Դիֆուզիոն բառի սահմանումը կենսաբանության մեջ. Դիֆուզիոն վերքերի բուժման կենսաբանության մեջ. Դիֆուզիոն բույսերի աշխարհում

Վ դպրոցական ծրագիրՖիզիկայի դասընթացում (մոտավորապես յոթերորդ դասարանում) ուսանողները կսովորեն, որ դիֆուզիան գործընթաց է, որը մի նյութի մասնիկների փոխադարձ ներթափանցումն է մեկ այլ նյութի մասնիկների միջև, որի արդյունքում կոնցենտրացիաները հավասարվում են ամբողջ զբաղեցրած ծավալում: Սա բավականին դժվար հասկանալի սահմանում է։ Հասկանալու համար, թե ինչ է պարզ դիֆուզիան, դիֆուզիայի օրենքը, դրա հավասարումը, անհրաժեշտ է մանրամասն ուսումնասիրել այս հարցերի վերաբերյալ նյութերը։ Այնուամենայնիվ, եթե մարդուն բավարար է ընդհանուր գաղափարը, ապա ստորև բերված տվյալները կօգնեն ստանալ տարրական գիտելիքներ։

Ֆիզիկական երևույթ - ինչ է դա

Քանի որ շատերը շփոթում են կամ ընդհանրապես չգիտեն, թե ինչ է ֆիզիկական երևույթը և ինչով է այն տարբերվում քիմիականից, ինչպես նաև, թե ինչ երևույթների է պատկանում դիֆուզիան, պետք է հասկանալ, թե ինչ է ֆիզիկական երևույթը։ Այսպիսով, ինչպես բոլորը գիտեն, ֆիզիկան բնագիտության ոլորտին պատկանող անկախ գիտություն է, որն ուսումնասիրում է նյութի կառուցվածքի և շարժման ընդհանուր բնական օրենքները, ինչպես նաև ուսումնասիրում է հենց նյութը։ Ըստ այդմ՝ ֆիզիկական երեւույթն այնպիսի երեւույթ է, որի արդյունքում նոր նյութեր չեն առաջանում, այլ միայն նյութի կառուցվածքի փոփոխություն է տեղի ունենում։ Ֆիզիկական երևույթի և քիմիականի տարբերությունը հենց նրանում է, որ արդյունքում նոր նյութեր չեն ստացվում։ Այսպիսով, դիֆուզիան ֆիզիկական երևույթ է։

Դիֆուզիոն տերմինի սահմանումը

Ինչպես գիտեք, հայեցակարգի շատ ձևակերպումներ կարող են լինել, բայց ընդհանուր իմաստը չպետք է փոխվի։ Եվ դիֆուզիան բացառություն չէ: Ընդհանրացված սահմանումը հետևյալն է. դիֆուզիան ֆիզիկական երևույթ է, որը երկու կամ ավելի նյութերի մասնիկների (մոլեկուլների, ատոմների) փոխադարձ ներթափանցումն է մինչև այդ նյութերի զբաղեցրած ամբողջ ծավալի վրա հավասարաչափ բաշխումը։ Դիֆուզիայի արդյունքում նոր նյութեր չեն առաջանում, հետևաբար դա հենց ֆիզիկական երևույթ է։ Պարզ դիֆուզիան կոչվում է դիֆուզիա, որի արդյունքում մասնիկները ամենաբարձր կոնցենտրացիայի շրջանից տեղափոխվում են ավելի ցածր կոնցենտրացիայի շրջան, ինչը պայմանավորված է մասնիկների ջերմային (քաոսային, բրոունյան) շարժումով։ Այլ կերպ ասած, դիֆուզիան տարբեր նյութերի մասնիկների խառնման գործընթաց է, և մասնիկները հավասարաչափ բաշխվում են ամբողջ ծավալով։ Սա շատ պարզեցված սահմանում է, բայց առավել հասկանալի։

Դիֆուզիայի տեսակները

Դիֆուզիան կարող է ֆիքսվել ինչպես գազային և հեղուկ, այնպես էլ պինդ նյութերը դիտարկելիս։ Հետևաբար, այն ներառում է մի քանի տեսակներ.

• Քվանտային դիֆուզիան մասնիկների կամ կետային թերությունների (նյութի բյուրեղային ցանցի տեղային խանգարումներ) դիֆուզիայի գործընթացն է, որն իրականացվում է պինդ մարմիններում։ Տեղական խախտումները խախտումներ են բյուրեղային ցանցի որոշակի կետում:

• Կոլոիդային - դիֆուզիոն, որը տեղի է ունենում կոլոիդային համակարգի ողջ ծավալով: Կոլոիդային համակարգը միջավայր է, որի մեջ բաշխված են մասնիկներ, փուչիկները, մեկ այլ միջավայրի կաթիլները, որոնք տարբերվում են ագրեգատային վիճակով և կազմով առաջինից։ Նման համակարգերը, ինչպես նաև դրանցում տեղի ունեցող գործընթացները մանրամասն ուսումնասիրվում են կոլոիդների քիմիայի ընթացքում։
• Կոնվեկտիվ - մեկ նյութի միկրոմասնիկների փոխանցում միջավայրի մակրոմասնիկներով: Ֆիզիկայի հատուկ ճյուղ, որը կոչվում է հիդրոդինամիկա, զբաղվում է շարունակական միջավայրերի շարժման ուսումնասիրությամբ։ Այնտեղից կարող եք գիտելիքներ ստանալ հոսքի վիճակների մասին:
• Տուրբուլենտ դիֆուզիոն մի նյութ մյուսին տեղափոխելու գործընթացն է՝ երկրորդ նյութի տուրբուլենտ շարժման պատճառով (բնորոշ գազերի և հեղուկների համար)։

Հաստատվում է այն պնդումը, որ դիֆուզիոն կարող է տեղի ունենալ ինչպես գազերում, այնպես էլ հեղուկներում, և պինդ մարմիններում։

Ի՞նչ է Ֆիկի օրենքը:

Գերմանացի գիտնական, ֆիզիկոս Ֆիկը եզրակացրեց մի օրենք, որը ցույց է տալիս մասնիկների հոսքի խտության կախվածությունը մեկ տարածքի միջով նյութի կոնցենտրացիայի փոփոխությունից մեկ միավորի երկարության վրա: Այս օրենքը դիֆուզիայի օրենքն է։ Օրենքը կարող է ձևակերպվել հետևյալ կերպ. մասնիկների հոսքը, որն ուղղված է առանցքի երկայնքով, համամասնական է մասնիկների քանակի ածանցյալին այն առանցքի երկայնքով գծագրված փոփոխականի նկատմամբ, որի նկատմամբ մասնիկների հոսքի ուղղությունն է։ որոշված. Այլ կերպ ասած, առանցքի ուղղությամբ շարժվող մասնիկների հոսքը համեմատական ​​է մասնիկների քանակի ածանցյալին փոփոխականի նկատմամբ, որը գծագրված է նույն առանցքի երկայնքով, ինչ հոսքը: Ֆիկի օրենքը թույլ է տալիս նկարագրել նյութի փոխանցման գործընթացը ժամանակի և տարածության մեջ։

Դիֆուզիոն հավասարում

Երբ նյութում առկա են հոսքեր, նյութն ինքնին վերաբաշխվում է տարածության մեջ: Այս առումով կան մի քանի հավասարումներ, որոնք նկարագրում են այս վերաբաշխման գործընթացը մակրոսկոպիկ տեսանկյունից: Դիֆուզիայի հավասարումը դիֆերենցիալ է: Այն բխում է նյութի փոխանցման ընդհանուր հավասարումից, որը կոչվում է նաև շարունակականության հավասարում։ Դիֆուզիայի առկայության դեպքում օգտագործվում է Ֆիկի օրենքը, որը նկարագրված է վերևում։ Հավասարումն ունի հետևյալ ձևը.

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

Դիֆուզիոն մեթոդներ

Վերջին տարիներին լայնորեն կիրառվում է դիֆուզիոն մեթոդը, ավելի ճիշտ՝ պինդ նյութերում դրա իրականացման եղանակը։ Դա պայմանավորված է մեթոդի առավելություններով, որոնցից մեկն օգտագործվող սարքավորումների պարզությունն է և բուն գործընթացը: Պինդ աղբյուրներից դիֆուզիոն մեթոդի էությունը կիսահաղորդիչների վրա մեկ կամ մի քանի տարրերով լցոնված թաղանթների նստեցումն է։ Բացի պինդ աղբյուրի մեթոդից, դիֆուզիայի իրականացման մի քանի այլ մեթոդներ կան.

