Реклама на портала

Определение на думата дифузия в биологията. Дифузия в биологията на заздравяването на рани. Дифузия в растителното царство

V училищна програмав курс по физика (приблизително в седми клас) учениците ще научат, че дифузията е процес, който представлява взаимното проникване на частици от едно вещество между частици от друго вещество, в резултат на което концентрациите се изравняват в целия зает обем. Това е доста трудно разбираемо определение. За да разберем какво е простата дифузия, закона за дифузията, нейното уравнение, е необходимо да се проучат подробно материалите по тези въпроси. Въпреки това, ако една обща идея е достатъчна за човек, тогава данните по-долу ще помогнат за получаване на елементарни знания.

Физически феномен - какво е това

Поради факта, че много хора бъркат или изобщо не знаят какво е физическо явление и как се различава от химичното, както и към какъв вид явления принадлежи дифузията, е необходимо да се разбере какво е физическо явление. И така, както всички знаят, физиката е независима наука, принадлежаща към областта на естествените науки, която изучава общите природни закони за структурата и движението на материята, а също и самата материя. Съответно физическо явление е такова явление, в резултат на което не се образуват нови вещества, а настъпва само промяна в структурата на веществото. Разликата между физическо явление и химично се състои именно в това, че в резултат на това не се получават нови вещества. Следователно дифузията е физическо явление.

Определение на термина дифузия

Както знаете, може да има много формулировки на понятие, но общото значение не трябва да се променя. И дифузията не е изключение. Обобщената дефиниция е следната: дифузията е физическо явление, което представлява взаимното проникване на частици (молекули, атоми) на две или повече вещества до равномерно разпределение в целия обем, зает от тези вещества. В резултат на дифузията не се образуват нови вещества, следователно това е точно физическо явление. Проста дифузия се нарича дифузия, в резултат на която частиците се придвижват от областта с най-висока концентрация към областта с по-ниска концентрация, което се дължи на термично (хаотично, Брауново) движение на частиците. С други думи, дифузията е процес на смесване на частици от различни вещества, като частиците се разпределят равномерно в целия обем. Това е много опростено определение, но най-разбираемо.

Видове дифузия

Дифузията може да се фиксира както при наблюдение на газообразни и течни вещества, така и при твърди. Следователно, той включва няколко вида:

  • Квантовата дифузия е процесът на дифузия на частици или точкови дефекти (локални нарушения в кристалната решетка на веществото), който се извършва в твърди тела. Локалните нарушения са нарушения в определена точка от кристалната решетка.

  • Колоидна - дифузия, протичаща в целия обем на колоидна система. Колоидната система е среда, в която са разпределени частици, мехурчета, капки от друга среда, различаващи се по агрегатно състояние и състав от първата. Такива системи, както и протичащите в тях процеси, се изучават подробно в хода на колоидна химия.
  • Конвективно - пренасянето на микрочастици от едно вещество от макрочастиците на средата. Специален клон на физиката, наречен хидродинамика, се занимава с изучаване на движението на непрекъснати среди. От там можете да получите знания за състоянията на потока.
  • Турбулентната дифузия е процес на прехвърляне на едно вещество в друго, дължащо се на турбулентното движение на второто вещество (характерно за газове и течности).

Потвърждава се твърдението, че дифузията може да протича както в газове и течности, така и в твърди тела.

Какъв е законът на Фик?

Немският учен, физикът Фик, извежда закон, показващ зависимостта на плътността на потока на частиците през една област от промяната в концентрацията на вещество на единица дължина. Този закон е законът на дифузията. Законът може да се формулира по следния начин: потокът от частици, който е насочен по оста, е пропорционален на производната на броя на частиците спрямо променливата, нанесена по оста, спрямо която е посоката на потока от частици определени. С други думи, потокът от частици, движещи се в посока на оста, е пропорционален на производната на броя на частиците по отношение на променливата, която е нанесена по същата ос като потока. Законът на Фик ви позволява да опишете процеса на пренос на материята във времето и пространството.

Дифузионно уравнение

Когато в веществото има потоци, самото вещество се преразпределя в пространството. В тази връзка има няколко уравнения, които описват този процес на преразпределение от макроскопска гледна точка. Дифузионното уравнение е диференциално. Това следва от общото уравнение за пренос на материя, което се нарича още уравнение на непрекъснатостта. При наличие на дифузия се използва законът на Фик, който е описан по-горе. Уравнението има следния вид:

dn/dt=(d/dx)*(D*(dn/dx)+q.

Дифузионни методи

Дифузионният метод, или по-скоро методът за неговото прилагане в твърди материали, се използва широко през последните години. Това се дължи на предимствата на метода, едно от които е простотата на използваното оборудване и самия процес. Същността на метода на дифузия от твърди източници е отлагането на филми, легирани с един или повече елементи върху полупроводници. Има няколко други метода за прилагане на дифузия, в допълнение към метода на твърдия източник:

  • в затворен обем (ампулен метод). Минимална токсичност е предимство на метода, но високата му цена, поради възможността за еднократна употреба на ампулата, е значителен недостатък;
  • в отворен обем (термична дифузия). Изключена е възможността за използване на много елементи поради високи температури, както и страничната дифузия са големи недостатъци на този метод;
  • в частично затворен обем (метод на кутия). Това е междинен метод между двата описани по-горе.

За да научите повече за методите и особеностите на дифузията, е необходимо да се проучи допълнителна литература, посветена специално на тези въпроси.

