Мы приступаем к изучению новой науки – физики. Что же это за наука, что она изучает? Какие методы использует, каким образом может помочь нам в быту. Чем важны физические знания и откуда они черпаются? Этими вопросами мы и зададимся сегодня.

Конспект урока "Техника безопасности в кабинете физики. Что изучает физика? Некоторые термины и наблюдения"

Что изучает физика? Некоторые термины и наблюдения
Физика – это наука понимать природу.
Эдвард Роджерс
Физика – это предмет помогающий объяснить многие вещи, с которыми человек сталкивается ежедневно. Само слово «физика» происходит от греческого слова «фюзис», что означает «природа». То есть, физика – это наука о природе. Конечно, существуют и другие науки о природе, такие как химия, биология, география и так далее, но все они используют законы физики. Первый учебник физики на русском языке был издан Михаилом Васильевичем Ломоносовым. Ломоносов был выдающимся ученым и поэтом, а потому внес очень большой вклад в развитие науки и культуры в России.

Прежде чем приступить к изучению самой физики, необходимо ознакомиться с техникой безопасности в кабинете физики. Конечно, в любом кабинете, не только в кабинете физики, важно соблюдать дисциплину. Поэтому, начинать какую-либо работу можно только с разрешения учителя. Использовать какое бы то ни было оборудование тоже можно только после того, как учитель разрешит это сделать. Оборудование нужно использовать строго по его назначению. При проведении лабораторных работ нельзя пользоваться разбитой или треснувшей посудой. Если же, каким-то образом вышло так, что посуда была разбита, ни в коем случае нельзя собирать осколки руками (для этого есть щетка и совок). Теперь поговорим непосредственно о проведении различных работ. Необходимо взять за правило: прежде чем приступать к работе, необходимо тщательно изучить её описание и понять ход выполнения работы. Это только сэкономит время в процессе работы. На рабочем месте нужно быть предельно внимательным и точно выполнять указания учителя. Без разрешения учителя нельзя покидать рабочее место. Очень важно, чтоб на рабочем месте был порядок: приборы, оборудование и материалы нужно располагать в порядке, указанном учителем. Никаких посторонних предметов на рабочем месте быть не должно. Нельзя вносить или выносить какое-то оборудование без разрешения учителя. Если в работе какого-то оборудования возникли неполадки, необходимо сообщить об этом учителю, причем немедленно.
С чего же начать изучение физики? В первую очередь, рассмотрим самые обычные примеры из жизни. Известно, что зимой, при достаточно низких температурах реки и озера замерзают, а летом, при достаточно высоких температурах – наоборот, оттаивают.

Книга или карандаш падают со стола на пол. Лампочка, через которую проходит электрический ток и раскаляет её спираль докрасна. Но если нажать на выключатель, то лампочка погаснет.

Суть в том, что во всех этих примерах происходят те или иные изменения. Так вот, эти изменения называются явлениями. То есть явления – это изменения, происходящие с телами и веществами в окружающем мире. В физике разделяют четыре основных типа явлений: механические явления, тепловые явления, световые явления и электромагнитные явления.

Такие явления называют физическими явлениями. То есть, физические явления – это любые превращения вещества или проявления его свойств, происходящие без изменения состава вещества.
Задача физики состоит в следующем: изучая различные явления, вывести общие законы, которые бы их объясняли. Например, то, что окружающие нас тела не висят в воздухе, а притягиваются к Земле обусловлено законом всемирного тяготения. То есть мяч падает на Землю, потому что Земля его притягивает. Земля вращается вокруг своей оси. Этим обусловлена смена дня и ночи.

Солнце может осветить только определённую часть Земли (в этой части Земли будет день). Другая часть Земли останется не освещенной, и там будет ночь. Было установлено, что помимо вращения вокруг своей оси, Земля вращается вокруг Солнца (хотя раньше, люди думали, что, наоборот, Солнце вращается вокруг Земли). Известно, что вращением Земли вокруг Солнца обусловлена смена времен года.

Таких примеров большое количество. В физике, как и в любом другом предмете, имеются некоторые физические термины, то есть специальные слова, обозначающие физические понятия.
В физике все тела, которые нас окружают, называют физическими телами. Это может быть книга, стол и так далее. Любое физическое тело имеет объём и форму. Например, если выдавить зубную пасту из тюбика, она изменит свою форму, но сохранит объём. Если рассмотреть два стакана, то можно убедиться, что они имеют абсолютно одинаковую форму, но разный объём.

Но какой бы объём или форму ни имели тела, все они состоят из того или иного вещества. Например, древесина, стекло, вода, воздух – все это различные вещества.

Вещество – это один из видов материи. А материя – это вообще всё, что существует во вселенной.
Что же является материей, но не является веществом? Наиболее очевидный пример, который мы можем привести – это свет. Свет, это, несомненно, материя (существует даже давление света), но его никак нельзя назвать веществом.