• փակ ծավալով (ամպուլային մեթոդ): Նվազագույն թունավորությունը մեթոդի առավելությունն է, բայց դրա բարձր արժեքը, ամպուլի միանգամյա օգտագործման պատճառով, էական թերություն է.
• բաց ծավալով (ջերմային դիֆուզիոն)։ Բացառված է բարձր ջերմաստիճանի պատճառով բազմաթիվ տարրերի օգտագործման հնարավորությունը, ինչպես նաև կողային դիֆուզիան այս մեթոդի մեծ թերություններն են.
• մասամբ փակ ծավալով (տուփի մեթոդ)։ Սա միջանկյալ մեթոդ է վերը նկարագրված երկուսի միջև:

Դիֆուզիայի մեթոդների և առանձնահատկությունների մասին ավելին իմանալու համար անհրաժեշտ է ուսումնասիրել լրացուցիչ գրականություն՝ նվիրված հատուկ այս խնդիրներին:

Հոդվածում ցուցադրվում է ցրված պրոցեսների դերը ավանդական ձևով և հեղինակների առաջարկած վերքերի մեջ։ Տեսականորեն հիմնավորել է վերքերի ցրված պրոցեսների բարելավումը ապարատային մեթոդով բուժման մեջ։

Տարբեր էթոլոգիաների վերքերի բուժման հիմնախնդիրը բժշկության այն հիմնական ճյուղերից մեկն է, որը ներկայումս չի կորցրել իր նշանակությունը։ Այս պաթոլոգիայի բուժումը հնարավորինս կարճ ժամանակում առանց թարախային բարդությունների հնարավոր է միայն բուժհաստատությունների բավարար ապահովմամբ ժամանակակից արդյունավետ վերքերի բուժման դեղամիջոցներով:

Վերքի գործընթացում մարմնի տեղական և ընդհանուր ռեակցիան ուղղակիորեն կախված է հյուսվածքների և օրգանների վնասման ծանրությունից և բնութագրերից: Վերականգնման գործընթացների ընթացքում տեղական և ընդհանուր ռեակտիվ գործընթացները ուղղակի և հակադարձ կապի մեջ են՝ փոխկապակցված և փոխադարձ ազդեցությամբ: Վերքերի բուժման հիմքը վերքի ընթացքի ընթացքը վերահսկելու կարողությունն է։ Այս խնդիրը մշտապես գտնվում է գիտնականների և գործող վիրաբույժների տեսադաշտում:

Վերքերի բուժման մեծ թվով օգտագործված մեթոդները պատկանում են դեղաբանական խմբին։ Միաժամանակ առաջարկվել են վերքերի բուժման մեծ թվով տեխնիկական սարքեր։ Այնուամենայնիվ, վերքերի կարման ամենատարածված մեթոդը շրջանաձև ուղղահայաց կարն է:

Մարդու մաշկը, որը բաղկացած է կոլագենի սպիտակուցներից, իդեալական բնական թաղանթ է, որը կատարում է բազմաթիվ նյութափոխանակության և պաշտպանիչ գործառույթներ: Այս պրոցեսները հիմնականում պայմանավորված են դիֆուզիայից։ Դիֆուզիոն (լատիներեն diffusio - տարածում, տարածում), նյութի մասնիկների շարժման հետևանքով հարակից նյութերի փոխադարձ ներթափանցում։

Դիֆուզիան մոլեկուլային մակարդակի գործընթաց է և որոշվում է առանձին մոլեկուլների շարժման պատահական բնույթով: Հետևաբար, դիֆուզիայի արագությունը համաչափ է մոլեկուլների միջին արագությանը: Դիֆուզիան տեղի է ունենում նյութի կոնցենտրացիայի նվազման ուղղությամբ և հանգեցնում է նյութի միատեսակ բաշխմանը նրա զբաղեցրած ամբողջ ծավալով (նյութի քիմիական ներուժի հավասարեցում):

Դիֆուզ պրոցեսների դերը վերքի պրոցեսի պաթոգենեզի և բուժման գործում շատ մեծ է։ Այսպես, օրինակ, մաշկի փոխպատվաստման ժամանակ փեղկերի հաստությունը հսկայական դեր է խաղում այրվածքների վերքերի բուժման գործում, քանի որ այն դրականորեն է ազդում պատվաստման և վերքի մակերեսի միջև ցրված գործընթացների վրա:

Սակայն վերքի մեջ ցրված պրոցեսների նշանակությունը գործնականում ուսումնասիրված չէ։ Վերքի եզրերը հաղորդիչ համակարգեր են, որոնցում ցրված գործընթացները պետք է տեղի ունենան նորմալ պայմաններում։ Այս գործընթացը սխեմատիկորեն ներկայացված է Նկար 1-ում:

Սխեմատիկ գծագրությունը ցույց է տալիս, որ Գոլիկով Ա.Ն.-ի դասակարգման համաձայն ավանդական շրջանաձև ուղղահայաց կարերով կարված վիրաբուժական վերքը (1), ունի որոշակի թերություններ: Վիրահատական ​​կարը (2), որը վերքի եզրերին մոտենալու միջոց է, ապահովում է հյուսվածքների ամբողջական իշեմիա (5), ինչը հանգեցնում է ցրված պրոցեսների անցման համար «լուռ տարածքների» ձևավորմանը, ինչը հանգեցնում է դեֆորմացիայի (4): ) դիֆուզիոն վեկտորի (3). Արդյունքում, ավանդաբար օգտագործվող վիրաբուժական կարը հանգեցնում է հյուսվածքային տարածքների արհեստական ​​ձևավորմանը, որոնք ներգրավված չեն վերականգնման գործընթացներում: Ընդ որում, անբարենպաստ դեպքերում այդ «հյուսվածքային արատները» հանդիսանում են վարակիչ պրոցեսի օջախների առաջացման աղբյուրներ։ Որովհետև, ի վերջո, սննդանյութերի, թթվածնի և այլնի հասանելիությունից զրկված հյուսվածքը դառնում է նեկրոտիկ, որն ավարտվում է սպիի ձևավորմամբ։ Հակառակ դեպքում բարենպաստ են նեկրոտիկ հյուսվածքային զանգվածները սնուցող միջավայրպաթոգենների համար.

Սարքավորման մեթոդի համար ձեռք է բերվել Ղազախստանի Հանրապետության մտավոր սեփականության ազգային ինստիտուտի 15.08.2007թ. թիվ 13864 անվտանգության փաստաթուղթը։ Առաջարկվող մեթոդի հիմնական սկզբունքը ֆիզիկական և մեխանիկական տեխնիկայի կիրառմամբ վերքերի եզրերի միմյանց նկատմամբ ամուր փակումն է: Վերքի եզրին կիրառվում է բավարար երկարության նեյլոնե ձկնորսական գիծ՝ ստեղծելով «կապակցական աղեղ», որն իր ծայրերով ամրացվում է հեղինակային դիզայնի ապարատի ծայրերին։

Հեղինակային ապարատը հավաքված տեսքով ունի շրջանակի ձև՝ քառանկյուն զուգահեռագծի տեսքով, որի կողքերը ձողեր են, իսկ ծայրերը՝ շարժական ձողեր, որոնք տեղակայված և ամրացված են ձողերի վրա երկու ընկույզներով՝ գնդերի երկու ծայրերում, Շարժական ձողերի վրա ձողերի համար փորվում են նույն տրամագծով անցքեր և ամրացնում թելերի կապանքները (նկ. 2):

վերականգնման գործընթացները. Ապարատի մեթոդի արդյունավետությունն ապացուցված է փորձարարական և կլինիկական եղանակով։

Այսպիսով, տեսականորեն առաջարկվել է առաջարկվող ապարատային մեթոդի արդյունավետության հիմնավորումը՝ համեմատած վերքերի կարման ավանդական մեթոդների հետ: Դա պայմանավորված է վերքի տարածքի վրա ճնշման ավելացմամբ, ինչը (շնորհիվ սարքի նախագծման առանձնահատկությունների) հանգեցնում է դիֆուզիոն արագության տեղական աճի:

գրականություն

1. Գոլիկով Ա.Ն. Կարերով փակված հատիկավոր վերքի բուժում. - Մոսկվա: 1951. - 160 էջ.
2. Waldorf H., Fewres J. Վերքերի բուժում // Adv. Դերմ. - 1995. No 10. - P. 77–96.
3. Աբատուրովա Է.Կ., Բայմատով Վ.Ն., Բատիրշինա Գ.Ի. Բիոստիմուլյատորների ազդեցությունը վերքի գործընթացի վրա // Մորֆոլոգիա. - 2002. - T. 121, No 2–3: – Ս.6.
4. Կոչնև Օ.Ս., Իզմաիլով Գ.Ս. Վերքերի կարման մեթոդներ. - Կազան: 1992. - 160 էջ.
5. Կիսելև Ս.Ի. Դոնորների մաշկի ռեսուրսների արժեքը խորը այրվածքներով հիվանդների ռացիոնալ վիրաբուժական մարտավարության ընտրության մեջ. Թեզի համառոտագիր. … Բժշկական գիտությունների թեկնածու. Ռյազան, 1971. 17 էջ.

