Физика в ванной комнате

Движение частиц в жидкости получило название броуновского — по имени английского ботаника Роберта Броуна, который в 1827 году наблюдал в микроскоп движение в взвеси цветочной пыльцы. Он отметил, что частицы двигались непрерывно, описывая различные траектории. В конце 70-х годов XIX века было принято, что величина такой хаотичности — удары молекул жидкости о поверхность взвешенной в ней частицы. Взвешенной — это значит, что плотность пыльцы примерно равна плотности жидкости.

Цель данной работы — обобщить материал, связанный с явлением диффузии применительно к данной теме. В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:

· обобщить материал о происхождении диффузии в газах, жидкостях, твердых телах;

· выяснить условия протекания диффузии при стирке, отбеливании, крашении и крахмаливании белья;

· выяснить зависимость явления диффузии от внешних факторов: температура среды, рода материала.

Новизна работы состоит в том, что в ней впервые использованы эксперименты по изучению диффузии в конкретных условиях: физические явления в ванной комнате.

Диффузия встречается в нашей жизни каждый день: когда пьем чай с сахаром, при распылении освежителя воздуха и т.д. Также особенно часто мы видим рекламу различных стиральных порошков и отбеливателей. При отбеливании вещей, чистое белье опускают в раствор на 15-20 минут, хорошо перемешивают, иначе может получиться неодинаковая белизна в различных местах ткани. После отбеливания белье промывают два раза в воде, отжимают и высушивают, как обычно. Отбеливание придает вещам светлый цвет.

Также процесс диффузии мы можем наблюдать и при окрашивании ткани, когда хотим придать своей одежде другой цвет или оттенок.

Наблюдать процесс диффузии мы можем и при выведении различных пятен с одежды. Так, например, жировые пятна выводят растворителями — бензином, скипидаром, ацетоном. Пятна масляной краски можно легко удалить скипидаром или керосином. Пятна от чая удаляют смесью глицерина с нашатырным спиртом. Пятна от кофе и какао выводят подогретым до 35 градусов глицерином. Травяные пятна на одежде можно удалить теплым мыльным раствором с добавлением небольшого количества нашатырного спирта.

Итак, мы выяснили несколько простых и важных закономерностей:

а) диффузия есть результат случайных блужданий;

б) диффузионный путь (или глубина проникновения вещества при диффузии, или ширина области перемешивания) пропорционален корню квадратному из произведения коэффициента диффузии на время;

в) коэффициент диффузии — это коэффициент пропорциональности между плотностью потока вещества (количеством вещества, проходящим в единицу времени через единицу площади) и разностью концентраций этого вещества в двух близких точках, деленный на расстояние между ними (градиентом концентрации);

г) коэффициент диффузии (как и частота скачков атомов, как и концентрации вакансий растет с ростом температуры.

Проведя определенную исследовательскую работу, мы убедились на практике в том, что нельзя стирать вместе белое и цветное белье и что при окрашивании ткани в данный цвет мы получаем разные оттенки.

Таким образом, мы рассмотрели физическое применение явления диффузии на практике. 

Автор:  Трегубова Лиана, 9 класс
Научный руководитель — Петряшова О.Н.