقط ، أكواب بلاستيكية ، قهوة ، ماء بارد ودافئ.
كمبيوتر.
خلال الفصول
1. لحظة تنظيمية.
استعداد الفصل للدرس.
2. صياغة الغرض من الدرس.
اليوم سوف نتعرف على ظاهرة مثيرة للاهتمام ومهمة للغاية في حياتنا تتعلق بالتركيب الجزيئي للمادة. تلعب الظاهرة التي سنتعرف عليها دورًا مهمًا جدًا في الطبيعة الحية وغير الحية ، في الحياة اليومية ، سنكتشف ما إذا كانت صحتنا مرتبطة بمفهوم الانتشار وكيف؟ نلتقي بهذه الظاهرة في كل خطوة وكل يوم دون التفكير فيها. هذه الظاهرة تسمى الانتشار.
افتح دفاتر الملاحظات ، اكتب موضوع الدرس وتاريخه.
3. تفعيل المعرفة الأساسية.
لنتذكر ما تعلمته بالفعل عن بنية المواد في الدروس السابقة.
يتم إجراء مسح وجها لوجه:
متى نشأت الافتراضات الأولى حول بنية المادة؟
ما التجارب التي تؤكد أن المواد تتكون من جسيمات فردية؟
كيف يتغير حجم الجسم عندما تتغير المسافة بين الجسيمات؟
ما هو الجزيء؟
ماذا تعرف عن حجم الجزيئات؟
ما هي الجزيئات التي تتكون منها الجزيئات؟
هل جزيئات نفس المادة متشابهة؟ مواد مختلفة؟
4. مواد جديدة
1) مفهوم الانتشار.
المعلم: (يقرأ مقتطفات من عمل فلاديمير سولوخين) "الصيد الثالث".
حول الثوم.
في كثير من الأحيان رأيت في الكتب ذكر فطر الثوم ، أو ببساطة ، الثوم. قيل أن هذا الفطر له رائحة الثوم وأنه يمكن تحضير التوابل والصلصات المختلفة لأطباق اللحوم.
... قرصت فطرًا ميكانيكيًا ، وفركته ميكانيكيًا بين أصابعي ، وفجأة انتشرت رائحة قوية مميزة من الثوم الطازج مثل سحابة بين أشجار التنوب الرطبة ، برائحة الراتينج وإبر الصنوبر. كان الأمر غير متوقع ... كانت رائحة السلة وكأنها ليست فطرًا ، بل رائحة ثوم مطحون ...
... في هذا اليوم ، عدت إلى المنزل مع غنيمة غير عادية. كان من المخيف وضع الفطر في مقلاة. لكن على عكس التوقعات ، اتضح أنه طبق حار للغاية وعطر.
بعد قراءة المقطع ، يُطرح السؤال: لماذا تعتقد أن كل الأطعمة ستنبعث منها رائحة الثوم؟
من افتراضات وإجابات الطلاب ، يوضح المعلم: جزيئات المواد تتحرك وتتغلغل فيما بينها.
يتم تعريف الانتشار:
تسمى الظاهرة التي يوجد فيها تغلغل متبادل لجزيئات مادة واحدة بين جزيئات مادة أخرى بالانتشار.
2) أسباب وأنماط الانتشار.
لنلق نظرة على الانتشار في الغازات. لنقم بتجربة. نقوم برش مزيل العرق في حجرة الدراسة.
يا رفاق ، هل شممت رائحة مزيل العرق؟
لماذا من الممكن أن تنتشر الروائح في الفضاء؟
انتشار الروائح ممكن بسبب حركة جزيئات المواد. هذه الحركة مستمرة وغير منتظمة. بالتصادم مع جزيئات الغازات التي يتكون منها الهواء ، تغير جزيئات مزيل العرق اتجاه حركتها عدة مرات وتتحرك بشكل عشوائي وتنتشر في جميع أنحاء الغرفة.
يرجى التوصل إلى استنتاج حول سبب الانتشار.
سبب الانتشار: جزيئات المادة في حركة مستمرة وعشوائية.
دعنا نكتب هذا البيان في دفتر ملاحظات.
لاحظنا عملية الانتشار في الغازات. هل الانتشار ممكن في السوائل؟
أطباق بتري بالماء على طاولاتك. قم برمي بعض بلورات برمنجنات البوتاسيوم في الماء. لا تنسى احتياطات السلامة: تجنب ملامسة الجلد والأغشية المخاطية مع بلورات برمنجنات البوتاسيوم.
ماذا تراقب؟
هل بلورات برمنجنات البوتاسيوم تذوب بسرعة؟ لماذا ا؟
ما الذي يسبب إذابة بلورات برمنجنات البوتاسيوم في الماء؟
هل الانتشار ممكن في المواد الصلبة؟
سأعطيك مثالا. إذا تم وضع صفائح مصقولة من الرصاص والذهب أحدهما فوق الآخر وضغطهما بحمل ، فعند درجة حرارة الغرفة العادية (حوالي 20 درجة مئوية) خلال 5 سنوات ، سوف يخترق الذهب والرصاص بعضهما البعض بشكل متبادل على مسافة حوالي 1 فقط مم.
ما هو الاستنتاج الذي يمكن استخلاصه من هذا المثال؟
انتشار المواد الصلبة بطيء للغاية.
لماذا تعتقد؟
دعونا نرى كيف يحدث الانتشار في المواد الصلبة في الطبيعة.
ما هو الاستنتاج الذي يمكن استخلاصه من نتائج دراسة الانتشار في الغازات والسوائل والمواد الصلبة؟
تتحرك جزيئات المواد في أي حالة من حالات التجميع باستمرار ، أي يحدث الانتشار في الغازات والسوائل والمواد الصلبة.
وماذا يمكن أن يقال عن معدل الانتشار في مختلف الحالات الكلية للمادة؟
جزيئات الغاز حرة ، لأن المسافة بين الجزيئات أكبر بكثير من حجم الجزيئات ، فهي تتحرك بسرعات عالية. يتم ترتيب جزيئات السوائل بشكل عشوائي كما هو الحال في الغازات ، ولكنها تكون أكثر كثافة مع بعضها البعض وبالتالي تتفاعل مع بعضها البعض بقوة أكبر من الغازات. يبدو أن كل جزيء ، محاط بجزيئات مجاورة ، يشير إلى الوقت في مكان واحد ويتحرك ببطء داخل السائل. يتم ترتيب جزيئات المواد الصلبة بترتيب صارم ، وتشكل شبكة مكانية ، مما يضمن الحفاظ على شكل وحجم المادة الصلبة. تتأرجح جزيئات الجسم الصلب حول وضع التوازن ، والذي يظل دون تغيير لفترة طويلة جدًا. يحدث الانتشار بسرعة أكبر في الغازات ، وأبطأ في السوائل ، وأبطأ في المواد الصلبة.
وهكذا تعرفنا على أحد قوانين الانتشار:
1. يحدث الانتشار في المواد الموجودة في حالات تجميع مختلفة ، ولكن بمعدلات مختلفة. يحدث الانتشار بسرعة أكبر في الغازات ، وأبطأ في السوائل ، وأبطأ في المواد الصلبة.
اكتب هذا البيان في دفتر ملاحظاتك.
لنقم بتجربة أخرى:
اسكب نفس الكمية من الماء في كوبين متطابقين ، لكن بدرجات حرارة مختلفة. . تذكر عن السلامة.
ارمِ بضع حبات من القهوة سريعة الذوبان في الكؤوس. شاهد ما يحدث.
هل يوجد انتشار هنا؟ لماذا ا؟
ماذا يمكنك أن تقول عن معدل الانتشار في كوب من الماء البارد والماء الدافئ؟
يزداد معدل الانتشار مع زيادة درجة الحرارة ، حيث تبدأ جزيئات الأجسام المتفاعلة في التحرك بشكل أسرع.
تكون عملية الانتشار أسرع مع زيادة درجة حرارة الجسم.
اكتب هذا البيان في دفتر ملاحظاتك.
3. تطبيق الانتشار.
رسائل الطلاب:
1. دور الانتشار في عملية الهضم والتنفس البشري (Krivonosova A).
العروض التقديمية:
واحد. " دور الانتشار في عملية الهضم والتنفس البشري »
عملية امتصاص العناصر الغذائية في الأمعاء ممكنة بسبب الانتشار.
لكن كيف يتنفس الشخص؟ في البشر ، يشارك كامل سطح الجسم في التنفس - من البشرة السميكة في الكعب إلى فروة الرأس المغطاة بالشعر. يتنفس جلد الصدر والظهر والبطن بشكل مكثف. ومن المثير للاهتمام أن هذه المناطق من الجلد تتجاوز بشكل كبير الرئتين من حيث شدة التنفس. مع نفس السطح التنفسي ، يمكن امتصاص الأكسجين هنا بنسبة 28٪ ويمكن إطلاق ثاني أكسيد الكربون حتى بنسبة 54٪ أكثر من الرئتين. ومع ذلك ، في عملية التنفس بأكملها ، مشاركة الجلد لا تذكر مقارنة بالرئتين ، حيث أن المساحة السطحية الكلية للرئتين ، إذا تم توسيع جميع الحويصلات الهوائية البالغ عددها 700 مليون ، فقاعات مجهرية من خلال جدران تبادل الغازات بين الهواء والدم يحدث حوالي 90-100 متر مربع ويبلغ إجمالي مساحة سطح جلد الإنسان حوالي 2 متر مربع ، أي 45-50 مرة أقل.