Zharalardy emdeu կենսաբանության syndagy դիֆուզիոն

Տույին Makalada әdettegi әdіspen zhane maқala avtorlarymen ұsynylyp otyrғan ապարատներ аdіstің zhalalardy emdeudegі դիֆուզիոն պրոցեսոր turaly aitylgyn. Zharalarda diffusion of the processterdin apparatty adistin zhaksargany տեսություն zhuzinde daleldip korsetildі.

ԴԻՖՈՒԶԻԱ ՄԵՋԿԵՆՍԱԲԱՆՈՒԹՅՈՒՆԲուժում

ՎերացականՀոդվածում ներկայացված է ավանդական եղանակով կարված վերքերի ցրված պրոցեսների դերը և հեղինակների առաջարկած մեթոդը։ Վերքերի ցրված պրոցեսները տեսականորեն արդարացված են։

Էսիրկեպով Մ.Մ., Նուրմաշև Բ.Կ., Մուկանովա Ու.Ա.

Հարավային Ղազախստանի պետական ​​բժշկական ակադեմիա, Շիմքենթ

Դիֆուզիոն

Դիֆուզիայի օրինակ է գազերի (օրինակ՝ հոտերի տարածումը) կամ հեղուկների խառնումը (եթե թանաքը ջրի մեջ գցեք, որոշ ժամանակ անց հեղուկը միատեսակ գույն կստանա): Մեկ այլ օրինակ կապված է պինդ մարմնի հետ՝ հարակից մետաղների ատոմները խառնվում են շփման սահմանին։ Մասնիկների դիֆուզիան կարևոր դեր է խաղում պլազմայի ֆիզիկայում:

Սովորաբար, դիֆուզիոն հասկացվում է որպես նյութի տեղափոխմամբ ուղեկցվող գործընթացներ, սակայն երբեմն փոխանցման այլ գործընթացներ կոչվում են նաև դիֆուզիոն՝ ջերմային հաղորդունակություն, մածուցիկ շփում և այլն։

Դիֆուզիայի արագությունը կախված է բազմաթիվ գործոններից: Այսպիսով, մետաղյա ձողի դեպքում ջերմային դիֆուզիան տեղի է ունենում շատ արագ։ Եթե ​​ձողը պատրաստված է սինթետիկ նյութից, ջերմային դիֆուզիան դանդաղ է ընթանում: Ընդհանուր դեպքում մոլեկուլների դիֆուզիան էլ ավելի դանդաղ է ընթանում։ Օրինակ, եթե շաքարավազի մի կտոր իջեցնեն մի բաժակ ջրի հատակը, և ջուրը չխառնվի, մի քանի շաբաթ կպահանջվի, մինչև լուծույթը միատարր դառնա։ Նույնիսկ ավելի դանդաղ է մի պինդ նյութի տարածումը մյուսի մեջ: Օրինակ, եթե պղինձը պատված է ոսկով, ապա տեղի կունենա ոսկու տարածում պղնձի մեջ, բայց նորմալ պայմաններում (սենյակային ջերմաստիճան և մթնոլորտային ճնշում) ոսկի կրող շերտը կհասնի մի քանի միկրոն հաստության միայն մի քանի հազար տարի հետո:

Դիֆուզիոն պրոցեսների քանակական նկարագրությունը տվել է գերմանացի ֆիզիոլոգ Ա. Ֆիկը ( Անգլերեն) 1855 թ

ընդհանուր նկարագրությունը

Դիֆուզիայի բոլոր տեսակները ենթարկվում են նույն օրենքներին: Դիֆուզիայի արագությունը համաչափ է նմուշի խաչմերուկի տարածքին, ինչպես նաև կոնցենտրացիաների, ջերմաստիճանների կամ լիցքերի տարբերությանը (այս պարամետրերի համեմատաբար փոքր արժեքների դեպքում): Այսպիսով, ջերմությունը չորս անգամ ավելի արագ կանցնի երկու սանտիմետր տրամագծով ձողի միջով, քան մեկ սանտիմետր տրամագծով ձողի միջով: Այս ջերմությունը կտարածվի ավելի արագ, եթե ջերմաստիճանի տարբերությունը մեկ սանտիմետրի դիմաց 5°C-ի փոխարեն լինի 10°C: Դիֆուզիայի արագությունը նույնպես համաչափ է կոնկրետ նյութը բնութագրող պարամետրին: Ջերմային դիֆուզիայի դեպքում այս պարամետրը կոչվում է ջերմահաղորդություն, էլեկտրական լիցքերի հոսքի դեպքում՝ էլեկտրական հաղորդունակություն։ Տրված ժամանակում ցրվող նյութի քանակությունը և ցրող նյութի անցած տարածությունը համաչափ են դիֆուզիայի ժամանակի քառակուսի արմատին:

Դիֆուզիան մոլեկուլային մակարդակի գործընթաց է և որոշվում է առանձին մոլեկուլների շարժման պատահական բնույթով: Հետևաբար, դիֆուզիայի արագությունը համաչափ է մոլեկուլների միջին արագությանը: Գազերի դեպքում փոքր մոլեկուլների միջին արագությունն ավելի մեծ է, այն է՝ հակադարձ համեմատական ​​է մոլեկուլի զանգվածի քառակուսի արմատին և մեծանում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ։ Հաճախ հանդիպում են դիֆուզիոն պրոցեսներ պինդ մարմիններում բարձր ջերմաստիճաններում գործնական օգտագործում. Օրինակ, որոշ տեսակի կաթոդային ճառագայթների խողովակներ (CRTs) օգտագործում են մետաղական թորիում, որը ցրված է մետաղական վոլֆրամի միջով 2000°C ջերմաստիճանում:

Եթե ​​գազերի խառնուրդում մեկ մոլեկուլի զանգվածը չորս անգամ մեծ է մյուսից, ապա այդպիսի մոլեկուլը երկու անգամ ավելի դանդաղ է շարժվում՝ համեմատած մաքուր գազում իր շարժման հետ։ Համապատասխանաբար, դրա դիֆուզիայի արագությունը նույնպես ավելի ցածր է: Թեթև և ծանր մոլեկուլների միջև դիֆուզիոն արագությունների այս տարբերությունն օգտագործվում է տարբեր մոլեկուլային քաշ ունեցող նյութերը առանձնացնելու համար: Օրինակ է իզոտոպների տարանջատումը: Եթե ​​երկու իզոտոպ պարունակող գազն անցնում է ծակոտկեն թաղանթով, ապա ավելի թեթև իզոտոպներն ավելի արագ են թափանցում թաղանթ, քան ավելի ծանրները։ Ավելի լավ տարանջատման համար գործընթացն իրականացվում է մի քանի փուլով. Այս գործընթացը լայնորեն կիրառվել է ուրանի իզոտոպների առանձնացման համար (235 U-ի առանձնացում 238 U-ի մեծամասնությունից): Քանի որ տարանջատման այս մեթոդը էներգատար է, մշակվել են տարանջատման այլ, ավելի խնայող մեթոդներ: Օրինակ, լայնորեն զարգացած է ջերմային դիֆուզիայի օգտագործումը գազային միջավայրում։ Իզոտոպների խառնուրդ պարունակող գազը տեղադրվում է խցիկում, որտեղ պահպանվում է տարածական ջերմաստիճանի տարբերություն (գրադիենտ)։ Այս դեպքում ծանր իզոտոպները ժամանակի ընթացքում կենտրոնանում են ցուրտ տարածաշրջանում։

Ֆիկի հավասարումները

Թերմոդինամիկայի տեսանկյունից ցանկացած հարթեցման գործընթացի շարժիչ ներուժը էնտրոպիայի աճն է։ Մշտական ​​ճնշման և ջերմաստիճանի դեպքում նման ներուժի դերը խաղում է քիմիական ներուժը µ , առաջացնելով նյութի հոսքի պահպանումը։ Նյութի մասնիկների հոսքը համաչափ է պոտենցիալ գրադիենտին

~

Շատ գործնական դեպքերում կոնցենտրացիան օգտագործվում է քիմիական ներուժի փոխարեն Գ. Ուղղակի փոխարինում µ վրա ԳՍխալ է դառնում բարձր կոնցենտրացիաների դեպքում, քանի որ քիմիական պոտենցիալը դադարում է կապված լինել կոնցենտրացիայի հետ լոգարիթմական օրենքի համաձայն: Եթե ​​նման դեպքերը չդիտարկենք, ապա վերը նշված բանաձեւը կարող է փոխարինվել հետեւյալով.