Значительную часть знаний, которыми обладает человечество, люди приобрели с помощью некоторых наблюдений. Рассмотрим падение тела. Если много раз выпускать мяч из рук, он всегда будет падать на Землю. Но будет ли то же самое происходить с камнем? Конечно. Если взять перо или листок, то эти тела падают несколько иначе. Соответственно, возникают вопросы: есть ли разница, тяжелое тело мы бросаем или легкое? Имеет ли значение его форма и объём? Для того чтобы ответить на эти вопросы, нужно произвести целенаправленные наблюдения. Такие наблюдения называются опытами (или экспериментами). То есть опыт – это наблюдения, которые проводятся в соответствии с некоторым планом. Прежде чем составить план, полезно выдвинуть гипотезу (то есть догадку) о том, как происходит то или иное явление. На основе таких догадок составляется физическая теория. С помощью опытов ученые убеждаются в правильности или неправильности составленной теории. Для этого, в процессе опытов производятся определенные измерения (например, в случае падения тел измеряется время, за которое они упали с той или иной высоты). Итак, в результате каких-либо наблюдений у человека возникает гипотеза о том, как объяснить происходящее. Обобщив свои гипотезы и рассуждения, человек может составить физическую теорию. Для проверки состоятельности (то есть справедливости) этой теории, проводятся опыты. Исходя из результатов опыта, физическая теория подтверждается или опровергается. Изучением падения тел занимался известный итальянский физик Галилео Галилей.

Он провел эксперимент в итальянском городе Пиза, где находится всемирно известная пизанская башня (она стоит под наклоном). Для того чтобы убедить своих современников, что его гипотеза верна, Галилей сбросил с башни мушкетную пулю и пушечное ядро. Вопреки ожиданиям, и ядро, и пуля приземлились практически одновременно. Причина произошедшего будет объяснена в других темах.
Главный вывод из данных примеров – это то, что источниками физических знаний являются наблюдения и опыты. Именно поэтому академик Лев Давыдович Ландау говорил: «верховным судьёй всякой физической теории является опыт».

Этим он хотел подчеркнуть, что какие бы догадки ни возникли у человека, относительно того или иного явления, их нельзя считать ни истинными, ни ложными, до тех пор, пока опыт не подтвердит эти догадки или не опровергнет их.
Основные выводы:
– Физика – это одна из наук о природе.
– Задачей физики является открытие и изучение законов, связывающих между собой различные физические явления и объяснение этих явлений.
– Явления – изменения, происходящие с телами и веществами в окружающем мире.
– Физические явления – это любые превращения вещества или проявления его свойств, происходящие без изменения состава вещества.
– Физические тела – любые тела, окружающие нас.
– Опыт – это целенаправленные наблюдения, производящиеся для подтверждения или опровержения физической теории.
– Наблюдения и опыты являются источниками физических знаний.

В такой науке как физика есть множество различных величин. На этом уроке мы познакомимся с некоторыми из них, а также с соответствующими единицами измерения. Кроме того, мы поговорим о том, что такое измерения, каким образом их можно произвести, и насколько они точны.


Конспект урока "Физические величины. Точность и погрешность измерений"

Физические величины. Точность и погрешность измерений
Измерять – значит, познавать
Данная тема посвящена физическим величина и их измерениям. В физике часто приходится измерять те или иные величины. Измерить можно высоту дома или длину улицы.

Можно измерить объём воды в колбе или массу воды в стакане.

Но что означают эти измерения? Измерить какую-либо величину – значит сравнить её с однородной величиной, принятой за единицу. Из приведённых выше примеров, можно заметить, что, например, единицей объёма является литр, а единицей массы является грамм. Для удобства была введена международная система единиц, которая называется СИ.

В этой системе длина измеряется в метрах, масса в килограммах, объём - в кубических метрах, время – в секундах и так далее. В процессе изучения физики будут вводиться новые величины и соответствующие им единицы измерения. Иногда физические величины можно не измерять, а вычислять по формуле. Например, для того, чтобы вычислить среднюю скорость нужно пройденное расстояние разделить на время. То есть, данная формула помогает вычислить такую физическую величину, как средняя скорость.

Известно что, иногда применяются единицы измерения, которые в десятки, сотни, тысячи и так далее раз больше принятых единиц измерения. Такие единицы измерения называются кратными.

Каждая приставка соответствует тому или иному множителю. Например, «Дека» означает в 10 раз больше, «гекто» - в сто раз больше, «кило» - в тысячу раз больше, «мега» - в миллион раз больше и так далее. Необходимо отметить, что в физике принято записывать такие множители в виде степени числа 10. Например, вместо миллиона записывается 10⁶. Также, могут быть использованы единицы, которые в десятки, сотни, тысячи и так далее раз меньше принятых единиц измерения. Такие единицы измерения называются дольными.