بسبب الانتشار ، يخترق الأكسجين من الرئتين إلى دم الإنسان ، ومن الدم إلى الأنسجة.
2. تطبيق الانتشار في الطب. جهاز "كلية صناعية"
منذ أكثر من 30 عامًا ، استخدم الطبيب الألماني ويليام كولف جهاز "الكلى الاصطناعية". منذ ذلك الحين ، تم استخدامه: للرعاية المزمنة الطارئة للتسمم الحاد. لإعداد المرضى الذين يعانون من الفشل الكلوي المزمن لعملية زرع الكلى ؛ لدعم الحياة طويل الأمد (10-15 سنة) لمرضى أمراض الكلى المزمنة.
أصبح استخدام جهاز "الكلى الاصطناعية" أكثر من مجرد إجراء علاجي ، حيث يتم استخدام الجهاز في كل من العيادة والمنزل. بمساعدة الجهاز ، تم تجهيز المستلم لأول عملية زرع كلى ناجحة في العالم ، والتي تم إجراؤها في عام 1965 من قبل Academician B.V. بتروفسكي.
الجهاز عبارة عن محلل دم يتلامس فيه الدم مع محلول ملحي من خلال غشاء شبه منفذ. بسبب الاختلاف في الضغوط التناضحية ، تمر الأيونات وجزيئات المنتجات الأيضية (اليوريا وحمض البوليك) ، بالإضافة إلى العديد من المواد السامة المراد إزالتها من الجسم ، عبر الغشاء من الدم إلى المحلول الملحي. الجهاز عبارة عن نظام من القنوات المسطحة المفصولة بأغشية رقيقة من السيلوفان ، والتي من خلالها يتحرك الدم والسائل ببطء في تدفقات مضادة - محلول ملحي غني بخليط غاز ثاني أكسيد الكربون + O2. الجهاز متصل بنظام الدورة الدموية للمريض. هذا يحقق تنقية الدم من الخبث النيتروجيني في حالة قصور وظائف الكلى ، أي. يتم تنظيم كيمياء الدم.
3. مظاهر الانتشار الضارة (Redkozubov A)
عرض تقديمي "مظاهر الانتشار الضارة"
مداخن الشركات تنبعث منها ثاني أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروجين والكبريت في الغلاف الجوي. إن وجود فائض من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي يشكل خطورة على العالم الحي للأرض ، ويعطل دورة الكربون في الطبيعة ، ويؤدي إلى تكوين أمطار حمضية. تلعب عملية الانتشار دورًا مهمًا في تلوث الأنهار والبحار والمحيطات. يبلغ التصريف السنوي لمياه الصرف الصناعية والمنزلية في العالم حوالي 10 تريليون طن.
يؤدي تلوث المسطحات المائية إلى اختفاء الحياة فيها ، ولا بد من تنقية المياه المستخدمة للشرب ، وهو أمر مكلف للغاية. بالإضافة إلى ذلك ، تحدث تفاعلات كيميائية في المياه الملوثة مع إطلاق الحرارة. ترتفع درجة حرارة الماء ، بينما ينخفض محتوى الأكسجين في الماء ، وهو أمر مضر بالكائنات المائية. بسبب ارتفاع درجات حرارة المياه ، لا تتجمد العديد من الأنهار الآن في الشتاء.
لتقليل انبعاث الغازات الضارة من الأنابيب الصناعية وأنابيب محطات الطاقة الحرارية ، يتم تثبيت مرشحات خاصة. لمنع تلوث المسطحات المائية ، من الضروري التأكد من عدم إلقاء القمامة ومخلفات الطعام والسماد والمواد الكيميائية المختلفة بالقرب من الساحل.
المدخنون "يدخنون" سنوياً ، أي ينبعث في الغلاف الجوي 720 طناً من حمض الهيدروسيانيك و 384000 طن من الأمونيا و 108000 طن من النيكوتين و 600000 طن من القطران وأكثر من 550000 طن من أول أكسيد الكربون. الكتلة الإجمالية لأعقاب السجائر على الأرض في السنة يبلغ حجمها 2520.000 طن ، وتغلف الأرض ، وتحتفظ بالأشعة فوق البنفسجية. في المتوسط ، يتم حرق وتدمير 25٪ من جميع أنواع المواد الموجودة في التبغ أثناء التدخين ، و 50٪ تذهب إلى البيئة ، و 20٪ تدخل جسم المدخن ، ويتبقى 5٪ فقط في مرشح السجائر.
درجة حرارة دخان التبغ 35-40 درجة أعلى من درجة حرارة الهواء الداخل إلى الفم أثناء التدخين ، مما يؤدي إلى انخفاض حاد في درجة حرارة الفم. أثناء تدخين سيجارة واحدة ، تحدث 15-20 مثل هذه التغييرات ، وهو أمر سيء لحالة مينا الأسنان: فهو يتشقق. وهذا هو سبب تسوس أسنان المدخنين في وقت أبكر من أسنان غير المدخنين. يحتوي الجزء الغازي لدخان التبغ على قطران غازي ، والذي يتحول عند تبريده إلى حالة سائلة ، أي. يتكثف. في الوقت نفسه ، يستقر على الأصابع والأسنان وجدران الشعب الهوائية والرئتين ويدخل إلى المعدة. عند تدخين علبة سجائر ، ينتج المدخن حوالي 1 جرام من القطران السائل.
المعلم: (الإخراج)
نرى مدى أهمية الانتشار في الطبيعة غير الحية ، وسيكون وجود الكائنات الحية مستحيلًا إذا لم تكن هذه الظاهرة موجودة. لسوء الحظ ، علينا أن نتعامل مع المظهر السلبي لهذه الظاهرة ، ولكن هناك العديد من العوامل الإيجابية ، وبالتالي فإننا نتحدث عن الأهمية الكبرى للانتشار في الطبيعة.
5. تحديد
اختبارمطبوعة على ملاءات للجميع (5 دقائق)
1. أي من العبارات التالية صحيح؟
أ) الغازات فقط تتكون من جزيئات
ب) السوائل فقط تتكون من جزيئات
ج) كل الأجسام مكونة من جزيئات
2. في أي أجسام يحدث الانتشار بشكل أسرع عند نفس درجات الحرارة؟
أ) في الغازات
ب) في السوائل
ب) في المواد الصلبة
3. ماذا تثبت عملية الانتشار؟
أ) أن الجزيئات تتفاعل مع بعضها البعض
ب) أن الجزيئات تتكون من ذرات
ج) أن الجزيئات تتحرك بشكل عشوائي باستمرار
4. كيف يعتمد معدل الانتشار على درجة الحرارة؟
أ) لا تعتمد
ب) كلما انخفضت درجة حرارة المادة ، انخفضت السرعة
ج) كلما ارتفعت درجة حرارة المادة ، انخفضت السرعة
5. ما هي الظاهرة التي تثبت حركة جزيئات المواد
أ) الحركة البراونية
ب) الحركة الميكانيكية
ج) أيا من الإجابات صحيحة
6. الواجب المنزلي: الفقرة 9 ، الواجب رقم 2.
للفضوليين ، انظر الفقرة 1 في الصفحة 172.
مدرسة MOU Zaozernaya الثانوية مع دراسة متعمقة للمواد الفردية رقم 16
الموضوع: "الانتشار في الطبيعة الحية وغير الحية".
مكتمل:
طالب الصف الثامن زيابريف كيريل.
مدرس الفيزياء: Zavyalova G.M.
مدرس الأحياء: Zyabreva V.F.
تومسك - 2008
I. مقدمة. …………………………………………………………………… 3
II. الانتشار في الطبيعة الحية وغير الحية.
1. تاريخ اكتشاف الظاهرة. ………………………………………. أربعة
2. الانتشار ، أنواعه. ………………………………………… .. 6
3. على ماذا يعتمد معدل الانتشار؟ ……………………… .. 7
4. الانتشار في الطبيعة غير الحية. ……………………………... ثمانية
5. انتشار في الحياة الفطرية. …………………………………… 9
6. استخدام ظواهر الانتشار. ………………………………. 16
7. تصميم ظواهر الانتشار الفردية. ………………… 17
ثالثا. استنتاج. …………………………………………………… ... عشرون
رابعا. كتب مستخدمة. ………………………………………. . 21
I. مقدمة.
كم عدد الأشياء المدهشة والممتعة التي تحدث حولنا. تتألق النجوم البعيدة في سماء الليل ، تحترق شمعة في النافذة ، تحمل الرياح رائحة كرز الطيور المزهرة ، الجدة العجوز تراك بعيونها .... أريد أن أتعلم الكثير ، حاول أن أشرح بنفسي. بعد كل شيء ، ترتبط العديد من الظواهر الطبيعية بعمليات الانتشار ، والتي تحدثنا عنها مؤخرًا في المدرسة. لكنهم قالوا القليل جدا!
أهداف العمل :
1. توسيع وتعميق المعرفة حول الانتشار.
2. محاكاة عمليات الانتشار الفردية.
3. إنشاء مواد حاسوبية إضافية لاستخدامها في دروس الفيزياء والأحياء.
مهام:
1. إيجاد المادة اللازمة في الأدب والإنترنت ودراستها وتحليلها.
2. اكتشف أين تحدث ظواهر الانتشار في الطبيعة الحية وغير الحية (الفيزياء والبيولوجيا) ، وما هي أهميتها ، وأين يستخدمها البشر.
3. وصف وتصميم التجارب الأكثر إثارة للاهتمام حول هذه الظاهرة.