որը ցույց է տալիս, որ նյութի հոսքի խտությունը Ջհամաչափ դիֆուզիոն գործակցին Դ[()] և համակենտրոնացման գրադիենտ: Այս հավասարումն արտահայտում է Ֆիկի առաջին օրենքը. Ֆիկի երկրորդ օրենքը վերաբերում է համակենտրոնացման տարածական և ժամանակային փոփոխություններին (դիֆուզիոն հավասարում).

Դիֆուզիայի գործակիցը Դջերմաստիճանից կախված: Մի շարք դեպքերում, ջերմաստիճանի լայն տիրույթում, այս կախվածությունը Arrhenius-ի հավասարումն է:

Քիմիական պոտենցիալ գրադիենտին զուգահեռ կիրառվող լրացուցիչ դաշտը խախտում է կայուն վիճակը: Այս դեպքում դիֆուզիոն գործընթացները նկարագրվում են ոչ գծային Ֆոկեր-Պլանկի հավասարմամբ։ Դիֆուզիոն գործընթացներն ունեն մեծ նշանակությունԲնության մեջ:

• Կենդանիների և բույսերի սնուցում, շնչառություն;
• Արյան թթվածնի ներթափանցումը մարդու հյուսվածքներ.

Ֆիկի հավասարման երկրաչափական նկարագրությունը

Երկրորդ Ֆիկի հավասարման մեջ ձախ կողմում պատկերված է ժամանակի ընթացքում կոնցենտրացիայի փոփոխության արագությունը, իսկ հավասարման աջ կողմում՝ երկրորդ մասնակի ածանցյալը, որն արտահայտում է կոնցենտրացիայի տարածական բաշխումը, մասնավորապես՝ ջերմաստիճանի ուռուցիկությունը։ բաշխման ֆունկցիա, որը նախագծված է x առանցքի վրա:

տես նաեւ

• Մակերեւութային դիֆուզիան գործընթաց է, որը կապված է խտացված մարմնի մակերեսի վրա ատոմների (մոլեկուլների) առաջին մակերևութային շերտի կամ այս շերտի վրայով առաջացող մասնիկների շարժման հետ:

Նշումներ

գրականություն

• Բոկշտեյն Բ.Ս.Ատոմները թափառում են բյուրեղի միջով: - Մ .: Նաուկա, 1984. - 208 էջ. - (Գրադարան «Քվանտ», համար 28): - 150000 օրինակ։

Հղումներ

• Դիֆուզիոն (տեսադաս, 7-րդ դասարանի ծրագիր)
• Անմաքրության ատոմների տարածում մեկ բյուրեղի մակերեսի վրա

Վիքիմեդիա հիմնադրամ. 2010 թ .

Հոմանիշներ:

Տեսեք, թե ինչ է «Diffusion»-ը այլ բառարաններում.

- [լատ. diffusio բաշխում, տարածում] ֆիզիկական, քիմիական. մի նյութի (գազ, հեղուկ, պինդ) մոլեկուլների ներթափանցումը մյուսի մեջ՝ դրանց անմիջական շփման կամ ծակոտկեն միջնորմի միջոցով։ Օտար բառերի բառարան. Կոմլև Ն.Գ.,…… Ռուսաց լեզվի օտար բառերի բառարան

Դիֆուզիոն- մեկ նյութի մասնիկների միջավայր ներթափանցումն է մեկ այլ նյութի մասնիկների, որը տեղի է ունենում մեկ այլ նյութի կոնցենտրացիայի նվազման ուղղությամբ ջերմային շարժման արդյունքում: [Blum E.E. Հիմնական մետալուրգիական տերմինների բառարան. Եկատերինբուրգ… Շինանյութերի տերմինների, սահմանումների և բացատրությունների հանրագիտարան

Ժամանակակից հանրագիտարան

- (լատիներեն diffusio տարածում տարածում, ցրում), միջավայրի մասնիկների շարժում, որը հանգեցնում է նյութի տեղափոխմանը և կոնցենտրացիաների հավասարեցմանը կամ միջավայրում տվյալ տեսակի մասնիկների կոնցենտրացիաների հավասարակշռության բաշխման հաստատմանը։ բացակայության դեպքում…… Մեծ Հանրագիտարանային բառարան

ԴԻՖՈՒԶԻԱ, խառնուրդի մեջ նյութի տեղաշարժը բարձր կոնցենտրացիայի տարածքից դեպի ցածր կոնցենտրացիայի տարածք՝ առաջացած առանձին ատոմների կամ մոլեկուլների պատահական տեղաշարժից։ Դիֆուզիան դադարում է, երբ անհետանում է կոնցենտրացիայի գրադիենտը: Արագություն…… Գիտատեխնիկական հանրագիտարանային բառարան

դիֆուզիոն- և լավ: դիֆուզիոն ֆ., գերմ. Դիֆուզիոն լատ. diffusio տարածում, տարածում. Կից նյութերի փոխադարձ ներթափանցումը միմյանց մեջ մոլեկուլների և ատոմների ջերմային շարժման պատճառով: Գազերի, հեղուկների դիֆուզիա։ BAS 2. || տրանս. Նրանք…… Ռուսաց լեզվի գալիցիզմների պատմական բառարան

Դիֆուզիոն- (լատիներեն diffusio բաշխում, տարածում, ցրում), միջավայրի մասնիկների շարժում, որը հանգեցնում է նյութի տեղափոխմանը և կոնցենտրացիաների հավասարեցմանը կամ դրանց հավասարակշռության բաշխման հաստատմանը։ Դիֆուզիան սովորաբար որոշվում է ջերմային շարժումով ... ... Պատկերազարդ հանրագիտարանային բառարան

Մասնիկների շարժումը դրանց կոնցենտրացիայի նվազման ուղղությամբ՝ ջերմային շարժման պատճառով։ Դ.-ն հանգեցնում է ցրող նյութի կոնցենտրացիաների հավասարեցմանը և ծավալը մասնիկներով համասեռ լցման: Երկրաբանական հանրագիտարան

Աշխատանքի տեքստը տեղադրված է առանց պատկերների և բանաձևերի։
Աշխատանքի ամբողջական տարբերակը հասանելի է «Աշխատանքային ֆայլեր» ներդիրում՝ PDF ֆորմատով

Ներածություն

Աշխատանքի արդիականությունը.Դիֆուզիան բնության հիմնարար երևույթ է։ Այն ընկած է նյութի և էներգիայի փոխակերպումների հիմքում: Նրա դրսևորումները տեղի են ունենում մեր մոլորակի բնական համակարգերի կազմակերպման բոլոր մակարդակներում՝ սկսած տարրական մասնիկների, ատոմների և մոլեկուլների մակարդակից և վերջացրած գեոսֆերայով։ Այն լայնորեն կիրառվում է ճարտարագիտության մեջ Առօրյա կյանք.

Դիֆուզիայի էությունը միջավայրի մասնիկների շարժումն է, որը հանգեցնում է նյութերի տեղափոխմանը և կոնցենտրացիաների հավասարեցմանը կամ միջավայրում տվյալ տեսակի մասնիկների հավասարակշռության բաշխման հաստատմանը։ Մոլեկուլների և ատոմների դիֆուզիան պայմանավորված է նրանց ջերմային շարժումով։

Դիֆուզիան նաև հիմնարար գործընթաց է, որը ընկած է կենդանի համակարգերի գործունեության հիմքում կազմակերպման ցանկացած մակարդակում՝ տարրական մասնիկների մակարդակից (էլեկտրոնային դիֆուզիոն) մինչև կենսոլորտային մակարդակ (նյութերի շրջանառություն կենսոլորտում):

Այն հսկայական դեր է խաղում բնության, մարդու կյանքում և տեխնիկայի մեջ: Դիֆուզիոն գործընթացները կարող են ունենալ ինչպես դրական, այնպես էլ բացասական ազդեցություն մարդկանց և կենդանիների կյանքի վրա: Դրական ազդեցության օրինակ է Երկրի մակերեսին մոտ մթնոլորտային օդի միատարր կազմի պահպանումը։ Դիֆուզիան կարևոր դեր է խաղում գիտության և տեխնիկայի տարբեր ոլորտներում, կենդանի և անկենդան բնության մեջ տեղի ունեցող գործընթացներում: Այն ազդում է քիմիական ռեակցիաների ընթացքի վրա։

Դիֆուզիայի մասնակցությամբ կամ այս գործընթացի խախտման ու փոփոխման դեպքում բնության և մարդու կյանքում կարող են առաջանալ բացասական երևույթներ, ինչպիսիք են շրջակա միջավայրի լայնածավալ աղտոտումը մարդու տեխնիկական առաջընթացի արտադրանքով:

Նպատակը:Ուսումնասիրել գազերում, հեղուկներում և պինդ մարմիններում դիֆուզիայի առանձնահատկությունները և պարզել մարդու կողմից դիֆուզիայի օգտագործումը և բնության մեջ դիֆուզիայի դրսևորումը, դիտարկել դիֆուզիոն գործընթացների ազդեցությունը բնության էկոլոգիական հավասարակշռության և մարդու ազդեցությունը դիֆուզիայի վրա գործընթացները։