Статията показва ролята на дифузните процеси в рани, зашити по традиционния и по предложен от авторите начин. Теоретично обосновано подобряването на дифузните процеси в рани при лечение с апаратен метод.

Проблемът за заздравяването на рани с различна етиология е един от основните клонове на медицината, които не са загубили своето значение в момента. Лечението на тази патология в най-кратки срокове без гнойни усложнения е възможно само при достатъчно осигуряване на лечебни заведения със съвременни ефективни лекарства за заздравяване на рани.

В процеса на раната локалната и общата реакция на тялото е в пряка зависимост от тежестта и характеристиките на увреждането на тъканите и органите. Локалните и общите реактивни процеси по време на регенерационните процеси са в пряка и обратна връзка, като са взаимозависими и взаимно се влияят. Основата на заздравяването на рани е способността да се контролира хода на процеса на раната. Този проблем неизменно е в полезрението на учени и практикуващи хирурзи.

Голям брой използвани методи за лечение на рани принадлежат към фармакологичната група. В същото време бяха предложени голям брой технически средства за лечение на рани. Въпреки това, най-често срещаният метод за зашиване на рани е кръгов вертикален шев.

Човешката кожа, състояща се от колагенови протеини, е идеална естествена мембрана, която изпълнява множество метаболитни и защитни функции. Тези процеси се дължат главно на дифузия. Дифузия (от латински diffusio - разпръскване, разпръскване), взаимно проникване на съседни вещества едно в друго поради движението на частици от вещество.

Дифузията е процес на молекулярно ниво и се определя от случайния характер на движението на отделните молекули. Следователно скоростта на дифузия е пропорционална на средната скорост на молекулите. Дифузията протича в посока на намаляване на концентрацията на веществото и води до равномерно разпределение на веществото в целия обем, който заема (до изравняване на химичния потенциал на веществото).

Ролята на дифузните процеси в патогенезата и лечението на раневия процес е много голяма. Така например при трансплантация на кожа дебелината на клапите играе огромна роля за заздравяването на рани от изгаряне, тъй като има положителен ефект върху дифузните процеси между присадката и повърхността на раната.

Значението на дифузните процеси в раната обаче практически не е проучено. Краищата на раната са проводими системи, в които при нормални условия трябва да протичат дифузни процеси. Този процес е показан схематично на фигура 1.

Схематичният чертеж показва, че хирургичната рана (1), зашита с традиционни кръгови вертикални конци по класификацията на Голиков A.N., има някои недостатъци. Хирургически шев (2), който е средство за приближаване до ръбовете на раната, осигурява пълна исхемия (5) на тъканите, което води до образуване на „тихи зони“ за преминаване на дифузни процеси, което води до деформация (4 ) на дифузионния вектор (3). В резултат на това традиционно използваният хирургичен шев води до изкуствено образуване на тъканни участъци, които не участват в процесите на регенерация. Освен това в неблагоприятни случаи тези "тъканни дефекти" са източници на образуване на огнища на инфекциозния процес. Защото в крайна сметка тъканта, лишена от достъп до хранителни вещества, кислород и т.н., става некротична, което завършва с образуването на белег. В противен случай некротичните тъканни маси са благоприятни хранителна средаза патогени.

За хардуерния метод е получен охранителният документ на Националния институт за интелектуална собственост на Република Казахстан № 13864 от 15.08.2007 г. Основният принцип на предложения метод е плътното затваряне на ръбовете на раната един към друг с помощта на физични и механични техники. Найлонова въдица с достатъчна дължина се прилага по ръба на раната, създавайки „лигатурна дъга“, която е фиксирана с краищата си към краищата на апарата по авторския дизайн.

Авторският апарат в сглобен вид има формата на рамка, под формата на четириъгълен паралелограм, чиито страни са пръти, а краищата са подвижни пръти, разположени и фиксирани към прътите с две гайки в двата края на щифтовете, Върху подвижните пръти се пробиват отвори със същия диаметър за прътите и закрепващи лигатурите на нишките (фиг. 2).


процеси на регенерация. Ефективността на апаратния метод е доказана експериментално и клинично.

По този начин теоретично е предложена обосновка за ефективността на предложения хардуерен метод в сравнение с традиционните методи за зашиване на рани. Това се дължи на увеличаване на натиска върху зоната на раната, което (поради конструктивните характеристики на устройството) води до локално увеличаване на скоростта на дифузия.

литература

  1. Голиков A.N. Зарастване на гранулираща рана, затворена с конци. – Москва: 1951. – 160 с.
  2. Waldorf H., Fewres J. Зарастване на рани // Adv. Дерма. - 1995. No 10. - С. 77–96.
  3. Абатурова Е.К., Байматов В.Н., Батиршина Г.И. Влияние на биостимулантите върху процеса на раната // Морфология. - 2002. - Т. 121, бр. 2–3. – S.6.
  4. Кочнев О.С., Измайлов Г.С. Методи за зашиване на рани. - Казан: 1992. - 160 с.
  5. Киселев С.И. Стойността на ресурсите на донорската кожа при избора на рационална хирургична тактика при пациенти с дълбоки изгаряния: Реферат на дисертация. … Кандидат на медицинските науки. Рязан, 1971. 17 с.