4. إنشاء نماذج متحركة لبعض عمليات الانتشار.
طُرق: تحليل وتوليف الأدب والتصميم والنمذجة.
يتكون عملي من ثلاثة أجزاء ؛ يتكون الجزء الرئيسي من 7 فصول. درست وعالجت مواد من 13 مصدرًا أدبيًا ، بما في ذلك المؤلفات التعليمية والمرجعية والعلمية ومواقع الإنترنت ، وقمت أيضًا بإعداد عرض تقديمي تم إجراؤه في محرر Power Point.
II. الانتشار في الطبيعة الحية وغير الحية.
II .واحد. تاريخ اكتشاف ظاهرة الانتشار.
عند ملاحظة تعليق حبوب لقاح الأزهار في الماء تحت المجهر ، لاحظ روبرت براون حركة فوضوية للجسيمات التي تنشأ "ليس من حركة سائل وليس من تبخره". الجسيمات المعلقة بحجم 1 ميكرومتر أو أقل ، المرئية فقط تحت المجهر ، تؤدي حركات مستقلة مضطربة ، تصف مسارات متعرجة معقدة. لا تضعف الحركة البراونية بمرور الوقت ولا تعتمد على الخصائص الكيميائية للوسط ؛ تزداد شدته مع زيادة درجة حرارة الوسط وانخفاض في اللزوجة وحجم الجسيمات. حتى التفسير النوعي لأسباب الحركة البراونية كان ممكنًا بعد 50 عامًا فقط ، عندما بدأ سبب الحركة البراونية في الارتباط بتأثير الجزيئات السائلة على سطح الجسيم المعلق فيه.
أول نظرية كمية للحركة البراونية قدمها أ. أينشتاين وم. سمولوتشوفسكي في 1905-06. على أساس النظرية الحركية الجزيئية. وقد تبين أن المسارات العشوائية للجسيمات البراونية ترتبط بمشاركتها في الحركة الحرارية جنبًا إلى جنب مع جزيئات الوسط الذي يتم تعليقها فيه. تمتلك الجسيمات في المتوسط نفس الطاقة الحركية ، ولكن نظرًا للكتلة الأكبر ، فإن سرعتها أقل. تشرح نظرية الحركة البراونية الحركة العشوائية للجسيم بفعل القوى العشوائية من الجزيئات وقوى الاحتكاك. وفقًا لهذه النظرية ، تكون جزيئات السائل أو الغاز في حركة حرارية ثابتة ، ونبضات الجزيئات المختلفة ليست متماثلة في الحجم والاتجاه. إذا كان سطح الجسيم الموضوع في مثل هذا الوسط صغيرًا ، كما هو الحال بالنسبة للجسيم البراوني ، فلن يتم تعويض التأثيرات التي يتعرض لها الجسيم من الجزيئات المحيطة تمامًا. لذلك ، نتيجة "القصف" بالجزيئات ، يبدأ الجسيم البراوني في التحرك بشكل عشوائي ، ويغير حجم واتجاه سرعته تقريبًا 1014 مرة في الثانية. يتبع من هذه النظرية أنه من خلال قياس إزاحة الجسيم خلال فترة زمنية معينة ومعرفة نصف قطرها ولزوجة السائل ، يمكن للمرء حساب رقم أفوجادرو.
تم تأكيد استنتاجات نظرية الحركة البراونية من خلال قياسات J.Perrin و T. Svedberg في عام 1906. بناءً على هذه العلاقات ، تم تحديد ثابت بولتزمان وثابت أفوجادرو تجريبياً. (ثابت أفوجادرو يُرمز إليها بـ NA ، عدد الجزيئات أو الذرات في مول واحد من مادة ، NA = 6.022.1023 مول -1 ؛ اسم تكريما لـ A. Avogadro.
ثابت بولتزمان ، ثابت فيزيائي كيساوي نسبة ثابت الغاز العام صلعدد أفوجادرو نأ: ك = ص / نأ = 1.3807.10-23 جول / ك. سميت على اسم L. Boltzmann.)
عند مراقبة الحركة البراونية ، يتم تثبيت موضع الجسيم على فترات منتظمة. كلما كانت الفترات الزمنية أقصر ، كلما بدا مسار الجسيم مكسورًا.
تعمل أنماط الحركة البراونية كتأكيد واضح للأحكام الأساسية لنظرية الحركية الجزيئية. ثبت أخيرًا أن الشكل الحراري لحركة المادة يرجع إلى الحركة الفوضوية للذرات أو الجزيئات التي تشكل أجسامًا عيانية.
لعبت نظرية الحركة البراونية دورًا مهمًا في إثبات الميكانيكا الإحصائية ؛ فهي أساس النظرية الحركية لتخثر (خلط) المحاليل المائية. بالإضافة إلى ذلك ، لها أيضًا أهمية عملية في علم القياس ، نظرًا لأن الحركة البراونية تعتبر العامل الرئيسي الذي يحد من دقة أدوات القياس. على سبيل المثال ، يتم تحديد حد دقة قراءات الجلفانومتر المرآة من خلال ارتعاش المرآة ، مثل جسيم براوني تقصفه جزيئات الهواء. تحدد قوانين الحركة البراونية الحركة العشوائية للإلكترونات التي تسبب ضوضاء في الدوائر الكهربائية. يتم تفسير الخسائر العازلة في المواد العازلة من خلال الحركات العشوائية للجزيئات ثنائية القطب التي تشكل العازل. تزيد الحركات العشوائية للأيونات في محاليل الإلكتروليت من مقاومتها الكهربائية.
مسارات الجسيمات البراونية (مخطط تجربة بيرين) ؛ تحدد النقاط مواضع الجسيمات على فترات منتظمة.
في هذا الطريق، الإنتشار ، أو الحركة البرونية - هذا هو الحركة العشوائية لأصغر الجسيمات العالقة في سائل أو غاز ، تحدث تحت تأثير تأثيرات جزيئات البيئة ؛ افتح
ر.براون عام 1827
II. 2. الانتشار ، أنواعه.
فرّق بين الانتشار والانتشار الذاتي.
عن طريق الانتشار يسمى الاختراق التلقائي لجزيئات مادة ما في الفجوات بين جزيئات مادة أخرى. في هذه الحالة ، يتم خلط الجسيمات. يلاحظ انتشار الغازات والسوائل والمواد الصلبة. على سبيل المثال ، يتم خلط قطرة من الحبر في كوب من الماء. أو رائحة الكولونيا تنتشر في جميع أنحاء الغرفة.
الانتشار ، مثل الانتشار الذاتي ، موجود طالما كان هناك تدرج في كثافة المادة. إذا لم تكن كثافة أي مادة واحدة ونفس المادة هي نفسها في أجزاء مختلفة من الحجم ، عندئذٍ تُلاحظ ظاهرة الانتشار الذاتي. عن طريق الانتشار الذاتي تسمى عملية معادلة الكثافة(أو تركيز متناسب معها) نفس المادة. يحدث الانتشار والانتشار الذاتي بسبب الحركة الحرارية للجزيئات ، والتي ، في حالات عدم التوازن ، تخلق تدفقات للمادة.
كثافة تدفق الكتلة هي كتلة المادة ( د م) نشر لكل وحدة زمنية عبر مساحة وحدة ( dS رر) عمودي على المحور x :
(1.1)
ظاهرة الانتشار تخضع لقانون فيك
(1.2)
أين هو معامل تدرج الكثافة ، والذي يحدد معدل تغير الكثافة في اتجاه المحور X ;
د- معامل الانتشار والذي يتم حسابه من النظرية الحركية الجزيئية بواسطة الصيغة
(1.3)
أين هي متوسط سرعة الحركة الحرارية للجزيئات ؛
يعني المسار الحر للجزيئات.
تشير علامة الطرح إلى أن انتقال الكتلة يحدث في اتجاه تناقص الكثافة.
المعادلة (1.2) تسمى معادلة الانتشار أو قانون فيك.
II. 3. معدل الانتشار.
عندما يتحرك جسيم في مادة ما ، فإنه يصطدم بجزيئاته باستمرار. هذا هو أحد الأسباب التي تجعل الانتشار ، في ظل الظروف العادية ، أبطأ من الحركة العادية. على ماذا يعتمد معدل الانتشار؟
أولاً ، على متوسط المسافة بين اصطدام الجسيمات ، أي طول المسار الحر. وكلما زاد هذا الطول ، زادت سرعة اختراق الجسيم للمادة.
ثانياً ، الضغط يؤثر على السرعة. كلما زادت كثافة تعبئة الجسيمات في مادة ، زادت صعوبة اختراق جسيم غريب في مثل هذه التعبئة.
ثالثًا ، يلعب الوزن الجزيئي للمادة دورًا مهمًا في معدل الانتشار. كلما كان الهدف أكبر ، زادت احتمالية ضربه ، وبعد الاصطدام ، تتباطأ السرعة دائمًا.
والرابع درجة الحرارة. مع ارتفاع درجة الحرارة ، تزداد اهتزازات الجسيمات ، وتزداد سرعة الجزيئات. ومع ذلك ، فإن سرعة الانتشار أبطأ ألف مرة من سرعة الحركة الحرة.
تخضع جميع أنواع الانتشار لنفس القوانين ، ويتم وصفها بواسطة معامل الانتشار D ، وهي قيمة عددية ويتم تحديدها من قانون Fick الأول.
لنشر أحادي البعد 
,
حيث J هي كثافة تدفق الذرات أو عيوب المادة ،
د - معامل الانتشار ،
N هو تركيز الذرات أو عيوب المادة.