Դիֆուզիայի էությունը

Ցույց է տալիս գազերի դիֆուզիոն՝ դասարանի անկյունում դեզոդորանտ ցողելով: Հոտի տարածումը բացատրվում է մոլեկուլների շարժումով։ Այս շարժումը շարունակական է և անկանոն: Բախվելով օդը կազմող գազերի մոլեկուլներին՝ դեզոդորանտի մոլեկուլները բազմիցս փոխում են իրենց շարժման ուղղությունը և պատահական շարժվելով՝ ցրվում են սենյակով մեկ։

Քաոսային շարժման հետևանքով մի նյութի մասնիկների (մոլեկուլներ, ատոմներ, իոններ) ներթափանցման գործընթացը մեկ այլ նյութի մասնիկների միջև կոչվում է. դիֆուզիոն(լատ. diffusio - տարածում, տարածում, ցրում): Այսպիսով, դիֆուզիան նյութի բոլոր մասնիկների քաոսային շարժման, ցանկացած մեխանիկական գործողության արդյունք է։

Դիֆուզիայի ընթացքում մասնիկների շարժումը լրիվ պատահական է, տեղաշարժի բոլոր ուղղությունները հավասարապես հավանական են,

Քանի որ մասնիկները շարժվում են գազերում, հեղուկներում և պինդ մարմիններում, այդ նյութերում հնարավոր է դիֆուզիոն: Դիֆուզիան նյութի փոխանցումն է տարբեր տեսակի ատոմների կամ մոլեկուլների անհամասեռ կոնցենտրացիայի ինքնաբուխ դասավորվածության պատճառով: Եթե ​​տարատեսակ գազերի չափաբաժիններ են թողնում անոթ, ապա որոշ ժամանակ անց բոլոր գազերը միատեսակ խառնվում են. յուրաքանչյուր տեսակի մոլեկուլների թիվը անոթի մեկ միավորի ծավալով դառնում է հաստատուն, կոնցենտրացիան դուրս է գալիս: Դիֆուզիան բացատրվում է հետևյալ կերպ. Նախ, երկու մարմինների միջև հստակ տեսանելի է միջերեսը երկու կրիչների միջև (նկ. 1ա): Այնուհետև դրանց շարժման շնորհիվ սահմանային փոխանակման վայրերի մոտ տեղակայված նյութերի առանձին մասնիկներ։

Նյութերի միջև սահմանը լղոզվում է (նկ. 1բ): Մեկ այլ նյութի մասնիկների միջև ներթափանցելով՝ առաջինի մասնիկները սկսում են իրենց տեղերը փոխանակել երկրորդի մասնիկների հետ, որոնք գտնվում են ավելի խորը շերտերում։ Նյութերի միջերեսը դառնում է ավելի անորոշ: Մասնիկների շարունակական և պատահական շարժման շնորհիվ այս գործընթացը ի վերջո հանգեցնում է նրան, որ անոթում լուծույթը դառնում է միատարր (նկ. 1c):

Նկ.1. Դիֆուզիայի երևույթի բացատրությունը.

Դիֆուզիոն բնության մեջ

Դիֆուզիայի օգնությամբ օդում տարածվում են տարբեր գազային նյութեր, օրինակ՝ կրակի ծուխը տարածվում է մեծ հեռավորությունների վրա։

Այս երեւույթի արդյունքը կարող է լինել օդափոխության ժամանակ սենյակի ջերմաստիճանի հավասարեցումը։ Նույն կերպ, օդի աղտոտվածությունը տեղի է ունենում վնասակար արդյունաբերական արտադրանքի և տրանսպորտային միջոցների արտանետվող գազերի միջոցով: Բնական այրվող գազը, որը մենք օգտագործում ենք տանը, անգույն է և առանց հոտի: Արտահոսքի դեպքում դա անհնար է նկատել, հետևաբար բաշխիչ կայաններում գազը խառնվում է հատուկ նյութի հետ, որն ունի սուր, տհաճ հոտ, որը հեշտությամբ զգացվում է մարդու կողմից։

Դիֆուզիայի երևույթի պատճառով մթնոլորտի ստորին շերտը՝ տրոպոսֆերան, բաղկացած է գազերի խառնուրդից՝ ազոտ, թթվածին, ածխաթթու գազև ջրի գոլորշի: Դիֆուզիայի բացակայության դեպքում ծանրության ազդեցությամբ տեղի կունենա շերտավորում. ներքևում կլինի ծանր ածխածնի երկօքսիդի շերտ, վերևում՝ թթվածին, վերևում՝ ազոտ՝ իներտ գազեր։

Երկնքում մենք նույնպես դիտում ենք այս երեւույթը։ Ցրված ամպերը նույնպես դիֆուզիայի օրինակ են, և ինչպես է Ֆ. Տյուտչևն ասել այս մասին. «Ամպերը հալվում են երկնքում…»:

Հեղուկների մեջ դիֆուզիոն ավելի դանդաղ է ընթանում, քան գազերում, սակայն այդ գործընթացը կարող է արագանալ տաքացնելով։ Օրինակ՝ վարունգը արագ թթու դնելու համար լցնում են տաք աղաջրով։ Մենք գիտենք, որ շաքարը սառը թեյի մեջ ավելի դանդաղ է լուծվում, քան տաք թեյի մեջ:

Ամռանը, նայելով մրջյուններին, ես միշտ մտածում էի, թե ինչպես են նրանք, իրենց համար հսկայական աշխարհում, պարզում տան ճանապարհը։ Պարզվում է, որ այս առեղծվածը բացում է նաև դիֆուզիայի ֆենոմենը։ Մրջյունները նշում են իրենց ճանապարհը հոտավետ հեղուկի կաթիլներով։

Դիֆուզիայի շնորհիվ միջատները գտնում են իրենց սնունդը։ Թիթեռները, թռչելով բույսերի միջև, միշտ ճանապարհ են գտնում դեպի գեղեցիկ ծաղիկ: Մեղուները, գտնելով քաղցր առարկա, փոթորկում են այն իրենց պարսով։

Եվ բույսը աճում է, ծաղկում նրանց համար նույնպես՝ շնորհիվ դիֆուզիայի։ Ի վերջո, մենք ասում ենք, որ բույսը շնչում և արտաշնչում է օդը, խմում է ջուրը և հողից ստանում տարբեր միկրոհավելումներ։

Մսակերները նույնպես իրենց զոհը գտնում են դիֆուզիայի միջոցով։ Շնաձկները մի քանի կիլոմետր հեռավորության վրա արյան հոտ են գալիս, ինչպես նաև պիրանյա ձուկը։

Շրջակա միջավայրի էկոլոգիան վատթարանում է մթնոլորտ, քիմիական և այլ վնասակար նյութերի ջրի արտանետումների պատճառով, և այս ամենը տարածվում և աղտոտում է հսկայական տարածքներ: Սակայն ծառերը արձակում են թթվածին և կլանում ածխաթթու գազը դիֆուզիայի միջոցով:

Խառնումը հիմնված է դիֆուզիայի սկզբունքի վրա քաղցրահամ ջուրծովի մեջ գետերի միախառնման վայրում աղով: Տարբեր աղերի լուծույթների տարածումը հողում նպաստում է բույսերի նորմալ սնուցմանը։

Բերված բոլոր օրինակներում մենք դիտում ենք նյութերի մոլեկուլների փոխադարձ ներթափանցումը, այսինքն. դիֆուզիոն. Այս գործընթացի վրա են հիմնված շատ ֆիզիոլոգիական պրոցեսներ մարդու և կենդանիների օրգանիզմում, ինչպիսիք են շնչառությունը, կլանումը և այլն: Ընդհանրապես, դիֆուզիան մեծ նշանակություն ունի բնության մեջ, բայց այս երևույթը վնասակար է նաև շրջակա միջավայրի աղտոտման հետ կապված:

2.1 Դիֆուզիոն բույսերի աշխարհում

Կ.Ա. Տիմիրյազևն ասաց. «Անկախ նրանից, թե մենք խոսում ենք արմատի սնուցման մասին հողում առկա նյութերի պատճառով, թե արդյոք մենք խոսում ենք տերևների օդային սնուցման մասին մթնոլորտի պատճառով, թե մեկ օրգանի սնուցման մասին մեկ այլ, հարևան օրգանի, ամենուր, Բացատրության համար դիմեք նույն պատճառներին.