Zharalardy emdeu биология синдагия дифузия

Туин Makalada әdettegi әdіspen zhane maқala avtorlarymen ұsynylyp otyrғan апарати аdіstің zhalalardy emdeudegі дифузионен процесор turaly aitylgyn. Zharalarda дифузия на процесорните апарати, adistin zhaksargany теория zhuzinde daleldip korsetildі.

ДИФУЗИЯ ВБИОЛОГИЯИзцеление

абстрактноСтатията показва ролята на дифузните процеси в рани, зашити по традиционния начин, и метода, предложен от авторите. Теоретично са обосновани дифузните процеси в раните.

Есиркепов М.М., Нурмашев Б.К., Муканова У.А.

Южноказахстанска държавна медицинска академия, Шимкент

Дифузия

Пример за дифузия е смесването на газове (например разпространението на миризми) или течности (ако пуснете мастило във вода, течността ще стане равномерно оцветена след известно време). Друг пример е свързан с твърдо тяло: атомите на съседните метали се смесват на контактната граница. Дифузията на частиците играе важна роля във физиката на плазмата.

Обикновено под дифузия се разбират процеси, придружени от пренос на материя, но понякога други процеси на пренос също се наричат ​​дифузия: топлопроводимост, вискозно триене и др.

Скоростта на дифузия зависи от много фактори. Така че, в случай на метален прът, термичната дифузия се извършва много бързо. Ако пръчката е направена от синтетичен материал, термичната дифузия протича бавно. Дифузията на молекулите в общия случай протича още по-бавно. Например, ако парче захар се спусне на дъното на чаша с вода и водата не се разбърква, ще отнеме няколко седмици, преди разтворът да стане хомогенен. Още по-бавно е дифузията на едно твърдо вещество в друго. Например, ако медта е покрита със злато, тогава ще настъпи дифузия на златото в мед, но при нормални условия (стайна температура и атмосферно налягане) златоносният слой ще достигне дебелина от няколко микрона само след няколко хиляди години.

Количествено описание на дифузионните процеси е дадено от немския физиолог А. Фик ( Английски) през 1855 г

общо описание

Всички видове дифузия се подчиняват на едни и същи закони. Скоростта на дифузия е пропорционална на площта на напречното сечение на пробата, както и на разликата в концентрациите, температурите или зарядите (в случай на относително малки стойности на тези параметри). По този начин топлината ще се движи четири пъти по-бързо през пръчка с диаметър два сантиметра, отколкото през пръчка с диаметър един сантиметър. Тази топлина ще се разпространи по-бързо, ако температурната разлика на сантиметър е 10°C вместо 5°C. Скоростта на дифузия също е пропорционална на параметъра, характеризиращ конкретен материал. В случай на термична дифузия този параметър се нарича топлопроводимост, в случай на поток от електрически заряди - електрическа проводимост. Количеството вещество, което дифундира за дадено време, и разстоянието, изминато от дифузиращото вещество, са пропорционални на корен квадратен от времето на дифузия.

Дифузията е процес на молекулярно ниво и се определя от случайния характер на движението на отделните молекули. Следователно скоростта на дифузия е пропорционална на средната скорост на молекулите. При газовете средната скорост на малките молекули е по-голяма, а именно, тя е обратно пропорционална на квадратния корен от масата на молекулата и се увеличава с повишаване на температурата. Често се срещат дифузионни процеси в твърди тела при високи температури практическа употреба. Например, някои видове електронно-лъчеви тръби (CRT) използват метален торий, дифузиран през метален волфрам при 2000°C.

Ако в смес от газове масата на едната молекула е четири пъти по-голяма от другата, тогава такава молекула се движи два пъти по-бавно в сравнение с движението си в чист газ. Съответно скоростта му на дифузия също е по-ниска. Тази разлика в скоростите на дифузия между леки и тежки молекули се използва за разделяне на вещества с различно молекулно тегло. Пример е разделянето на изотопи. Ако газ, съдържащ два изотопа, бъде пропуснат през пореста мембрана, по-леките изотопи проникват през мембраната по-бързо от по-тежките. За по-добро разделяне процесът се извършва на няколко етапа. Този процес е широко използван за разделяне на уранови изотопи (отделяне на 235 U от по-голямата част от 238 U). Тъй като този метод на разделяне е енергоемък, са разработени други, по-икономични методи за разделяне. Например използването на термична дифузия в газообразна среда е широко развито. Газ, съдържащ смес от изотопи, се поставя в камера, в която се поддържа пространствена температурна разлика (градиент). В този случай тежките изотопи се концентрират с течение на времето в студения регион.

Уравнения на Фик

От гледна точка на термодинамиката, движещият потенциал на всеки процес на изравняване е растежът на ентропията. При постоянно налягане и температура ролята на такъв потенциал играе химическият потенциал µ , което води до поддържане на потока на материята. Потокът от частици на веществото е пропорционален на градиента на потенциала

~

В повечето практически случаи се използва концентрацията вместо химическия потенциал ° С. Директна подмяна µ на ° Сстава неправилно в случай на високи концентрации, тъй като химическият потенциал престава да бъде свързан с концентрацията според логаритмичния закон. Ако не разглеждаме такива случаи, тогава горната формула може да бъде заменена със следното:

което показва, че плътността на потока на материята Джпропорционално на коефициента на дифузия д[()] и градиента на концентрация. Това уравнение изразява първия закон на Фик. Вторият закон на Фик свързва пространствените и времевите промени в концентрацията (дифузионно уравнение):

Коефициент на дифузия дзависи от температурата. В редица случаи, в широк температурен диапазон, тази зависимост е уравнението на Арениус.