الانتشار هو عملية على المستوى الجزيئي وتتحدد بالطبيعة العشوائية لحركة الجزيئات الفردية. وبالتالي فإن معدل الانتشار يتناسب مع متوسط سرعة الجزيئات. في حالة الغازات ، يكون متوسط سرعة الجزيئات الصغيرة أكبر ، أي أنه يتناسب عكسًا مع الجذر التربيعي لكتلة الجزيء ويزيد مع زيادة درجة الحرارة. غالبًا ما تجد عمليات الانتشار في المواد الصلبة في درجات حرارة عالية تطبيقًا عمليًا. على سبيل المثال ، تستخدم أنواع معينة من أنابيب أشعة الكاثود (CRTs) الثوريوم المعدني المنتشر عبر التنغستن المعدني عند درجة حرارة 2000 درجة مئوية.
إذا كان أحد الجزيئات في خليط من الغازات أثقل أربع مرات من الآخر ، فإن هذا الجزيء يتحرك مرتين أبطأ من حركته في غاز نقي. وفقًا لذلك ، يكون معدل انتشاره أقل أيضًا. يستخدم هذا الاختلاف في معدلات الانتشار بين الجزيئات الخفيفة والثقيلة لفصل المواد ذات الأوزان الجزيئية المختلفة. مثال على ذلك هو فصل النظائر. إذا تم تمرير غاز يحتوي على نظيرين عبر غشاء مسامي ، فإن النظائر الأخف تخترق الغشاء أسرع من نظائرها الأثقل. من أجل فصل أفضل ، يتم تنفيذ العملية على عدة مراحل. تم استخدام هذه العملية على نطاق واسع لفصل نظائر اليورانيوم (فصل المواد الانشطارية 235U تحت إشعاع النيوترون عن الجزء الأكبر من 238U). نظرًا لأن طريقة الفصل هذه كثيفة الاستخدام للطاقة ، فقد تم تطوير طرق فصل أخرى أكثر اقتصادا. على سبيل المثال ، تم تطوير استخدام الانتشار الحراري في وسط غازي على نطاق واسع. يتم وضع غاز يحتوي على خليط من النظائر في غرفة يتم فيها الحفاظ على اختلاف درجة الحرارة المكانية (التدرج). في هذه الحالة ، تتركز النظائر الثقيلة بمرور الوقت في المنطقة الباردة.
استنتاج. تتأثر التغييرات المنتشرة بما يلي:
· الوزن الجزيئي للمادة (كلما زاد الوزن الجزيئي ، قلت السرعة) ؛
· متوسط المسافة بين اصطدامات الجسيمات (كلما زاد طول المسار ، زادت السرعة) ؛
· الضغط (كلما زادت تعبئة الجسيمات ، زاد صعوبة اختراقها) ،
· درجة الحرارة (مع ارتفاع درجة الحرارة ، تزداد السرعة).
II.4. الانتشار في الطبيعة غير الحية.
هل تعلم أن حياتنا كلها مبنية على مفارقة غريبة للطبيعة؟ يعلم الجميع أن الهواء الذي نتنفسه يتكون من غازات ذات كثافة مختلفة: النيتروجين N 2 ، والأكسجين O 2 ، وثاني أكسيد الكربون CO 2 وكمية صغيرة من الشوائب الأخرى. ويجب ترتيب هذه الغازات في طبقات ، حسب الجاذبية: أثقلها ، ثاني أكسيد الكربون ، موجود على نفس سطح الأرض ، وفوقها - O 2 ، حتى أعلى - N 2. لكن هذا لا يحدث. نحن محاطون بمزيج متجانس من الغازات. لماذا لا تنطفئ الشعلة؟ بعد كل شيء ، يحترق الأكسجين المحيط به بسرعة؟ هنا ، كما في الحالة الأولى ، تعمل آلية المحاذاة. الانتشار يمنع الخلل في الطبيعة!
لماذا البحر مالح؟ نحن نعلم أن الأنهار تشق طريقها عبر سمك الصخور والمعادن وتغسل الأملاح في البحر. كيف يخلط الملح بالماء؟ يمكن تفسير ذلك من خلال تجربة بسيطة:
وصف التجربة:صب محلول مائي من كبريتات النحاس في وعاء زجاجي. صب الماء النظيف بعناية فوق المحلول. نلاحظ الحد الفاصل بين السوائل.
سؤال:ماذا سيحدث لهذه السوائل مع مرور الوقت ، وماذا سنلاحظ؟
بمرور الوقت ، ستبدأ الحدود بين السوائل الملامسة في التلاشي. يمكن وضع وعاء به سوائل في خزانة ويمكنك كل يوم مراقبة كيفية حدوث الخلط التلقائي للسوائل. في النهاية ، يتشكل سائل متجانس من اللون الأزرق الباهت في الوعاء ، عديم اللون تقريبًا في الضوء.
جزيئات كبريتات النحاس أثقل من الماء ، ولكن بسبب الانتشار فإنها ترتفع ببطء. السبب هو بنية السائل. يتم تعبئة الجزيئات السائلة في مجموعات مدمجة - النوى الكاذبة. يتم فصلهم عن بعضهم البعض بفراغات - ثقوب. النوى غير مستقرة ، وجزيئاتها ليست في حالة توازن لفترة طويلة. بمجرد أن يضفي الجسيم الطاقة ، ينفصل الجسيم عن النواة ويسقط في فراغات. من هناك ، ينتقل بسهولة إلى نواة أخرى ، وهكذا.
تبدأ جزيئات المادة الأجنبية رحلتها عبر السائل من الثقوب. في الطريق ، يصطدمون بالنوى ، ويخرجون منها الجزيئات ، ويحلون محلها. بالانتقال من مكان مجاني إلى آخر ، يختلطون ببطء مع الجزيئات السائلة. نحن نعلم بالفعل أن معدل الانتشار منخفض. لذلك ، في ظل الظروف العادية ، استغرقت هذه التجربة 18 يومًا ، مع تسخين - 2-3 دقائق.
استنتاج: في لهيب الشمس ، حياة وموت النجوم المضيئة البعيدة ، في الهواء الذي نتنفسه ، في تغيرات الطقس ، في جميع الظواهر الفيزيائية تقريبًا ، نرى مظاهر الانتشار القدير!
II.5. الانتشار في الحياة البرية.
تمت دراسة عمليات الانتشار جيدًا في الوقت الحالي ، وتم وضع قوانينها الفيزيائية والكيميائية ، وهي قابلة للتطبيق تمامًا على حركة الجزيئات في الكائن الحي. يرتبط الانتشار في الكائنات الحية ارتباطًا وثيقًا بغشاء البلازما للخلية. لذلك ، من الضروري معرفة كيفية ترتيبه ، وكيف ترتبط ميزات هيكله بنقل المواد في الخلية.
غشاء البلازما (غشاء البلازما ، غشاء الخلية) ، هيكل سطحي محيطي يحيط ببروتوبلازم الخلايا النباتية والحيوانية ، لا يعمل فقط كحاجز ميكانيكي ، ولكن الأهم من ذلك أنه يحد من التدفق ثنائي الاتجاه الحر داخل وخارج الخلية من المواد ذات الوزن الجزيئي المنخفض والعالي. علاوة على ذلك ، تعمل البلازما كهيكل "يتعرف" على المواد الكيميائية المختلفة وينظم النقل الانتقائي لهذه المواد إلى الخلية.
السطح الخارجي لغشاء البلازما مغطى بطبقة ليفية فضفاضة من مادة 3-4 نانومتر بسمك - glycocalyx. وهو يتألف من سلاسل متفرعة من الكربوهيدرات المعقدة لبروتينات غشائية متكاملة ، يمكن أن توجد بينها مركبات من البروتينات مع السكريات والبروتينات مع الدهون المعزولة بالخلية. تم العثور على الفور على بعض الإنزيمات الخلوية المشاركة في انهيار المواد خارج الخلية (الهضم خارج الخلية ، على سبيل المثال ، في ظهارة الأمعاء).
نظرًا لأن الطبقة الداخلية للطبقة الدهنية كارهة للماء ، فإنها توفر حاجزًا لا يمكن اختراقه تقريبًا لمعظم الجزيئات القطبية. بسبب وجود هذا الحاجز ، يتم منع تسرب محتويات الخلايا ، ولكن بسبب ذلك ، اضطرت الخلية إلى إنشاء آليات خاصة لنقل المواد القابلة للذوبان في الماء عبر الغشاء.