Իսկապես, դիֆուզիայի դերը շատ կարևոր է բուսական աշխարհում։ Օրինակ, ծառերի տերևային պսակի մեծ զարգացումը բացատրվում է նրանով, որ տերևների մակերևույթի միջոցով դիֆուզիոն փոխանակումը կատարում է ոչ միայն շնչառության, այլև մասամբ սնուցման գործառույթը: Ներկայումս լայնորեն կիրառվում է պտղատու ծառերի սաղարթային վերափոխումը` դրանց պսակները ցողելով:

Ցրված պրոցեսները կարևոր դեր են խաղում բնական ջրային մարմիններին և ակվարիումներին թթվածնով ապահովելու գործում: Թթվածինը ներթափանցում է ջրի խորը շերտերը լճացած ջրերում՝ դրանց ազատ մակերեսով տարածվելու պատճառով: Հետևաբար, ջրի ազատ մակերեսի ցանկացած սահմանափակում անցանկալի է: Այսպիսով, օրինակ, ջրի մակերեսը ծածկող տերևները կամ բադերը կարող են ամբողջությամբ դադարեցնել թթվածնի մուտքը ջուր և հանգեցնել նրա բնակիչների մահվան: Նույն պատճառով նեղ պարանոցով անոթները պիտանի չեն որպես ակվարիում օգտագործելու համար։

Նյութափոխանակության գործընթացում, երբ բարդ սննդանյութերը կամ դրանց տարրերը բաժանվում են ավելի պարզերի, օրգանիզմի կյանքի համար անհրաժեշտ էներգիան ազատվում է։

2.2 Դիֆուզիայի դերը բույսերի սնուցման մեջ:

Կենդանի օրգանիզմների դիֆուզիոն պրոցեսներում հիմնական դերը խաղում են բջջային թաղանթները, որոնք ունեն ընտրովի թափանցելիություն։ Թաղանթով նյութերի անցումը կախված է.

Մոլեկուլների չափերը;

Էլեկտրական լիցքավորում;

Ջրի մոլեկուլների առկայությունից և քանակից;

Ճարպերում այս մասնիկների լուծելիությունից.

Մեմբրանի կառուցվածքից.

Դիֆուզիայի երկու ձև կա. ա) դիալիզլուծված նյութի մոլեկուլների դիֆուզիան է. բ) օսմոզլուծիչի տարածումն է կիսաթափանցիկ թաղանթի միջով։ Հողային լուծույթները պարունակում են հանքային աղեր և օրգանական միացություններ. Հողից ջուրը օսմոզով մտնում է բույս՝ արմատային մազիկների կիսաթափանց թաղանթներով։ Հողի մեջ ջրի կոնցենտրացիան ավելի բարձր է, քան արմատային մազերի ներսում, ուստի ավելի բարձր կոնցենտրացիա ունեցող գոտուց դիֆուզիոն կա դեպի ավելի ցածր կոնցենտրացիա ունեցող գոտի: Այնուհետև այս բջիջներում ջրի կոնցենտրացիան դառնում է ավելի բարձր, քան վերևումներում. առաջանում է արմատային ճնշում՝ առաջացնելով հյութի վերընթաց հոսք արմատների և ցողունի միջով, իսկ տերևների կողմից ջրի կորուստն ապահովում է ջրի հետագա կլանումը:

Հանքային նյութերը մտնում են բույս՝ ա) դիֆուզիոն. բ) երբեմն ակտիվ փոխանցումով կոնցենտրացիայի գրադիենտի դեմ, որն ուղեկցվում է էներգիայի սպառմամբ: Այնտեղ կան նաեւ տուրգոր ճնշումճնշումն է, որը գործադրում է բջջի պարունակությունը բջջային պատը. Գրեթե միշտ ցածր է հյութի բջջի օսմոտիկ ճնշումից, քանի որ. դրսում մաքուր ջուր չէ, այլ աղի լուծույթ: Տուրգորի ճնշման արժեքը.

Բուսական օրգանիզմի ձևի պահպանում;

Երիտասարդ բույսերի բջիջների աճի ապահովում;

Բույսերի առաձգականության պահպանում (կակտուսի և ալոեի բույսերի ցուցադրում);

Ամրապնդող գործվածքի բացակայության դեպքում ձևավորում (լոլիկի ցուցադրում);

Դիֆուզիայի կիրառումը բժշկության մեջ.

Ավելի քան 30 տարի առաջ գերմանացի բժիշկ Ուիլյամ Կոլֆն օգտագործել է «արհեստական ​​երիկամի» ապարատը։ Այդ ժամանակից ի վեր այն օգտագործվում է. սուր թունավորումների շտապ քրոնիկական խնամքի համար. երիկամային քրոնիկ անբավարարություն ունեցող հիվանդներին երիկամների փոխպատվաստման նախապատրաստում. Երիկամների քրոնիկ հիվանդությամբ հիվանդների երկարատև (10-15 տարի) կյանքի աջակցության համար:

«Արհեստական ​​երիկամ» սարքի օգտագործումն ավելի շատ դառնում է բուժական պրոցեդուրա, սարքն օգտագործվում է ինչպես կլինիկայում, այնպես էլ տնային պայմաններում։ Սարքի օգնությամբ ստացողին պատրաստել են աշխարհում առաջին հաջող երիկամի փոխպատվաստմանը, որն իրականացվել է 1965 թվականին ակադեմիկոս Բ.Վ. Պետրովսկին։

Սարքը հեմոդիալիզատոր է, որի դեպքում արյունը կիսաթափանց թաղանթի միջոցով շփվում է աղի լուծույթի հետ: Օսմոտիկ ճնշումների տարբերության պատճառով նյութափոխանակության արտադրանքի իոնները և մոլեկուլները (ուրա, միզաթթու), ինչպես նաև մարմնից հեռացվող տարբեր թունավոր նյութերը թաղանթով անցնում են արյունից աղի լուծույթ: Սարքը հարթ ալիքների համակարգ է՝ բաժանված բարակ ցելոֆանե թաղանթներով, որոնց միջով արյունը և դիալիզատը դանդաղորեն շարժվում են հակահոսքերով՝ աղի լուծույթ՝ հարստացված CO 2 + O 2 գազային խառնուրդով: Սարքը միացված է հիվանդի շրջանառության համակարգին՝ կաթետերի միջոցով: տեղադրված է դիալիզատի մեջ) և ուլնար (ելքի) երակում: Դիալիզը տևում է 4-6 ժամ, ինչը թույլ է տալիս արյան մաքրում ազոտային թափոններից երիկամների անբավարար ֆունկցիայի դեպքում, այսինքն. կարգավորվում է արյան քիմիան.

Կենսաբանության ուսուցիչ.Հետևյալ հաղորդագրությունը կօգնի ձեզ հասկանալ և հասկանալ դիֆուզիայի, օսմոսի և դիալիզի ձևերը:

Դիֆուզիայի կիրառումը տեխնոլոգիայի և առօրյա կյանքում

Դիֆուզիան լայն կիրառություն է գտնում արդյունաբերության և առօրյա կյանքում: Մետաղների դիֆուզիոն եռակցման հիմքում ընկած է դիֆուզիոն երեւույթը։ Դիֆուզիոն եռակցման մեթոդը՝ առանց զոդերի, էլեկտրոդների և հոսքերի օգտագործման, միացնում է մետաղներ, ոչ մետաղներ, մետաղներ և ոչ մետաղներ, պլաստմասսա։ Մասերը տեղադրվում են ամուր վակուումով փակ եռակցման խցիկում, սեղմում և տաքացնում մինչև 800 աստիճան։ Այս դեպքում ատոմների ինտենսիվ փոխադարձ դիֆուզիոն տեղի է ունենում շփվող նյութերի մակերեսային շերտերում։ Դիֆուզիոն եռակցումը հիմնականում օգտագործվում է էլեկտրոնային և կիսահաղորդչային արդյունաբերության, ճշգրիտ ճարտարագիտության մեջ:

Դիֆուզիոն ապարատը օգտագործվում է պինդ աղացած նյութից լուծելի նյութեր հանելու համար: Նման ապարատները հիմնականում օգտագործվում են շաքարի ճակնդեղի արտադրության մեջ, որտեղ դրանք օգտագործվում են ջրի հետ տաքացրած ճակնդեղի չիպսերից շաքարի հյութ ստանալու համար։

Միջուկային ռեակտորների աշխատանքի մեջ էական դեր է խաղում նեյտրոնների դիֆուզիան, այսինքն՝ նյութի մեջ նեյտրոնների տարածումը, որն ուղեկցվում է ատոմային միջուկների հետ բախումների հետևանքով դրանց շարժման ուղղության և արագության բազմակի փոփոխությամբ։ Միջավայրում նեյտրոնների դիֆուզիան նման է գազերում ատոմների և մոլեկուլների տարածմանը և ենթարկվում է նույն օրենքներին։