Допълнително поле, приложено успоредно на градиента на химическия потенциал, нарушава стационарното състояние. В този случай дифузионните процеси се описват с нелинейното уравнение на Fokker-Planck. Дифузионните процеси имат голямо значениев природата:

  • Хранене, дишане на животни и растения;
  • Проникването на кислород от кръвта в човешките тъкани.

Геометрично описание на уравнението на Фик

Във второто уравнение на Фик от лявата страна е скоростта на промяна на концентрацията във времето, а от дясната страна на уравнението е втората частична производна, която изразява пространственото разпределение на концентрацията, по-специално изпъкналостта на температурата функция на разпределение, проектирана върху оста x.

Вижте също

  • Повърхностната дифузия е процес, свързан с движението на частици, възникващи по повърхността на кондензирано тяло в рамките на първия повърхностен слой от атоми (молекули) или над този слой.

Бележки

литература

  • Бокщейн Б.С.Атомите се скитат през кристала. - М .: Наука, 1984. - 208 с. - (Библиотека "Квант", бр. 28). - 150 000 екземпляра.

Връзки

  • Дифузия (видео урок, програма за 7. клас)
  • Дифузия на примесни атоми върху повърхността на единичен кристал

Фондация Уикимедия. 2010 г.

Синоними:

Вижте какво е "Дифузия" в други речници:

    - [лат. дифузионно разпределение, разпространение] физичен, хим. проникването на молекули на едно вещество (газ, течност, твърдо вещество) в друго при директен контакт или през пореста преграда. Речник на чужди думи. Комлев Н.Г.,…… Речник на чужди думи на руския език

    Дифузия- е проникването в средата на частици от едно вещество на частици от друго вещество, което възниква в резултат на топлинно движение в посока на намаляване на концентрацията на друго вещество. [Blum E.E. Речник на основните металургични термини. Екатеринбург… Енциклопедия на термини, дефиниции и обяснения на строителни материали

    Съвременна енциклопедия

    - (от лат. diffusio разпръскване, разпръскване), движение на частици от средата, водещо до пренос на материя и изравняване на концентрациите или до установяване на равновесно разпределение на концентрациите на частици от даден тип в средата. В отсъствието на… … Голям енциклопедичен речник

    ДИФУЗИЯ, движението на вещество в смес от област с висока концентрация към област с ниска концентрация, причинено от произволно движение на отделни атоми или молекули. Дифузията спира, когато концентрационният градиент изчезне. Скорост… … Научно-технически енциклопедичен речник

    дифузия- и добре. дифузия ф., нем. Дифузия лат. diffusio разпространение, разпространение. Взаимно проникване на съседни вещества едно в друго поради термичното движение на молекули и атоми. Дифузия на газове, течности. БАН 2. || транс. Те… … Исторически речник на галицизмите на руския език

    Дифузия- (от лат. diffusio разпределение, разпръскване, разпръскване), движението на частиците на средата, водещо до пренасяне на материята и изравняване на концентрациите или установяване на тяхното равновесно разпределение. Дифузията обикновено се определя от топлинно движение ... ... Илюстриран енциклопедичен речник

    Движението на частиците в посока на намаляване на тяхната концентрация, поради термично движение. Г. води до изравняване на концентрациите на дифузиращото вещество и равномерно запълване на обема с частици. Геологическа енциклопедия

Текстът на творбата е поставен без изображения и формули.
Пълната версия на работата е налична в раздела „Данни файлове“ в PDF формат

Въведение

Уместността на работата.Дифузията е фундаментален феномен на природата. Той е в основата на трансформациите на материята и енергията. Неговите прояви се осъществяват на всички нива на организация на природните системи на нашата планета, като се започне от нивото на елементарните частици, атоми и молекули и се стигне до геосферата. Той се използва широко в инженерството Ежедневието.

Същността на дифузията е движението на частици от средата, водещо до пренос на вещества и изравняване на концентрациите или до установяване на равновесно разпределение на частиците от даден тип в средата. Дифузията на молекулите и атомите се дължи на тяхното термично движение.

Дифузията също е основен процес, който е в основата на функционирането на живите системи на всяко ниво на организация, от нивото на елементарните частици (електронна дифузия) до биосферно ниво (циркулация на вещества в биосферата).

Той играе огромна роля в природата, в човешкия живот и в технологиите. Дифузионните процеси могат да имат както положителни, така и отрицателни ефекти върху живота на хората и животните. Пример за положително въздействие е поддържането на хомогенен състав на атмосферния въздух близо до земната повърхност. Дифузията играе важна роля в различни области на науката и технологиите, в процесите, протичащи в живата и неживата природа. Влияе върху хода на химичните реакции.

С участието на дифузия или при нарушаване и изменение на този процес могат да възникнат негативни явления в природата и човешкия живот, като екстензивно замърсяване на околната среда с продукти на човешкия технически прогрес.

Обективен:Да се ​​изследват особеностите на дифузията в газове, течности и твърди тела и да се установи използването на дифузията от човека и проявата на дифузия в природата, да се разгледа влиянието на дифузионните процеси върху екологичното равновесие в природата и влиянието на човека върху дифузията процеси.