غشاء البلازما ، مثل أغشية خلايا البروتين الدهني الأخرى ، شبه نافذ. يتمتع الماء والغازات المذابة فيه بأقصى قوة اختراق. يمكن أن يستمر النقل الأيوني على طول تدرج التركيز ، أي بشكل سلبي ، دون استهلاك الطاقة. في هذه الحالة ، تشكل بعض بروتينات النقل الغشائي معقدات جزيئية ، وهي قنوات تمر عبرها الأيونات عبر الغشاء عن طريق الانتشار البسيط. في حالات أخرى ، ترتبط البروتينات الحاملة للغشاء بشكل انتقائي بواحد أو أيون آخر وتنقله عبر الغشاء. يسمى هذا النوع من النقل بالنقل النشط ويتم باستخدام مضخات أيونات البروتين. على سبيل المثال ، إنفاق جزيء ATP واحد ، يضخ نظام مضخة K-Na 3 أيونات Na من الخلية في دورة واحدة ويضخ 2 K أيونات ضد تدرج التركيز. بالاشتراك مع النقل النشط للأيونات ، تخترق السكريات المختلفة والنيوكليوتيدات والأحماض الأمينية من خلال البلازما. الجزيئات الكبيرة ، مثل البروتينات ، لا تمر عبر الغشاء. يتم نقلهم ، وكذلك الجزيئات الأكبر من المادة ، إلى الخلية من خلال الالتقام الخلوي. أثناء الالتقام الخلوي ، يلتقط قسم معين من غشاء البلازما المادة خارج الخلية ويغلفها ويضعها في فجوة غشائية. يندمج هذا الفراغ - الجسيم الداخلي - في السيتوبلازم مع الليزوزوم الأولي ويحدث هضم المادة الملتقطة. ينقسم الالتقام الخلوي رسميًا إلى البلعمة (امتصاص الخلية للجزيئات الكبيرة) وكثرة الخلايا (امتصاص المحاليل). يشارك غشاء البلازما أيضًا في إزالة المواد من الخلية باستخدام إفراز الخلايا ، وهي عملية عكس عملية الالتقام الخلوي.
يعد انتشار الأيونات في المحاليل المائية أمرًا مهمًا بشكل خاص للكائنات الحية. نفس القدر من الأهمية هو دور الانتشار في التنفس ، والتمثيل الضوئي ، وعرق النبات ؛ في نقل الأكسجين من الهواء عبر جدران الحويصلات الهوائية في الرئتين ودخوله إلى دم الإنسان والحيوان. يتم نشر الأيونات الجزيئية عبر الأغشية باستخدام جهد كهربائي داخل الخلية. تمتلك الأغشية نفاذية انتقائية ، وهي تلعب دور الجمارك عند نقل البضائع عبر الحدود: بعض المواد تمر عبرها ، والبعض الآخر يتأخر ، والبعض الآخر "يُطرد" عمومًا من الخلية. دور الأغشية في حياة الخلايا كبير جدًا. تفقد الخلية المحتضرة السيطرة على القدرة على تنظيم تركيز المواد عبر الغشاء. أول علامة على موت الخلية هي بداية التغيرات في نفاذية وفشل غشاءها الخارجي.
بالإضافة إلى النقل التقليدي - العملية الحركية لنقل جزيئات مادة ما تحت تأثير تدرجات الجهد الكهربائي أو الكيميائي أو درجة الحرارة أو الضغط - يحدث النقل النشط أيضًا في العمليات الخلوية - حركة الجزيئات والأيونات ضد التركيز تدرج المواد. تسمى آلية الانتشار هذه بالتناضح. (لوحظ التناضح لأول مرة من قبل A. بحرية من خلال الغشاء عن طريق التناضح ، ولكن هذا الغشاء يمكن أن يكون منيعًا للمواد الذائبة في الماء. من الغريب أن الماء يتدفق عكس انتشار هذه المادة ، ولكن مع الامتثال للقانون العام لتدرج التركيز (في هذه الحالة ، الماء).
لذلك ، يميل الماء إلى الانتقال من محلول أكثر تمييعًا ، حيث يكون تركيزه أعلى ، إلى محلول أكثر تركيزًا لمادة ، حيث يكون تركيز الماء فيه أقل. عدم القدرة على امتصاص الماء وضخه بشكل مباشر ، تقوم الخلية بذلك بمساعدة التناضح ، وتغيير تركيز المواد المذابة فيه. التناضح يعادل تركيز المحلول على جانبي الغشاء. من الضغط الاسموزي لمحاليل المواد الموجودة على جانبي غشاء الخلية وتعتمد مرونة غشاء الخلية على حالة الإجهاد لغشاء الخلية ، والتي تسمى ضغط التورجر (turgor - من اللاتينية turgere - لتكون منتفخة ومملوءة) . عادةً ما تكون مرونة أغشية الخلايا الحيوانية (باستثناء بعض الأغشية المعوية) منخفضة ، فهي تفتقر إلى ضغط التورم العالي وتبقى سليمة فقط في المحاليل متساوية التوتر أو تلك التي تختلف قليلاً عن تلك المتوازنة (الفرق بين الضغط الداخلي والضغط الخارجي أقل من 0.5 -1.0 صباحًا). في الخلايا النباتية الحية ، يكون الضغط الداخلي دائمًا أكبر من الضغط الخارجي ، ومع ذلك ، فإن تمزق غشاء الخلية لا يحدث بسبب وجود جدار خلية السليلوز. يصل الفرق بين الضغوط الداخلية والخارجية في النباتات (على سبيل المثال ، في نباتات النباتات الملحية - الملح المحب ، والفطر) إلى 50-100 صباحًا. ولكن حتى مع هذا ، فإن هامش الأمان للخلية النباتية هو 60-70٪. في معظم النباتات ، لا يتجاوز الاستطالة النسبية لغشاء الخلية بسبب التورم 5-10٪ ، وضغط التورغ يقع في حدود 5-10 صباحًا. بفضل التورم ، تتمتع الأنسجة النباتية بالمرونة والقوة الهيكلية. (التجارب رقم 3 ، رقم 4 تؤكد ذلك). جميع عمليات التحلل الذاتي (التدمير الذاتي) والذبول والشيخوخة مصحوبة بانخفاض في ضغط التورم.
بالنظر إلى الانتشار في الطبيعة الحية ، لا يسع المرء إلا أن يذكر الامتصاص. الامتصاص هو عملية دخول مواد مختلفة من البيئة عبر أغشية الخلايا إلى الخلايا ، ومن خلالها إلى البيئة الداخلية للجسم. في النباتات ، هي عملية امتصاص الماء بمواد مذابة فيه عن طريق الجذور والأوراق عن طريق التناضح والانتشار ؛ في اللافقاريات - من البيئة أو سائل التجويف. في الكائنات الحية البدائية ، يتم الامتصاص بمساعدة pino- و phagocytosis. في الفقاريات ، يمكن أن يحدث الامتصاص من أعضاء البطن - الرئتين ، الرحم ، المثانة ، ومن سطح الجلد ، من سطح الجرح ، إلخ. يمتص الجلد الغازات والأبخرة المتطايرة.
أكبر أهمية فسيولوجية هي الامتصاص في الجهاز الهضمي ، والذي يحدث بشكل رئيسي في الأمعاء الدقيقة. من أجل النقل الفعال للمواد ، من الأهمية بمكان وجود مساحة كبيرة من الأمعاء وتدفق دم مرتفع باستمرار في الغشاء المخاطي ، مما يؤدي إلى الحفاظ على تدرج تركيز عالٍ للمركبات الممتصة. في البشر ، يكون تدفق الدم المساريقي أثناء الوجبات حوالي 400 مل / دقيقة ، وعند ذروة الهضم - ما يصل إلى 750 مل / دقيقة ، مع أن الحصة الرئيسية (تصل إلى 80 ٪) هي تدفق الدم في الغشاء المخاطي في الجهاز الهضمي. نظرًا لوجود الهياكل التي تزيد من سطح الغشاء المخاطي - الطيات الدائرية ، الزغب ، الزغابات الدقيقة ، تصل المساحة الإجمالية لسطح الشفط للأمعاء البشرية إلى 200 م 2.
يمكن أن تنتشر محاليل الماء والملح على جانبي جدار الأمعاء ، سواء في الأمعاء الدقيقة أو الغليظة. يحدث امتصاصها بشكل رئيسي في الأجزاء العلوية من الأمعاء الدقيقة. من الأهمية بمكان نقل أيونات الصوديوم في الأمعاء الدقيقة ، والتي يتم من خلالها إنشاء التدرجات الكهربائية والتناضحية بشكل أساسي. يحدث امتصاص أيونات الصوديوم بسبب كل من الآليات النشطة والسلبية.
إذا لم يكن للخلية أنظمة لتنظيم الضغط الأسموزي ، فإن تركيز المواد المذابة بداخلها سيكون أكبر من تركيزاتها الخارجية. عندها يكون تركيز الماء في الخلية أقل من تركيزه في الخارج. نتيجة لذلك ، سيكون هناك تدفق مستمر للماء إلى الخلية وتمزقها. لحسن الحظ ، تتحكم الخلايا والبكتيريا الحيوانية في الضغط التناضحي في خلاياها عن طريق ضخ أيونات غير عضوية مثل Na. لذلك ، فإن تركيزهم الكلي داخل الخلية أقل من تركيزهم الخارجي. على سبيل المثال ، تقضي البرمائيات جزءًا كبيرًا من وقتها في الماء ، ومحتوى الملح في الدم واللمف أعلى منه في الماء العذب. تمتص البرمائيات الماء باستمرار من خلال جلدها. لذلك ، فإنهم ينتجون الكثير من البول. فالضفدع ، على سبيل المثال ، إذا كان مجروره ملفوفًا ، فإنه ينتفخ مثل الكرة. على العكس من ذلك ، إذا دخلت البرمائيات في مياه البحر المالحة ، فإنها تصبح مجففة وتموت بسرعة كبيرة. لذلك ، فإن البحار والمحيطات بالنسبة للبرمائيات تشكل حاجزًا لا يمكن التغلب عليه. تحتوي الخلايا النباتية على جدران صلبة تمنعها من الانتفاخ. يتجنب العديد من البروتوزوا الانفجار من المياه الواردة باستخدام آليات خاصة تقوم بإخراج المياه الواردة بانتظام.