Կիսահաղորդիչներում կրիչների դիֆուզիայի արդյունքում առաջանում է էլեկտրական հոսանք, կիսահաղորդիչների մեջ լիցքակիրների շարժումը պայմանավորված է նրանց կոնցենտրացիայի անհամասեռությամբ։ Օրինակ, կիսահաղորդչային դիոդ ստեղծելու համար ինդիումը հալեցնում են գերմանիումի մակերեսներից մեկի մեջ։ Գերմանիումի միաբյուրեղի խորքում ինդիումի ատոմների դիֆուզիայի շնորհիվ դրա մեջ ձևավորվում է p-n հանգույց, որի միջով կարող է հոսել զգալի հոսանք՝ նվազագույն դիմադրությամբ։

Դիֆուզիոն երևույթը հիմնված է մետաղացման գործընթացի վրա՝ նյութի մակերեսը մետաղի կամ համաձուլվածքի շերտով ծածկել՝ դրան ֆիզիկական, քիմիական և մեխանիկական հատկություններ հաղորդելու համար՝ տարբերվող մետաղացված նյութի հատկություններից: Օգտագործվում է արտադրանքը կոռոզիայից, մաշվածությունից պաշտպանելու, շփման էլեկտրական հաղորդունակությունը բարձրացնելու համար, դեկորատիվ նպատակներով, օրինակ՝ կարբյուրացումն օգտագործվում է պողպատե մասերի կարծրությունը և ջերմակայունությունը բարձրացնելու համար։ Այն բաղկացած է նրանից, որ պողպատե մասերը տեղադրվում են գրաֆիտի փոշիով տուփի մեջ, որը տեղադրվում է ջերմային վառարանում: Դիֆուզիայի շնորհիվ ածխածնի ատոմները թափանցում են մասերի մակերեսային շերտ։ Ներթափանցման խորությունը կախված է ջերմային վառարանում գտնվող մասերի ջերմաստիճանից և ազդեցության ժամանակից:

Մարդու ազդեցությունը բնության մեջ դիֆուզիայի ընթացքի վրա.

Ցավոք, մարդկային քաղաքակրթության զարգացման արդյունքում բացասական ազդեցություն է ունենում բնության և նրանում տեղի ունեցող գործընթացների վրա։ Դիֆուզիոն գործընթացը կարևոր դեր է խաղում գետերի, ծովերի և օվկիանոսների աղտոտման գործում։ Օրինակ, կարող եք վստահ լինել, որ լվացող միջոցները, որոնք թափվում են կոյուղիներ, օրինակ՝ Օդեսայում, կհայտնվեն Թուրքիայի ափերի մոտ՝ դիֆուզիայի և առկա հոսանքների պատճառով: Աշխարհում արդյունաբերական և կենցաղային կեղտաջրերի տարեկան արտահոսքը գնահատվում է տասնյակ տրիլիոն տոննա: Բնության մեջ դիֆուզիոն գործընթացների վրա մարդու բացասական ազդեցության օրինակ են տարբեր ջրային մարմինների ավազաններում տեղի ունեցած խոշոր վթարները: Այս երևույթի հետևանքով նավթը և դրա վերամշակման արտադրանքը տարածվում են ջրի մակերևույթի վրա և արդյունքում խախտվում են դիֆուզիոն պրոցեսները, օրինակ՝ թթվածինը չի մտնում ջրի սյուն, և ձկները մահանում են առանց թթվածնի։

Դիֆուզիայի երևույթի պատճառով օդը աղտոտվում է տարբեր գործարանների թափոններով, որի պատճառով մարդու վնասակար թափոնները թափանցում են հող, ջուր, այնուհետև վնասակար ազդեցություն են ունենում կենդանիների և բույսերի կյանքի և գործունեության վրա։ Աճում է արդյունաբերական ձեռնարկություններից և այլնի արտանետումներով աղտոտված հողերի մակերեսը։ Ավելի քան 2000 հեկտար հող զբաղեցված է արդյունաբերական և կենցաղային աղբավայրերով: Ներկայումս դժվար լուծելի խնդիրներից է արդյունաբերական, այդ թվում՝ թունավոր թափոնների հեռացման հարցը։

Հրատապ խնդիր է օդի աղտոտվածությունը արտանետվող գազերով, տարբեր գործարանների կողմից մթնոլորտ արտանետվող վնասակար նյութերի վերամշակման արտադրանքներով։ Ձեռնարկությունների ծխնելույզները մթնոլորտ են արտանետում ածխաթթու գազ, ազոտի օքսիդներ և ծծումբ։ Ներկայումս մթնոլորտ գազի արտանետումների ընդհանուր ծավալը գերազանցում է տարեկան 40 միլիարդ տոննան։ Մթնոլորտում ածխաթթու գազի ավելցուկը վտանգավոր է Երկրի կենդանի աշխարհի համար, խաթարում է ածխածնի ցիկլը բնության մեջ և հանգեցնում թթվային անձրևների առաջացման։ Դիֆուզիոն գործընթացը կարևոր դեր է խաղում գետերի, ծովերի և օվկիանոսների աղտոտման գործում։ Աշխարհում արդյունաբերական և կենցաղային կեղտաջրերի տարեկան արտահոսքը կազմում է մոտավորապես 10 տրիլիոն տոննա:

Որոշ բժշկական հետազոտություններ ցույց են տվել կապ շնչառական համակարգի և վերին շնչուղիների հաճախականության և օդի վիճակի միջև: Շնչառական հիվանդությունների մակարդակի ցուցանիշի և մթնոլորտ վնասակար նյութերի արտանետումների ծավալի միջև ուղղակի կապ կա։ Դիֆուզիայի այս օրինակները վնասակար ազդեցություն ունեն բնության մեջ տեղի ունեցող տարբեր գործընթացների վրա:

Ջրային մարմինների աղտոտումը հանգեցնում է նրան, որ դրանցում կյանքը վերանում է, և խմելու համար օգտագործվող ջուրը պետք է մաքրվի, ինչը շատ թանկ արժե։ Բացի այդ, քիմիական ռեակցիաները տեղի են ունենում աղտոտված ջրում ջերմության արտանետմամբ: Ջրի ջերմաստիճանը բարձրանում է, մինչդեռ ջրի մեջ թթվածնի պարունակությունը նվազում է, ինչը վնասակար է ջրային օրգանիզմների համար։ Ջրի ջերմաստիճանի բարձրացման պատճառով շատ գետեր այժմ ձմռանը չեն սառչում։ Արդյունաբերական խողովակներից վնասակար գազերի արտանետումները նվազեցնելու համար տեղադրվում են ջերմաէլեկտրակայանների խողովակներ, հատուկ զտիչներ։ Նման զտիչներ տեղադրվում են, օրինակ, Չելյաբինսկի Լենինսկի շրջանի ՋԷԿ-ում, սակայն դրանց տեղադրումը շատ թանկ արժե։ Ջրային մարմինների աղտոտումը կանխելու համար անհրաժեշտ է ապահովել, որ աղբը, սննդի թափոնները, գոմաղբը, տարբեր տեսակներքիմիական նյութեր.

Հաշվի առնելով գլոբալ տաքացում, կարևոր է ուսումնասիրել դիֆուզիոն արագության փոփոխությունը՝ կախված շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի բարձրացումից։

Փորձարարական մաս.

ես ապրում եմ. Մեկ նյութի մասնիկների ներթափանցման դիտարկումը մեկ այլ նյութի մոլեկուլների միջև .

Թիրախ : ուսումնասիրել պինդ մարմինների դիֆուզիան և եզրակացություն անել դիֆուզիայի արագության վերաբերյալ:

Սարքեր և նյութեր : ժելատին, կալիումի պերմանգանատ, պղնձի սուլֆատ, Պետրիա սպասք, պինցետ, տաքացնող սարք։

:

Ժելատինը ծառայում է որպես պինդ լուծույթ։ Լուծույթը պատրաստելու համար անհրաժեշտ է 1 գդալ ժելատինը 2 ժամ թրմել սառը ջրի մեջ, որպեսզի փոշին ուռչի, ապա խառնուրդը տաքացնել և ժելատինը լուծել առանց եռալու, այնուհետև լցնել Պետրիայի ամանի մեջ (նկ. 3): ): Երբ ժելատինը սառչեց, մեջտեղում, արագ շարժումով, մի բաժակի մեջ պինցետով մտցվեց կալիումի պերմանգանատի բյուրեղ, իսկ մյուսում՝ պղնձի սուլֆատ։ Եվ հիմա մենք կարող ենք դիտել դիֆուզիայի արդյունքը։

Այստեղ մենք դիտարկել ենք կալիումի պերմանգանատի և պղնձի սուլֆատի մասնիկների ներթափանցումը ժելատինի մոլեկուլների միջև։ 24 ժամ անց կալիումի պերմանգանատի դիֆուզիոն չի նկատվել (նկ. 4), քանի որ կալիումի պերմանգանատը ուժեղ օքսիդացնող նյութ է։

