Урок. Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах

Урок. Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах.

Рассмотрим в качестве примера урок, на котором изучают явление диффузии. К уроку подготавливают все необходимое для демонстрации диффузии в жидкостях и газах: стеклянные цилиндры, раствор медного купороса, воду, нашатырный спирт, раствор фенолфталеина, киноаппарат и кинофрагмент «Диффузия».
При опросе повторяют все, что известно учащимся о молекулах: опыты, показывающие существование промежутков между молекулами, сведения о размерах молекул.
Вопрос о движении молекул рассматривают, начиная с примера из окружающей жизни, например с распространения запаха духов. Сначала учитель предлагает объяснить это явление учащимся, затем сам разъясняет его и приводит примеры значений скоростей молекул (порядка сотен и тысяч метров в секунду).
После этого учитель подготавливает опыт по диффузии жидкостей раствора медного купороса и воды. При этом разъясняет учащимся каждый этап подготовки опыта. На фоне белого экрана они видят резкую границу между раствором медного купороса и водой (необходимо подчеркнуть, что раствор медного купороса тяжелее воды). Учитель рассказывает, как со временем проходит процесс, за которым ученики будут наблюдать. Сосуд с растворами помещают на шкаф или на полку и затем на следующих уроках отмечают все изменения, происшедшие в сосуде.
К уроку необходимо также подготовить один-два сосуда с раствором медного купороса и водой, в которых уже произошла диффузия, но в разных стадиях, например в одном сосуде граница жидкостей слегка размыта, в другом область смешанных жидкостей имеет высоту 2—3 см. Такая демонстрация поможет объяснить явление на уроке.
По диффузии в жидкостях можно рекомендовать интересные опыты с использованием сообщающихся сосудов, U-образную трубку укрепляют вертикально, наполняют водой и сверху в одно колено наливают немного подкрашенного спирта (очень удобно использовать для этого спиртовой раствор зеленого бриллиантина — так называемую «зеленку»). Для лучшей видимости позади трубки располагают белый экран.
Для жидкости тяжелее воды опыт ставят следующим образом. В один из стеклянных сосудов наливают раствор медного купороса, в другой — воду, (U-образную трубку заполняют водой и опускают один ее конец в сосуд с раствором медного купороса, другой — в сосуд с водой так, чтобы вода из трубки не вылилась (рис.).

Урок. Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах
Диффузия происходит вдоль трубки. Быстрое проникновение одного вещества в другое можно наблюдать и в течение урока, но для этого нужно воспользоваться не жидкостями, а газами. Это подчеркивают, чтобы в дальнейшем (при объяснении различия в агрегатных состояниях вещества) можно было сослаться на разную скорость диффузии и сделать вывод о различии расстояний между молекулами в жидкостях и газах.
Диффузию газов показывают на следующем опыте. К внутренним стенкам высокого цилиндрического прозрачного сосуда приклеивают полоски белой бумаги, смоченные фенолфталеином. Цилиндр закрывают сверху картоном с прикрепленным к нему кусочком ваты, смоченной нашатырным спиртом. Аммиак диффундирует вниз, постепенно окрашивая полоски бумаги в ярко-малиновый цвет.
Из рассмотренных опытов делают вывод: соприкасающиеся вещества (в данном случае жидкости или газы) могут сами собой (самопроизвольно) перемешиваться. Дают определение диффузии.
Перед учащимися ставят вопросы: как объяснить явление проникновения одного вещества в другое? Могло бы оно происходить, если бы молекулы были неподвижны и между ними не было промежутков?
После разбора ответов учитель объясняет явление и подчеркивает, что оно происходит без вмешательства извне, за счет движения самих молекул, т. е. может быть объяснено только тем, что молекулы беспрерывно и беспорядочно движутся и сталкиваются. Различие в скорости протекания диффузии жидкостей и газов объясняют тем, что в газах промежутки между молекулами больше, чем в жидкостях. Затем учитель и учащиеся приводят примеры диффузии, в том числе проникновение молекул через тонкие перегородки.
После этого демонстрируют фрагмент «Диффузия» из кинофильма «Молекулы и молекулярное движение»: диффузию твердых тел.

Перед учащимися ставят вопрос: что нового они узнали из кинофрагмента? В процессе обсуждения просмотренного фрагмента необходимо подчеркнуть, что диффузия происходит и в твердых телах, только во много раз медленнее, чем в жидкостях.
В домашнее задание включают опыт по наблюдению диффузии жидкостей при разных температурах.
На следующем уроке, рассматривая связь скорости движения молекул и температуры тела, используют результаты опыта и содержание кинофрагмента. Обращают внимание учащихся на то, что при повышении температуры диффузия протекает быстрее. Предлагают учащимся объяснить связь между скоростью протекания диффузии и температурой тела. (Если некоторые из них будут связывать увеличение скорости диффузии с увеличением промежутков между молекулами, то следует показать им, что заметного расширения тела при этом не наблюдалось.)
Делают вывод: так как диффузия происходит вследствие движения молекул, а в нагретых телах она протекает быстрее, то температура тела связана со скоростью движения молекул. Теплая вода отличается от холодной тем, что ее молекулы движутся быстрее.
Для закрепления пройденного материала учащимся предлагают вопросы: как меняется температура тела при уменьшении или увеличении скорости движения молекул? Где дольше сохранится шарик, наполненный водородом: в холодном или теплом помещении? Где быстрее отстоятся сливки от молока: в холодильнике или в комнате?
Механическую модель движения молекул можно показать с помощью прибора «модель броуновского движения», предварительно вынув из него шайбу. При этом следует продемонстрировать движение с разными скоростями как аналогию движения молекул газа при разных температурах.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Яндекс.Метрика