وبالتالي ، فإن الخلية عبارة عن نظام ديناميكي حراري مفتوح ، يتبادل المادة والطاقة مع البيئة ، مع الحفاظ على ثبات معين للبيئة الداخلية. يتم تنفيذ هاتين الخاصيتين لنظام التنظيم الذاتي - الانفتاح والثبات - في وقت واحد ، ويكون التمثيل الغذائي (التمثيل الغذائي) مسؤولاً عن ثبات الخلية. التمثيل الغذائي هو المنظم الذي يساهم في الحفاظ على النظام ، فهو يوفر استجابة مناسبة للتأثيرات البيئية. لذلك ، فإن الشرط الضروري لعملية التمثيل الغذائي هو تهيج النظام الحي على جميع المستويات ، والذي يعمل في نفس الوقت كعامل لاتساق وسلامة النظام.
يمكن للغشاء أن يغير نفاذه تحت تأثير العوامل الكيميائية والفيزيائية ، بما في ذلك نتيجة إزالة الاستقطاب من الغشاء أثناء مرور نبضة كهربائية عبر نظام الخلايا العصبية والتأثير عليه.
العصبون هو جزء من الألياف العصبية. إذا كان أحد المهيجات يعمل في أحد طرفيه ، عندئذٍ يحدث اندفاع كهربائي. تبلغ قيمته حوالي 0.01 فولت لخلايا العضلات البشرية ، وينتشر بسرعة حوالي 4 م / ث. عندما يصل الدافع إلى المشبك - وهو اتصال بين الخلايا العصبية ، والذي يمكن اعتباره نوعًا من الترحيل الذي ينقل إشارة من خلية عصبية إلى أخرى ، يتم تحويل النبضات الكهربائية إلى دفعة كيميائية عن طريق إطلاق نواقل عصبية - مواد وسيطة محددة . عندما تدخل جزيئات هذا الوسيط الفجوة بين الخلايا العصبية ، يصل الناقل العصبي إلى نهاية الفجوة عن طريق الانتشار ويثير العصبون التالي.
ومع ذلك ، لا يتفاعل العصبون إلا إذا كانت هناك جزيئات خاصة على سطحه - مستقبلات يمكنها فقط ربط هذا الوسيط وعدم التفاعل مع آخر. يحدث هذا ليس فقط في الغشاء ، ولكن أيضًا في أي عضو ، مثل العضلة ، مما يتسبب في تقلصه. يمكن للإشارات النبضية من خلال المشابك أن تمنع أو تعزز انتقال الآخرين ، وبالتالي تؤدي الخلايا العصبية وظائف منطقية ("و" ، "أو") ، والتي كانت إلى حد ما سببًا للاعتقاد بأن العمليات الحسابية في دماغ شخص ما. يتبع الكائن الحي وفي الكمبيوتر نفس النمط بشكل أساسي. ثم يتيح النهج المعلوماتي وصف الطبيعة الحية وغير الحية بطريقة موحدة.
تتمثل عملية تأثير الإشارة على الغشاء في تغيير مقاومته الكهربائية العالية ، نظرًا لأن فرق الجهد عبره هو أيضًا في حدود 0.01 فولت.نقص المقاومة يؤدي إلى زيادة في نبضة التيار الكهربائي و ينتقل الإثارة بشكل أكبر في شكل نبضة عصبية ، مع تغيير إمكانية المرور عبر غشاء أيونات معينة. وبالتالي ، يمكن نقل المعلومات في الجسم معًا ، عن طريق الآليات الكيميائية والفيزيائية ، وهذا يضمن موثوقية وتنوع القنوات لنقلها ومعالجتها في نظام حي.
ترتبط عمليات التنفس الخلوي ، عندما تتشكل جزيئات ATP في الميتوكوندريا للخلية ، والتي تزودها بالطاقة اللازمة ، ارتباطًا وثيقًا بعمليات التنفس العادي للكائن الحي ، والتي تتطلب الأكسجين O2 الذي تم الحصول عليه نتيجة لعملية التمثيل الضوئي. تعتمد آليات هذه العمليات أيضًا على قوانين الانتشار. في الأساس ، هذه هي مكونات المواد والطاقة الضرورية للكائن الحي. التمثيل الضوئي هو عملية تخزين الطاقة الشمسية عن طريق تكوين روابط جديدة في جزيئات المواد المركبة. المواد الأولية لعملية التمثيل الضوئي هي الماء H 2 O وثاني أكسيد الكربون CO 2. تشكل هذه المركبات غير العضوية البسيطة عناصر غذائية غنية بالطاقة أكثر تعقيدًا. كمنتج جانبي ، ولكنه مهم جدًا بالنسبة لنا ، يتكون الأكسجين الجزيئي O 2. مثال على ذلك هو التفاعل الذي يحدث بسبب امتصاص الكميات الخفيفة ووجود صبغة الكلوروفيل الموجودة في البلاستيدات الخضراء.
والنتيجة هي جزيء سكر واحد C 6 H 12 O 6 وستة جزيئات أكسجين O 2. تستمر العملية على مراحل ، أولاً ، في مرحلة التحلل الضوئي ، يتشكل الهيدروجين والأكسجين عن طريق تقسيم الماء ، ثم يتحد الهيدروجين مع ثاني أكسيد الكربون ، ويشكل كربوهيدرات - سكر C 6 H 12 O 6. في الأساس ، التمثيل الضوئي هو تحويل الطاقة المشعة للشمس إلى طاقة الروابط الكيميائية للمواد العضوية الناشئة. وبالتالي ، فإن التمثيل الضوئي ، الذي ينتج الأكسجين O 2 في الضوء ، هو العملية البيولوجية التي تزود الكائنات الحية بالطاقة الحرة. إن عملية التنفس الطبيعي كعملية أيضية في الجسم مرتبطة باستهلاك الأكسجين هي عكس عملية التمثيل الضوئي. يمكن أن تسير كلتا العمليتين على السلسلة التالية:
الطاقة الشمسية (التمثيل الضوئي)
المغذيات + (التنفس)
طاقة الروابط الكيميائية.
تعمل المنتجات النهائية للتنفس كمواد أولية لعملية التمثيل الضوئي. وبالتالي ، فإن عمليات التمثيل الضوئي والتنفس تشارك في دورة المواد على الأرض. تمتص النباتات وبعض الكائنات الحية جزءًا من الإشعاع الشمسي ، والتي ، كما نعلم بالفعل ، ذاتية التغذية ، أي. التغذية الذاتية (طعام لهم - ضوء الشمس). نتيجة لعملية التمثيل الضوئي ، ترتبط ذاتية التغذية بثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي والماء ، وتشكل ما يصل إلى 150 مليار طن من المواد العضوية ، وتمتص ما يصل إلى 300 مليار طن من ثاني أكسيد الكربون ، وتنبعث منها حوالي 200 مليار طن من الأكسجين الحر O 2 سنويًا.
يتم استخدام المادة العضوية الناتجة كغذاء من قبل البشر والحيوانات العاشبة ، والتي بدورها تتغذى على الكائنات غيرية التغذية الأخرى. ثم تتحلل بقايا النباتات والحيوانات إلى مواد غير عضوية بسيطة ، والتي يمكن أن تشارك مرة أخرى في شكل ثاني أكسيد الكربون و H 2 O في عملية التمثيل الضوئي. يتم استخدام جزء من الطاقة الناتجة ، بما في ذلك تلك المخزنة في شكل وقود أحفوري ، بواسطة الكائنات الحية ، ويتم تبديد جزء عديم الفائدة في البيئة. لذلك ، فإن عملية التمثيل الضوئي ، بسبب إمكانية تزويدهم بالطاقة والأكسجين اللازمين ، هي في مرحلة معينة من تطور المحيط الحيوي للأرض كمحفز لتطور الكائنات الحية.
تكمن عمليات الانتشار في الأساس لعملية التمثيل الغذائي في الخلية ، مما يعني أنه بمساعدتها تتم هذه العمليات على مستوى الأعضاء. هذه هي الطريقة التي تتم بها عمليات الامتصاص في الشعر الجذري للنباتات وأمعاء الحيوانات والبشر ؛ تبادل الغازات في ثغور النبات ورئتي وأنسجة الإنسان والحيوان وعمليات الإخراج.
شارك علماء الأحياء في تركيب الخلايا ودراستها لأكثر من 150 عامًا ، بدءًا من Schleiden و Schwann و Purime و Virchow ، الذين أنشأوا في عام 1855 آلية نمو الخلايا عن طريق تقسيمها. لقد وجد أن كل كائن حي يتطور من خلية واحدة تبدأ في الانقسام ونتيجة لذلك تتشكل العديد من الخلايا التي تختلف بشكل ملحوظ عن بعضها البعض. ولكن منذ البداية ، بدأ تطور الكائن الحي من انقسام الخلية الأولى ، ثم في إحدى مراحل دورة حياتنا ، نحتفظ بتشابه مع سلف أحادي الخلية بعيد جدًا ، ويمكننا أن نقول مازحًا أننا على الأرجح منحدرين من الأميبا من القرد.
تتشكل الأعضاء من الخلايا ، ويكتسب نظام الخلايا صفات لا تمتلكها العناصر المكونة لها ، أي. خلايا فردية. ترجع هذه الاختلافات إلى مجموعة البروتينات التي صنعتها هذه الخلية. هناك خلايا عضلية وخلايا عصبية وخلايا دم (كرات الدم الحمراء) وظهارية وغيرها ، اعتمادًا على وظائفها. يحدث تمايز الخلايا تدريجياً أثناء تطور الكائن الحي. في عملية انقسام الخلايا وحياتها وموتها ، يحدث استبدال مستمر للخلايا طوال حياة الكائن الحي.