Същност на дифузията

Демонстрира дифузия на газове чрез пръскане на дезодорант в ъгъла на класната стая. Разпространението на миризмата се обяснява с движението на молекулите. Това движение е непрекъснато и хаотично. Сблъсквайки се с молекулите на газовете, които съставляват въздуха, молекулите на дезодоранта многократно променят посоката на движението си и, движейки се на случаен принцип, се разпръскват из стаята.

Процесът на проникване на частици (молекули, атоми, йони) на едно вещество между частици на друго вещество поради хаотично движение се нарича дифузия(от лат. diffusio - разпръскване, разпръскване, разпръскване). Така дифузията е резултат от хаотичното движение на всички частици материя, от всяко механично действие.

Движението на частиците по време на дифузия е напълно произволно, всички посоки на изместване са еднакво вероятни,

Тъй като частиците се движат в газове, течности и твърди тела, в тези вещества е възможна дифузия. Дифузията е пренос на вещество поради спонтанно подравняване на нехомогенна концентрация на атоми или молекули от различен тип. Ако в съда се пуснат порции от различни газове, след известно време всички газове се смесват равномерно: броят на молекулите от всеки тип на единица обем на съда става постоянен, концентрацията се изравнява.Дифузията се обяснява по следния начин. Първо, между двете тела, интерфейсът между двете среди е ясно видим (фиг. 1а). След това, поради тяхното движение, отделни частици от вещества, разположени в близост до границата, обменят места.

Границата между веществата се размива (фиг. 1б). Прониквайки между частиците на друго вещество, частиците на първото започват да си разменят местата с частиците на второто, които са във все по-дълбоки слоеве. Интерфейсът между веществата става още по-неясно. Поради непрекъснатото и произволно движение на частиците този процес в крайна сметка води до факта, че разтворът в съда става хомогенен (фиг. 1в).

Фиг. 1. Обяснение на явлението дифузия.

Дифузия в природата

С помощта на дифузия във въздуха се разпространяват различни газообразни вещества: например димът от пожар се разпространява на големи разстояния.

Резултатът от това явление може да бъде изравняването на температурата в помещението по време на вентилация. По същия начин се получава замърсяване на въздуха с вредни промишлени продукти и отработени газове на превозни средства. Природният горим газ, който използваме у дома, е без цвят и мирис. В случай на теч е невъзможно да го забележите, следователно в разпределителните станции газът се смесва със специално вещество, което има остра, неприятна миризма, която лесно се усеща от човек.

Поради явлението дифузия, долният слой на атмосферата - тропосферата - се състои от смес от газове: азот, кислород, въглероден двуокиси водна пара. При липса на дифузия стратификацията ще се случи под действието на гравитацията: на дъното ще има слой тежък въглероден диоксид, над него - кислород, отгоре - азот - инертни газове.

На небето също наблюдаваме това явление. Разпръснатите облаци също са пример за дифузия и как точно Ф. Тютчев каза за това: „Облаците се топят в небето...“

В течности дифузията протича по-бавно, отколкото в газовете, но този процес може да се ускори чрез нагряване. Например, за да се маринова бързо краставиците, те се заливат с гореща саламура. Знаем, че захарта се разтваря по-бавно в студения чай, отколкото в горещия.

През лятото, гледайки мравките, винаги си мислех как те, в огромния за тях свят, намират пътя към дома. Оказва се, че тази загадка се отваря и от явлението дифузия. Мравките маркират пътя си с капчици миризлива течност.

Благодарение на дифузията насекомите намират храната си. Пеперудите, пърхащи между растенията, винаги намират пътя към красиво цвете. Пчелите, като открият сладък предмет, го щурмуват с рояка си.

И растението расте, цъфти и за тях, благодарение на дифузията. В крайна сметка казваме, че растението диша и издишва въздух, пие вода и получава различни микродобавки от почвата.

Месоядните също намират плячката си чрез дифузия. Акулите усещат миризма на кръв на разстояние от няколко километра, както и риба пирана.

Екологията на околната среда се влошава поради емисиите в атмосферата, във водите на химически и други вредни вещества и всичко това се разпространява и замърсява огромни територии. Но дърветата отделят кислород и абсорбират въглероден диоксид чрез дифузия.

Смесването се основава на принципа на дифузия прясна водасъс сол при вливането на реките в морето. Дифузията на разтвори на различни соли в почвата допринася за нормалното хранене на растенията.

Във всички дадени примери наблюдаваме взаимното проникване на молекули на веществата, т.е. дифузия. Много физиологични процеси в човешкото и животинското тяло се основават на този процес: като дишане, усвояване и т. н. Като цяло дифузията е от голямо значение в природата, но това явление е вредно и по отношение на замърсяването на околната среда.

2.1 Дифузия в растителния свят

К.А. Тимирязев каза: „Независимо дали говорим за хранене на корена поради вещества в почвата, дали говорим за въздушно хранене на листата поради атмосферата или за хранене на един орган поради друг, съседен, навсякъде ще прибягват до същите причини за обяснение. : дифузия".

Всъщност ролята на дифузията е много важна в растителния свят. Например, голямото развитие на листната корона на дърветата се обяснява с факта, че дифузионният обмен през повърхността на листата изпълнява не само функцията на дишане, но и отчасти на хранене. В момента широко се практикува листната подкормка на овощните дървета чрез пръскане на короните им.