Այսպիսով, պինդ մարմիններում դիֆուզիան ավելի դանդաղ է ընթանում: Եթե ​​ուժեղ օքսիդացնող նյութերը մտնում են շրջակա միջավայր, դրանք հանգեցնում են դրա ոչնչացմանը:

II փորձ. Գուաշի կտորների լուծարման դիտարկումը ջրի մեջ, մշտական ​​ջերմաստիճանում (t = 22 ° C)

Նրանք վերցրել են նարնջագույն գուաշի մի կտոր և 22 ° C ջերմաստիճանի մաքուր ջրով անոթ: Նրանք անոթի մեջ դրեցին գուաշի կտոր (նկ. 1) և սկսեցին հետևել, թե ինչ է կատարվում։ 10 րոպե հետո անոթի ջուրը սկսում է վերածվել գուաշի գույնի (պինդ) (նկ. 2): Ջուրը լավ լուծիչ է։ Ջրի մոլեկուլների ազդեցության տակ գուաշի պինդ մարմինների մոլեկուլների միջև կապերը քայքայվում են։ Փորձի սկզբից անցել է 25 րոպե։ Ջրի գույնը դառնում է ավելի ինտենսիվ (նկ. 3): Ջրի մոլեկուլները թափանցում են գուաշի մոլեկուլների միջև՝ կոտրելով ձգողական ուժերը։ Փորձի սկզբից անցել է 45 րոպե (նկ. 4): Մոլեկուլների միջև ձգողական ուժերի հետ միաժամանակ սկսում են գործել վանող ուժեր և արդյունքում քայքայվում է պինդ նյութի (գուաշի) բյուրեղային ցանցը։ Գուաշի լուծարման գործընթացն ավարտված է. Փորձի տևողությունը 2 ժամ 50 րոպե է։ Ջուրն ամբողջությամբ ներկվել է գուաշի գույնով։

Այսպիսով, դիֆուզիայի ֆենոմենը երկար գործընթաց է, որը հանգեցնում է պինդ մարմինների տարրալուծմանը։

W փորձ.Դիֆուզիայի արագության կախվածության ուսումնասիրությունը ջերմաստիճանից և սննդի մեջ ներթափանցումից:

Թիրախ : ուսումնասիրել, թե ինչպես է ջերմաստիճանը ազդում դիֆուզիայի արագության վրա:

Սարքեր և նյութեր : ջերմաչափեր - 2 հատ, ժամացույց - 1 հատ, ապակի - 1 հատ, յոդ, կարտոֆիլ, մագնիսական հարիչ:

Փորձի և արդյունքների նկարագրությունը : նրանք վերցրեցին մի բաժակ, մեջը յոդ լցրեցին և բաժակը փակեցին կիսով չափ կտրատած կարտոֆիլով t = 22 ° C ջերմաստիճանում։ Փորձի սկզբից 15 րոպե անց դիֆուզիոն գործընթացն ակտիվ չէ: Ջեռուցման գործընթացը սկսվեց 4 րոպե հետո: Դիֆուզիոն գործընթացը սկսվեց, 1 րոպե հետո մենք տեսնում ենք յոդի ներթափանցումը կարտոֆիլի մեջ, 2 րոպե հետո:

Այս փորձից կարելի է եզրակացնել, որ դիֆուզիայի արագության վրա ազդում է ջերմաստիճանը. որքան բարձր է ջերմաստիճանը, այնքան բարձր է դիֆուզիայի արագությունը, ինչը բացասաբար է անդրադառնում սննդի վրա:

Այսպիսով, օդը աղտոտվում է տարբեր գործարանների թափոններով, մեքենաների արտանետվող գազերը թափանցում են սննդամթերք, այնուհետև վնասակար ազդեցություն են ունենում մարդկանց, կենդանիների և բույսերի կյանքի և գործունեության վրա:

IV փորձ.Գազային նյութերի մշտական ​​ջերմաստիճանում ջրի մեջ գազային նյութերի տարածման արագության կախվածության ուսումնասիրությունը

Թիրախ : ուսումնասիրել գազային նյութերի ջրի մեջ մշտական ​​ջերմաստիճանի դիֆուզիայի արագությունը և եզրակացություն անել դիֆուզիայի արագության մասին.

Սարքեր և նյութեր : ջերմաչափեր - 1 հատ, ժամացույց - 1 հատ, կոլբայ - 1 հատ, ջուր, յոդ:

Փորձի և արդյունքների նկարագրությունը : Կոլբայի մեջ լցնում էին նույն զանգվածի և նույն ջերմաստիճանի (22°C) ջուր, ապա մեկ այլ կոլբայի մեջ լցնում էին բուսական յուղ (5 մլ)։ Բուսական յուղը մեր փորձով նմանակում էր յուղին: Կոլբները ծածկված էին կպչուն ժապավենով, որի վրա սոսնձված էր յոդ։ Դիտարկումն արվել է 45-ից հետո րոպե.

Բուսական յուղի թաղանթով պատված ջուրը շատ թույլ գունավորված է, կարելի է դատել, որ թթվածնի մոլեկուլների համար ավելի դժվար է ներթափանցել ջուր՝ ձկներին և ջրային մյուս բնակիչներին թթվածին պակասում են և նույնիսկ կարող են մահանալ։

Եզրակացություն : ջրի մակերեսին տարբեր նյութերի առկայությունը խաթարում է դիֆուզիոն գործընթացները և կարող է հանգեցնել անցանկալի բնապահպանական հետևանքների:

Եզրակացություն

Մենք տեսնում ենք, թե որքան մեծ է դիֆուզիայի նշանակությունը անշունչ բնության մեջ, և կենդանի օրգանիզմների գոյությունն անհնարին կլիներ, եթե այդ երևույթը չլիներ։ Ցավոք սրտի, մենք պետք է գործ ունենանք այս երեւույթի բացասական դրսևորման հետ, բայց կան ավելի շատ դրական գործոններ և, հետևաբար, մենք խոսում ենք բնության մեջ դիֆուզիայի մեծ կարևորության մասին։

Բնությունը լայնորեն օգտագործում է դիֆուզիոն ներթափանցման գործընթացին բնորոշ հնարավորությունները, կարևոր դեր է խաղում սնուցման կլանման և արյան թթվածնացման գործում: Արեգակի բոցերի մեջ, հեռավոր աստղերի կյանքի ու մահվան մեջ, օդում, որը մենք շնչում ենք, ամենուր տեսնում ենք ամենազոր և համընդհանուր տարածման դրսևորումը։

Այսպիսով, դիֆուզիան մեծ նշանակություն ունի մարդկանց, կենդանիների և բույսերի կյանքի գործընթացներում։ Դիֆուզիայի շնորհիվ թոքերից թթվածինը ներթափանցում է մարդու արյան մեջ, իսկ արյունից՝ հյուսվածքների մեջ։ Բայց, ցավոք, մարդիկ իրենց գործունեության արդյունքում հաճախ բացասաբար են անդրադառնում բնության բնական գործընթացների վրա։

Ուսումնասիրելով դիֆուզիան, նրա դերը բնության էկոլոգիական հավասարակշռության մեջ և բնության մեջ դրա ընթացքի վրա ազդող գործոնները, ես եկա այն եզրակացության, որ անհրաժեշտ է հասարակության ուշադրությունը հրավիրել բնապահպանական խնդիրների վրա:

գրականություն

Ալեքսեև Ս.Վ., Գրուզդեվա Մ.Վ., Մուրավյով Ա.Գ., Գուշչինա Է.Վ. Էկոլոգիայի թեմայով սեմինար. M. AO MDS, 1996 թ

Իլչենկո Վ.Ռ. Ֆիզիկայի, քիմիայի և կենսաբանության խաչմերուկ Մ.«Լուսավորություն», 1986 թ.

Կիրիլովա I.G. Գիրք ֆիզիկայում կարդալու համար: Մ.«Լուսավորություն», 1986 թ

Պերիշկին Ա.Վ. Ֆիզիկայի դասագիրք 7-րդ դասարան. Մ.«Լուսավորություն», 2005 թ

Պրոխորով Ա.Մ. Ֆիզիկական հանրագիտարանային բառարան. 1995 թ

Ռիժենկով Ա.Պ. Ֆիզիկա. Անձ. Շրջակա միջավայր. Մ: Լուսավորություն, 1996 թ

Չույանով Վ.Ա. Երիտասարդ ֆիզիկոսի հանրագիտարանային բառարան. 1999 թ

Շախմաև Ն.Մ. և ուրիշներ Ֆիզիկա 7.Մ.: Մնեմոզինա, 2007 թ.

Հանրագիտարան երեխաների համար.V.19. Էկոլոգիա՝ 33 հատորով / Գլ. խմբ. Volodin V. A. - M.: Avanta +, 2004 - 448 p.