لا يبقى أي جزيء في أجسامنا على حاله لأكثر من بضعة أسابيع أو أشهر. خلال هذا الوقت ، يتم تصنيع الجزيئات ، وتؤدي دورها في حياة الخلية ، ويتم تدميرها واستبدالها بجزيئات أخرى متطابقة إلى حد ما. الأمر الأكثر إثارة للدهشة هو أن الكائنات الحية ككل أكثر ثباتًا من الجزيئات المكونة لها ، وبنية الخلايا والجسم بأكمله الذي يتكون من هذه الخلايا يظلان دون تغيير في هذه الدورة المستمرة ، على الرغم من استبدال المكونات الفردية.
علاوة على ذلك ، هذا ليس بديلاً لأجزاء فردية من السيارة ، ولكن ، كما يقارن S. منها في مكانها. في الوقت نفسه ، يظل المظهر الخارجي للمبنى كما هو ، ويتم استبدال المواد باستمرار. نولد مع بعض الخلايا العصبية والخلايا ، ونموت مع البعض الآخر. مثال على ذلك هو وعي وفهم وإدراك الطفل والشخص المسن. تحتوي جميع الخلايا على معلومات وراثية كاملة لبناء جميع البروتينات في كائن حي معين. يتم تخزين ونقل المعلومات الوراثية بمساعدة نواة الخلية.
استنتاج: من المستحيل المبالغة في دور نفاذية غشاء البلازما في النشاط الحيوي للخلية. تستند معظم العمليات المرتبطة بتزويد الخلية بالطاقة والحصول على المنتجات والتخلص من نواتج الاضمحلال على قوانين الانتشار من خلال هذا الحاجز المعيشي شبه القابل للنفاذ.
التنافذ- في الواقع ، انتشار بسيط للمياه من الأماكن ذات التركيز العالي للمياه إلى الأماكن ذات التركيز المنخفض للماء.
النقل السلبي- هذا هو نقل المواد من أماكن ذات قيمة كبيرة للقدرة الكهروكيميائية إلى الأماكن ذات القيمة المنخفضة. يتم نقل الجزيئات الصغيرة القابلة للذوبان في الماء باستخدام بروتينات نقل خاصة. هذه بروتينات غشاء خاصة ، كل منها مسؤول عن نقل جزيئات معينة أو مجموعات من الجزيئات ذات الصلة.
غالبًا ما يكون من الضروري التأكد من أن الجزيئات تنتقل عبر الغشاء مقابل تدرجها الكهروكيميائي. تسمى هذه العملية النقل النشطويتم تنفيذه بواسطة البروتينات الحاملة ، التي يتطلب نشاطها إنفاق الطاقة. إذا كان البروتين الحامل مرتبطًا بمصدر للطاقة ، فيمكن الحصول على آلية تضمن النقل النشط للمواد عبر الغشاء.
II.6. تطبيق الانتشار.
يستخدم الإنسان ظاهرة الانتشار منذ العصور القديمة. الطهي وتدفئة المنزل مرتبطان بهذه العملية. نواجه الانتشار أثناء المعالجة الحرارية للمعادن (اللحام ، اللحام ، القطع ، الطلاء ، إلخ) ؛ تطبيق طبقة رقيقة من المعادن على سطح المنتجات المعدنية لزيادة المقاومة الكيميائية ، وقوة ، وصلابة الأجزاء والأجهزة ، أو لأغراض الحماية والديكور (طلاء الزنك ، طلاء الكروم ، طلاء النيكل).
الغاز الطبيعي القابل للاحتراق الذي نستخدمه في المنزل للطبخ عديم اللون والرائحة. لذلك ، سيكون من الصعب ملاحظة تسرب الغاز على الفور. وفي حالة التسرب بسبب الانتشار ينتشر الغاز في جميع أنحاء الغرفة. وفي الوقت نفسه ، عند نسبة معينة من الغاز إلى الهواء في غرفة مغلقة ، يتم تكوين خليط يمكن أن ينفجر ، على سبيل المثال ، من مباراة مضاءة. يمكن للغاز أيضًا أن يسبب التسمم.
لجعل تدفق الغاز إلى الغرفة ملحوظًا ، في محطات التوزيع ، يتم خلط الغاز القابل للاحتراق مسبقًا بمواد خاصة لها رائحة كريهة حادة ، والتي يشعر بها الشخص بسهولة حتى عند التركيز المنخفض جدًا. يتيح لك هذا الاحتياط أن تلاحظ بسرعة تراكم الغاز في الغرفة في حالة حدوث تسرب.
في الصناعة الحديثة ، يتم استخدام التشكيل بالفراغ ، وهي طريقة لتصنيع المنتجات من اللدائن الحرارية الصفائحية. يتم الحصول على منتج التكوين المطلوب بسبب اختلاف الضغط الذي يحدث بسبب الخلخلة في تجويف القالب ، حيث يتم تثبيت الورقة. يتم استخدامه ، على سبيل المثال ، في إنتاج الحاويات وأجزاء الثلاجات وحالات الأدوات. بسبب الانتشار بهذه الطريقة ، من الممكن لحام شيء لا يمكن لحامه بمفرده (المعدن بالزجاج والزجاج والسيراميك والمعادن والسيراميك وغير ذلك الكثير).
بسبب انتشار نظائر اليورانيوم المختلفة من خلال أغشية مسامية ، تم الحصول على وقود للمفاعلات النووية. في بعض الأحيان يسمى الوقود النووي الوقود النووي.
يحدث امتصاص (ارتشاف) المواد عند إدخالها في الأنسجة تحت الجلد أو في العضلات أو عند تطبيقها على الأغشية المخاطية للعين والأنف وجلد قناة الأذن بشكل أساسي بسبب الانتشار. هذا هو أساس استخدام العديد من المواد الطبية ، ويحدث الامتصاص في العضلات أسرع منه في الجلد.
تقول الحكمة الشعبية: "جز المنجل حتى الندى". قل لي ، ما علاقة الانتشار والقص الصباحي به؟ الشرح بسيط جدا. خلال ندى الصباح ، زادت الأعشاب من ضغط التمزق ، وفتح الثغور ، والسيقان المرنة ، مما يسهل عملية القص (يجف العشب مع الثغور المغلقة بشكل أسوأ).
في البستنة ، عندما تبرعم وتطعم النباتات على أقسام ، بسبب الانتشار ، يتشكل الكالس (من الكالس اللاتيني - الذرة) - نسيج جرح على شكل تدفق في مواقع الضرر ويعزز التئامها ، ويضمن اندماج سليل مع الجذر.
يتم استخدام الكالس للحصول على مزرعة الأنسجة المعزولة (الاستكشاف). هذه طريقة للحفظ والاستنبات على المدى الطويل في وسائط مغذية خاصة للخلايا والأنسجة والأعضاء الصغيرة أو أجزائها المعزولة عن جسم الإنسان والحيوان والنبات. يعتمد على طرق زراعة ثقافة الكائنات الحية الدقيقة التي توفر التعقيم والتغذية وتبادل الغازات وإزالة المنتجات الأيضية للأشياء المزروعة. تتمثل إحدى مزايا طريقة زراعة الأنسجة في القدرة على مراقبة النشاط الحيوي للخلايا باستخدام المجهر. لهذا ، يتم زراعة الأنسجة النباتية على وسائط مغذية تحتوي على الأكسينات والسيتوكينين. يتكون الكالس عادةً من خلايا متجانسة سيئة التمايز من الأنسجة التعليمية ، ولكن مع حدوث تغير في ظروف النمو ، في المقام الأول محتوى الهرمونات النباتية في وسط المغذيات ، يمكن تكوين اللحاء والزيليم والأنسجة الأخرى فيه ، فضلاً عن التطور من مختلف الأعضاء والنبات كله.
II.7. تصميم التجارب الفردية.
باستخدام الأدبيات العلمية ، حاولت تكرار التجارب الأكثر إثارة للاهتمام بالنسبة لي. صورت آلية الانتشار ونتائج هذه التجارب في العرض التقديمي على شكل نماذج متحركة.
الخبرة 1.خذ أنبوبين اختبار: نصف مملوء بالماء ، والنصف الآخر مملوء بالرمل. صب الماء في أنبوب اختبار بالرمل. حجم خليط الماء والرمل في أنبوب الاختبار أقل من مجموع حجوم الماء والرمل.
الخبرة 2.املأ نصف أنبوب زجاجي طويل بالماء ، ثم اسكب الكحول الملون فوقه. حدد المستوى الكلي للسوائل في الأنبوب بحلقة مطاطية. بعد خلط الماء والكحول ، يقل حجم الخليط.
(التجارب 1 و 2. تثبت أن هناك فجوات بين جسيمات المادة ؛ أثناء الانتشار ، تمتلئ بجزيئات المادة - كائن فضائي.)
الخبرة 3.نحضر صوفًا قطنيًا مبللًا بالأمونيا يتلامس مع صوف قطني مبلل بمؤشر الفينول فثالين. نلاحظ تلطيخ الصوف بلون التوت.
الآن يتم وضع قطعة قطن مبللة بالأمونيا في قاع إناء زجاجي ومبللة بالفينول فثالين. نعلق على الغطاء ونغطي الوعاء الزجاجي بهذا الغطاء. بعد مرور بعض الوقت ، يبدأ الصوف القطني المبلل بالفينول فثالين في التلطيخ.