Дифузните процеси играят важна роля в снабдяването на естествените водни тела и аквариуми с кислород. Кислородът навлиза в по-дълбоките слоеве на водата в застоялите води поради дифузия през свободната им повърхност. Следователно всякакви ограничения върху свободната повърхност на водата са нежелателни. Така, например, листата или патицата, покриващи повърхността на водата, могат напълно да спрат достъпа на кислород до водата и да доведат до смъртта на нейните жители. По същата причина съдовете с тесно гърло не са подходящи за използване като аквариум.

В процеса на метаболизма, когато сложните хранителни вещества или техните елементи се разграждат на по-прости, се освобождава необходимата за живота на тялото енергия.

2.2 Ролята на дифузията в храненето на растенията.

Основната роля в дифузионните процеси в живите организми играят клетъчните мембрани, които имат селективна пропускливост. Преминаването на вещества през мембраната зависи от:

Размери на молекулите;

Електрически заряд;

От наличието и броя на водните молекули;

От разтворимостта на тези частици в мазнини;

От структурата на мембраната.

Има две форми на разпространение: а) диализае дифузията на молекулите на разтвореното вещество; б) осмозае дифузия на разтворител през полупропусклива мембрана. Почвените разтвори съдържат минерални соли и органични съединения. Водата от почвата навлиза в растението чрез осмоза през полупропускливите мембрани на кореновите власинки. Концентрацията на вода в почвата е по-висока, отколкото вътре в кореновите власинки, така че има дифузия от зоната с по-висока концентрация към зоната с по-ниска концентрация. Тогава концентрацията на вода в тези клетки става по-висока, отколкото в горните – възниква кореново налягане, което води до възходящ поток на сок през корените и стъблото, а загубата на вода от листата осигурява по-нататъшно усвояване на водата.

Минералните вещества постъпват в растението: а) чрез дифузия; б) понякога чрез активно пренасяне срещу градиента на концентрацията, придружено от консумация на енергия. Също така има тургор наляганее натискът, упражняван от съдържанието на клетката върху клетъчна стена. Почти винаги е по-ниско от осмотичното налягане на соковата клетка, т.к. навън не е чиста вода, а физиологичен разтвор. Стойност на тургорното налягане:

Запазване на формата на растителен организъм;

Осигуряване на растеж на млади растителни клетки;

Запазване на еластичността на растенията (демонстрация на растения от кактуси и алое);

Оформяне при липса на подсилваща тъкан (демонстрация на домат);

Приложение на дифузията в медицината.

Преди повече от 30 години немският лекар Уилям Колф използва апарата за "изкуствен бъбрек". Оттогава се използва: за спешна хронична помощ при остра интоксикация; за подготовка на пациенти с хронична бъбречна недостатъчност за бъбречна трансплантация; за дългосрочно (10-15 години) поддържане на живота на пациенти с хронично бъбречно заболяване.

Използването на устройството "изкуствен бъбрек" се превръща в по-скоро терапевтична процедура, устройството се използва както в клиниката, така и у дома. С помощта на апарата реципиентът е подготвен за първата в света успешна трансплантация на бъбрек, извършена през 1965 г. от акад. Б.В. Петровски.

Уредът представлява хемодиализатор, в който кръвта е в контакт с физиологичен разтвор през полупропусклива мембрана. Поради разликата в осмотичните налягания, йони и молекули на метаболитните продукти (урея, пикочна киселина), както и различни токсични вещества, които трябва да бъдат отстранени от тялото, преминават през мембраната от кръвта във физиологичния разтвор. Апаратът представлява система от плоски канали, разделени от тънки целофанови мембрани, през които кръвта и диализатът бавно се движат в обратни потоци - физиологичен разтвор, обогатен с газова смес CO 2 + O 2. Устройството се свързва към кръвоносната система на пациента с помощта на катетри вмъкнат в диализата) и улнарната (изходна) вена. Диализата продължава 4-6 ч. Така се постига пречистване на кръвта от азотни отпадъци при недостатъчна бъбречна функция, т.е. химията на кръвта се регулира.

Учител по биология:Следното съобщение ще ви помогне да разберете и разберете формите на дифузия, осмоза и диализа.

Приложение на дифузията в технологиите и в ежедневието

Дифузията намира широко приложение в индустрията и ежедневието. Дифузионното заваряване на метали се основава на явлението дифузия. Методът на дифузионно заваряване без използване на спойки, електроди и флюсове свързва метали, неметали, метали и неметали, пластмаси. Частите се поставят в затворена заваръчна камера със силен вакуум, изстискват се и се нагряват до 800 градуса. В този случай се получава интензивна взаимна дифузия на атоми в повърхностните слоеве на контактуващите материали. Дифузионното заваряване се използва главно в електронната и полупроводниковата промишленост, прецизното инженерство.

За извличане на разтворими вещества от твърд смлян материал се използва дифузионен апарат. Такива апарати се използват главно в производството на захарно цвекло, където се използват за получаване на захарен сок от цвекло, загрят заедно с вода.

Съществена роля в работата на ядрените реактори играе неутронната дифузия, тоест разпространението на неутрони в материята, придружено от многократна промяна в посоката и скоростта на тяхното движение в резултат на сблъсъци с атомни ядра. Дифузията на неутрони в среда е подобна на дифузията на атоми и молекули в газове и се подчинява на същите закони.