نتيجة للتفاعل مع الأمونيا ، يتحول الفينول فثالين إلى اللون القرمزي ، وهو ما لاحظناه عند ملامسة الصوف القطني. لكن لماذا ، في الحالة الثانية ، صوف قطني مبلل بالفينول فثالين. إنها أيضًا بقع ، لأنه لم يتم الاتصال بالصوف الآن؟ الجواب: الحركة الفوضوية المستمرة لجزيئات المادة.
الخبرة 4.على طول الجدار داخل وعاء أسطواني طويل ، قم بخفض شريط ضيق من ورق الترشيح المشبع بمزيج من معجون النشا مع محلول من مؤشر الفينول فثالين. ضع بلورات اليود في قاع الوعاء. أغلق الوعاء بإحكام بغطاء ، حيث يتم تعليق الصوف القطني المبلل بمحلول الأمونيا.
بسبب تفاعل اليود مع النشا ، يرتفع لون أزرق بنفسجي على شريط من الورق. في الوقت نفسه ، ينتشر اللون القرمزي إلى أسفل - دليل على حركة جزيئات الأمونيا. بعد بضع دقائق ، ستلتقي حدود المناطق الملونة بالورقة ، ثم تختلط الألوان الزرقاء والقرمزية ، أي يحدث الانتشار.
الخبرة 5.(يقضونها معًا) خذ ساعة بيد ثانية ، وشريط قياس ، وزجاجة من ماء المرحاض ، واقف في زوايا مختلفة من الغرفة. يلاحظ المرء الوقت ويفتح القارورة. ويلاحظ آخر الوقت الذي يشم فيه رائحة ماء المرحاض. بقياس المسافة بين المجربين ، نجد معدل الانتشار. من أجل الدقة ، تتكرر التجربة 3-4 مرات ، ويتم العثور على متوسط قيمة السرعة. إذا كانت المسافة بين المجربين 5 أمتار ، فسيتم الشعور بالرائحة بعد 12 دقيقة. أي أن معدل الانتشار في هذه الحالة هو 2.4 م / دقيقة.
الخبرة 6.تحديد لزوجة البلازما بطريقة البلازما (وفقًا لـ P.A. Genkel).
السرعة المتقدمة تحلل البلازما المحدب في الخلايا النباتية ، عند معالجتها بمحلول مفرط التوتر ، تعتمد على لزوجة السيتوبلازم ؛ كلما انخفضت لزوجة السيتوبلازم ، كلما سرعان ما يتحول تحلل البلازما المقعر إلى محدب. تعتمد لزوجة السيتوبلازم على درجة تشتت الجزيئات الغروية وترطيبها ، وعلى محتوى الماء في الخلية ، وعلى عمر الخلايا ، وعوامل أخرى.
تقدم.اصنع قطعًا رفيعًا من البشرة من ورقة الصبار ، أو قشر البشرة من قشور البصل الرخوة. المقاطع المحضرة ملطخة بزجاج ساعة لمدة 10 دقائق في محلول من اللون الأحمر المحايد بتركيز 1: 5000. ثم توضع أقسام الجسم على شريحة زجاجية في قطرة من السكروز بتركيز منخفض ومغطاة بغطاء واحد. تحت المجهر ، لوحظت حالة تحلل البلازما. أولاً ، لوحظ تحلل البلازما المقعر في الخلايا. في المستقبل ، يتم الاحتفاظ بهذا النموذج ، أو ينتقل بسرعة أو بأخرى إلى شكل محدب. من المهم ملاحظة وقت الانتقال من تحلل البلازما المقعر إلى انحلال البلازما المحدب. الفاصل الزمني الذي يتحول خلاله انحلال البلازما المقعر إلى محدب هو مؤشر على درجة لزوجة البروتوبلازم. كلما طالت فترة الانتقال إلى انحلال البلازما المحدب ، زادت لزوجة البلازما. يبدأ انحلال البلازما في خلايا البصل أسرع منه في جلد الصبار. هذا يعني أن سيتوبلازم خلايا الصبار أكثر لزوجة.
الخبرة 7.البلازما. داء الدم. اختراق المواد في الفراغ [2]
تتغلغل بعض المواد العضوية بسرعة في الفجوة. في الخلايا ، عندما يتم حفظها في محاليل من هذه المواد ، يتم فقدان انحلال البلازما بسرعة نسبيًا ويحدث انحلال البلازما.
انحلال البلازما هو استعادة تورم الخلايا(أي عكس انحلال البلازما).
تقدم.يتم وضع أقسام البشرة العلوية من قشور البصل الملون (الجانب المقعر) في قطرة من محلول 1 م من الأسمدة لنباتات اليوريا أو الجلسرين مباشرة على شريحة زجاجية مغطاة بغطاء. بعد 15-30 دقيقة ، يتم فحص الأشياء تحت المجهر. تكون الخلايا المتحللة بالبلازما مرئية بوضوح. اترك المقاطع في قطرة من المحلول لمدة 30-40 دقيقة أخرى. ثم يتم فحصهم مرة أخرى تحت المجهر ويلاحظ انحلال البلازما - استعادة التورم.
استنتاج : لا تستطيع النباتات التحكم بدقة في كمية المواد الكيميائية التي تدخل الخلايا وتخرج منها.
ثالثا. استنتاج.
تخضع قوانين الانتشار لعمليات الحركات الفيزيائية والكيميائية للعناصر في باطن الأرض وفي الكون ، وكذلك عمليات النشاط الحيوي لخلايا وأنسجة الكائنات الحية. يلعب الانتشار دورًا مهمًا في مختلف مجالات العلوم والتكنولوجيا ، في العمليات التي تحدث في الطبيعة الحية وغير الحية. يؤثر الانتشار على مسار العديد من التفاعلات الكيميائية ، فضلاً عن العديد من العمليات والظواهر الفيزيائية والكيميائية: الغشاء ، التبخر ، التكثيف ، التبلور ، الذوبان ، الانتفاخ ، الاحتراق ، التحفيزي ، الكروماتوغرافي ، الإنارة ، الكهربية والبصرية في أشباه الموصلات ، الاعتدال النيوتروني في المواد النووية. مفاعلات الخ يعد الانتشار ذا أهمية كبيرة في تكوين طبقة كهربائية مزدوجة عند حدود الطور ، والانتشار والرحلان الكهربي ، في عمليات التصوير للحصول على الصور بسرعة ، وما إلى ذلك. يعمل الانتشار كأساس للعديد من العمليات التقنية الشائعة: تلبيد المسحوق ، والمعالجة الكيميائية الحرارية المعادن ، المعدنة ولحام المواد ، دباغة الجلود والفراء ، صبغ الألياف ، الغازات المتحركة بمضخات الانتشار. ازداد دور الانتشار بشكل كبير بسبب الحاجة إلى إنشاء مواد ذات خصائص محددة مسبقًا لتطوير مجالات التكنولوجيا (هندسة الطاقة النووية ، والملاحة الفضائية ، والإشعاع ، وعمليات البلازما الكيميائية ، وما إلى ذلك). إن معرفة القوانين التي تحكم الانتشار يجعل من الممكن منع التغييرات غير المرغوب فيها في المنتجات التي تحدث تحت تأثير الأحمال العالية ودرجات الحرارة العالية والإشعاع وغير ذلك الكثير ...
كيف سيكون العالم بدون انتشار؟ أوقف الحركة الحرارية للجسيمات - وسيصبح كل شيء حولك ميتًا!
في عملي ، قمت بتلخيص المواد التي تم جمعها حول موضوع الملخص وأعدت عرضًا تم تقديمه في محرر Power Point للدفاع عنه. هذا العرض ، في رأيي ، سيكون قادرًا على تنويع مادة الدرس حول هذا الموضوع. تم تكرار بعض التجارب الموصوفة في الأدبيات وتعديلها قليلاً بواسطتي. يتم تقديم أكثر أمثلة الانتشار إثارة للاهتمام على شرائح العرض في نماذج الرسوم المتحركة.
رابعا. كتب مستخدمة:
1. في.ف.أنتونوف ، أ.م.شيرنيش ، ف.
م ، Arktos-Vika-press ، 1996
2. Afanasiev Yu.I.، Yurina N.A.، Kotovsky E.F. إلخ علم الأنسجة.
الطب ، 1999.
3. ألبرتس ب ، براي د ، لويس ج وآخرون. البيولوجيا الجزيئية للخلية.
في 3 مجلدات. المجلد 1. م ، مير ، 1994.
4. الموسوعة الكبرى لسيريل وميثوديوس 2006
5. Varikash V.M. وغيرها. الفيزياء في الحياة البرية. مينسك ، 1984.
6. ديميانكوف أ. مهام في علم الأحياء. فلادوس ، 2004.
7. نيكولاييف ن. انتشار في الأغشية. كيمياء ، 1980 ، ص 76
8. Peryshkin A.V. الفيزياء. 7. إم بوستارد ، 2004.
9. القاموس الموسوعي الفيزيائي ، M. ، 1983 ، ص. 174-175 ، 652 ، 754
10. شابلوفسكي V. الفيزياء المسلية. سانت بطرسبرغ ، "تريغون" 1997 ، ص 416
11.xttp // السيرة الذاتية. fizten / ru. /
12. xttp // markiv. narod.ru/
13. "http://en.wikipedia.org/wiki/٪D0٪94٪D0٪B8٪D1٪84٪D1٪84٪D1٪83٪D0٪B7٪D0٪B8٪D1٪8F" الفئات: الظواهر على المستوى الذري | الظواهر الديناميكية الحرارية | ظواهر النقل | انتشار
جار التحميل...