В резултат на дифузията на носителите в полупроводниците възниква електрически ток.Движението на носителите на заряд в полупроводниците се дължи на нехомогенността на тяхната концентрация. За да се създаде, например, полупроводников диод, индият се разтопява в една от повърхностите на германия. Поради дифузията на индиевите атоми дълбоко в монокристала на германия, в него се образува p-n преход, през който може да протича значителен ток с минимално съпротивление.

Феноменът дифузия се основава на процеса на метализация - покриване на повърхността на изделие със слой от метал или сплав, за да му се придадат физични, химични и механични свойства, различни от свойствата на метализирания материал. Използва се за защита на продуктите от корозия, износване, увеличаване на контактната електрическа проводимост, за декоративни цели, например, карбуризирането се използва за повишаване на твърдостта и топлоустойчивостта на стоманените части. Състои се във факта, че стоманените части се поставят в кутия с графитен прах, която се монтира в термична пещ. Поради дифузията въглеродните атоми проникват в повърхностния слой на частите. Дълбочината на проникване зависи от температурата и времето на излагане на частите в термичната пещ.

Човешкото влияние върху хода на дифузията в природата.

За съжаление, в резултат на развитието на човешката цивилизация се наблюдава негативно въздействие върху природата и протичащите в нея процеси. Процесът на дифузия играе важна роля в замърсяването на реки, морета и океани. Например, можете да сте сигурни, че детергентите, източени в канализацията, например в Одеса, ще се озоват край бреговете на Турция поради дифузия и съществуващи течения. Годишното заустване на промишлени и битови отпадъчни води в света се оценява на десетки трилиони тона. Пример за отрицателното въздействие на човека върху процесите на дифузия в природата са мащабни аварии, възникнали в басейните на различни водни обекти. В резултат на това явление маслото и продуктите от неговата преработка се разпространяват по повърхността на водата и в резултат на това се нарушават дифузионните процеси, например: кислородът не влиза във водния стълб и рибите умират без кислород.

Поради явлението дифузия въздухът се замърсява с отпадъци от различни фабрики, поради което вредните човешки отпадъци проникват в почвата, водата и след това оказват вредно въздействие върху живота и функционирането на животните и растенията. Увеличава се площта на земите, замърсени с емисии от промишлени предприятия и др. Над 2000 хектара земя са заети от сметища за промишлени и битови отпадъци. Един от трудни за решаване в момента проблеми е въпросът за изхвърлянето на промишлени отпадъци, включително токсични.

Неотложен проблем е замърсяването на въздуха с отработени газове, продукти от преработката на вредни вещества, отделяни в атмосферата от различни фабрики. Комините на предприятията отделят въглероден диоксид, азотни оксиди и сяра в атмосферата. В момента общото количество газови емисии в атмосферата надхвърля 40 милиарда тона годишно. Излишъкът от въглероден диоксид в атмосферата е опасен за живия свят на Земята, нарушава въглеродния цикъл в природата и води до образуването на киселинни дъждове. Процесът на дифузия играе важна роля в замърсяването на реки, морета и океани. Годишното заустване на промишлени и битови отпадъчни води в света е приблизително 10 трилиона тона.

Някои медицински проучвания показват връзка между честотата на дихателната система и горните дихателни пътища и състоянието на въздуха. Съществува пряка връзка между индикатора за нивото на респираторни заболявания и обема на емисиите на вредни вещества в атмосферата. Тези примери за дифузия имат пагубен ефект върху различни процеси, протичащи в природата.

Замърсяването на водните обекти води до факта, че животът в тях изчезва, а водата, използвана за пиене, трябва да се пречиства, което е много скъпо. Освен това в замърсена вода протичат химични реакции с отделяне на топлина. Температурата на водата се повишава, докато съдържанието на кислород във водата намалява, което е лошо за водните организми. Поради повишаването на температурата на водата, много реки сега не замръзват през зимата. За намаляване на емисиите на вредни газове от промишлени тръби, тръби на топлоелектрически централи се монтират специални филтри. Такива филтри се монтират например в ТЕЦ в Ленински район на Челябинск, но инсталирането им е много скъпо. За да се предотврати замърсяването на водните тела, е необходимо да се гарантира, че боклукът, хранителните отпадъци, оборският тор, различни видовехимикали.

Имайки в предвид глобално затопляне, важно е да се изследва промяната в скоростта на дифузия в зависимост от повишаването на температурата на околната среда.

Експериментална част.

аз преживявам. Наблюдение на проникването на частици от едно вещество между молекулите на друго вещество .

Цел : изследват дифузията на твърдите вещества и правят заключение за скоростта на дифузия.

Устройства и материали : желатин, калиев перманганат, меден сулфат, паничка на Петрия, пинсета, нагревател.

:

Желатинът служи като твърд разтвор. За да приготвите разтвора, е необходимо да потопите 1 супена лъжица желатин в студена вода за 2 часа, така че прахът да набъбне, след това загрейте сместа и разтворете желатина без да кипи, след което го изсипете в съд на Петрия (фиг. 3). ). Когато желатинът се охлади, в средата, с бързо движение, в едната чаша с пинсета се вкарва кристал калиев перманганат, а в другата меден сулфат.И сега можем да наблюдаваме резултата от дифузията.

Тук наблюдавахме проникването на частици от калиев перманганат и меден сулфат между желатиновите молекули. След 24 часа не се наблюдава дифузия на калиев перманганат (фиг. 4), тъй като калиевият перманганат е силен окислител.

По този начин дифузията в твърдите вещества протича по-бавно. Ако силни окислители попаднат в околната среда, те водят до нейното унищожаване.

II опит. Наблюдение на разтварянето на парчета гваш във вода, при постоянна температура (при t = 22 ° C)

Те взеха парче портокалов гваш и съд с чиста вода с температура 22 ° C. Те сложиха парче гваш в съда (фиг. 1) и започнаха да наблюдават какво се случва. След 10 минути водата в съда започва да се превръща в цвета на гваш (твърда) (фиг. 2). Водата е добър разтворител. Под действието на водните молекули връзките между молекулите на гвашовите твърди вещества се разрушават. Изминаха 25 минути от началото на експеримента. Цветът на водата става по-интензивен (фиг. 3). Молекулите на водата проникват между молекулите на гваша, нарушавайки силите на привличане. От началото на експеримента са изминали 45 минути (фиг. 4). Едновременно със силите на привличане между молекулите започват да действат и отблъскващите сили и в резултат на това кристалната решетка на твърдо вещество (гваш) се разрушава. Процесът на разтваряне на гваш приключи. Продължителността на експеримента е 2 часа 50 минути. Водата беше изцяло боядисана в цвета на гваш.

По този начин явлението дифузия е дълъг процес, който води до разтваряне на твърди вещества.

W опит.Изследване на зависимостта на скоростта на дифузия от температурата и проникването в храната.

Цел : проучете как температурата влияе върху скоростта на дифузия.

Устройства и материали : термометри - 2 бр, часовник - 1 бр, стъкло - 1 бр, йод, картофи, магнитна бъркалка.

Описание на опита и резултатите : взеха чаша, сложиха йод в нея и затвориха чашата с наполовина нарязани картофи при t = 22 ° C. След 15 минути от началото на експеримента процесът на дифузия не е активен. Започва процеса на нагряване след 4 минути. Процесът на дифузия започва, след 1 минута виждаме проникването на йод в картофа, след 2 минути.

От този опит може да се заключи, че скоростта на дифузия се влияе от температурата: колкото по-висока е температурата, толкова по-висока е скоростта на дифузия, което се отразява негативно на храната.

По този начин въздухът се замърсява с отпадъци от различни фабрики, отработените газове на превозните средства проникват в храната и след това оказват вредно въздействие върху живота и функционирането на хората, животните и растенията.

IV опит.Изследване на зависимостта на скоростта на дифузия на газообразни вещества във вода при постоянна температура

Цел : да изследва скоростта на дифузия на газообразни вещества във вода при постоянна температура и да направи заключение за скоростта на дифузия.

Устройства и материали : термометри - 1 бр, часовник - 1 бр, колба - 1 бр, вода, йод.

Описание на опита и резултатите : вода със същата маса и същата температура (22 ° C) се излива в колбата, след което растително масло (5 ml) се излива в друга колба. Растителното масло в нашия опит имитира масло. Колбите бяха покрити с лепяща лента с йод, залепен към нея. Наблюдението е направено след 45 минути.

Водата, покрита с филм от растително масло, е много слабо оцветена, може да се прецени, че е по-трудно за молекулите на кислорода да проникнат във водата: рибите и другите водни обитатели нямат кислород и дори могат да умрат.

Заключение : наличието на различни вещества на повърхността на водата нарушава дифузионните процеси и може да доведе до нежелани последици за околната среда.

Заключение

Виждаме колко голямо е значението на дифузията в неживата природа и съществуването на живи организми би било невъзможно, ако това явление не съществуваше. За съжаление трябва да се справим с негативното проявление на това явление, но има много повече положителни фактори и затова говорим за голямото значение на дифузията в природата.

Природата широко използва възможностите, присъщи на процеса на дифузионно проникване, играе важна роля в усвояването на хранителните вещества и оксигенацията на кръвта. В пламъците на Слънцето, в живота и смъртта на далечните звезди, във въздуха, който дишаме, навсякъде виждаме проявлението на всемогъщата и всеобща дифузия.

По този начин дифузията е от голямо значение в жизнените процеси на хората, животните и растенията. Поради дифузията кислородът от белите дробове прониква в човешката кръв, а от кръвта - в тъканите. Но, за съжаление, в резултат на своята дейност хората често оказват отрицателно въздействие върху естествените процеси в природата.

Изучавайки дифузията, нейната роля в екологичния баланс на природата и факторите, влияещи на нейното протичане в природата, стигнах до извода, че е необходимо да се привлече общественото внимание към проблемите на околната среда.

литература

Алексеев С.В., Груздева М.В., Муравьов А.Г., Гущина Е.В. Работилница по екология. М. АО МДС, 1996г

Илченко В.Р. Кръстопът на физиката, химията и биологията. М: "Просвещение", 1986 г.

Кирилова И.Г. Книга за четене по физика. М. "Просвещение", 1986г

Peryshkin A.V. Учебник по физика 7 клас. М. "Просвещение", 2005г

Прохоров A.M. Физически енциклопедичен речник. 1995 г

Риженков A.P. Физика. Лице. Заобикаляща среда. М: Просвещение, 1996

Чуянов В.А. Енциклопедичен речник на млад физик. 1999 г

Шахмаев Н. М. и др. Физика 7. М.: Мнемозина, 2007.

Енциклопедия за деца.V.19. Екология: В 33 тома / гл. изд. Володин В. А. - М.: Аванта +, 2004 - 448 с.