Каждая приставка соответствует тому или иному множителю. Например, «Деци» означает в 10 раз меньше, «санти» - в сто раз меньше, «милли» - в тысячу раз меньше, «микро» - в миллион раз меньше и так далее. Эти приставки также записываются в виде степени числа 10. Например, вместо записи числа 0,000001 записывается 10^–6.
У каждого ученика имеется линейка, длина которой измеряется в сантиметрах, то есть в единицах, которые в сто раз меньше метра. Поэтому, если длина линейки составляет 15 сантиметров, мы можем сказать, что её длина 0,15 метра.

Линейка – это прибор для измерения длины. Конечно, линейка относится к самым простым измерительным приборам. Существуют значительно более сложные приборы: например, термометр, который применяется для измерения температуры, гигрометр, который используется для измерения влажности или амперметр, который используется для измерения силы электрического тока.


Важно знать, как пользоваться измерительными приборами и насколько могут быть точны те или иные измерения. У каждого ученика есть линейка и карандаш. Можно попытаться измерить длину карандаша. В первую очередь нужно определить, какова цена деления измерительного прибора. Для этого необходимо найти два ближайших штриха шкалы, возле которых указаны значения величины (например, 1 см и 2 см). Далее нужно сосчитать число делений, заключенных между цифрами 1 и 2. При подсчёте получается, что количество этих делений равно 10. Таким образом, между отметками 1 см и 2 см заключено десять делений. Вычитаем из большего числа меньшее и делим на количество делений между ними. В результате вычислений получаем, что цена деления линейки составляет 0,1 см или 1 мм. Данный пример объясняет, как определить цену деления любого измерительного прибора.

Как видно из рисунка, длина карандаша чуть меньше десяти сантиметров. Если бы на этой линейке не было миллиметровых делений, то можно было сказать, что длина карандаша равна десяти сантиметрам. Но это было бы не совсем точное измерение. Такую неточность называют погрешностью измерения. В представленном случае, на линейке есть миллиметровые деления, поэтому можно измерить длину карандаша с более высокой точностью – 9,8 см. Это говорит о том, что чем меньше цена деления, тем больше точность измерения. Ну а большая точность измерения означает меньшую погрешность. Однако абсолютно точных измерений не существует. Если дать один и тот же карандаш каждому ученику из класса и попросить измерить длину карандаша, не у всех получится одинаковый результат. Тем не менее, погрешность измерения не может быть больше цены деления. Например, если видно, что длина карандаша не точно 9,8 см, а чуточку больше, то понятно, что длина карандаша находится в промежутке от 9,8 см до 9,9 см.
Погрешность измерений принято считать равной половине цены деления измерительного прибора. То есть, в рассмотренном случае, погрешность измерений составляет 0,5 мм. Поэтому, после того, как измерили карандаш и записали, что его длина равна 9,8 см, следует записать погрешность.

Знак «±» означает, что указанная длина может быть на полмиллиметра больше или на полмиллиметра меньше. Таким образом, истинное значение длины карандаша находится в промежутке от 9,75 см до 9,85 см.
В общем случае запись измеряемых величин с учетом погрешности имеет следующий вид:

где А – измеряемая величина;
а – результат измерения;
Da – погрешность измерений.
Необходимо отметить, что при сложении или вычитании величин с погрешностью, погрешность результата равна сумме погрешностей каждой величины. В этом легко убедиться на примере. На рисунке показаны два отрезка AB и CD, длины которых измерены с определенной погрешностью.

Рассчитаем сумму длин этих отрезков. Из рисунка видно, что отрезок AB равен 1 м ± 1 см. Истинная длина этого отрезка находится в промежутке 99 см ≤ АВ ≤ 101 см. Отрезок CD равен 12 см ± 0,5 см. Истинная длина этого отрезка находится в промежутке от 11,5 см ≤ CD ≤ 12,5 см. Поэтому, сумма длин этих отрезков будет иметь еще большую погрешность. Прежде чем производить вычисления, необходимо перевести обе длины в одинаковые единицы измерения.

Таким образом, получаем, что сумма длин отрезков AB и CD равна


Важно отметить, что этот же промежуток мы бы получили, если бы сложили наименьшие и наибольшие длины отрезков AB и CD. Следовательно, при сложении или вычитании величин, измеренных с погрешностями, погрешность результата равна сумме погрешностей каждой из величин.

Упражнения.
Упражнение 1. Заполните таблицу, указав, что из перечисленных слов является физическим телом, единицей измерения, физической величиной или физическим явлением: ветер, Луна, килограмм, дерево, длина, скорость, испарение.
Решение:

Упражнение 2. Родители измерили рост братьев Димы и Васи с помощью рулетки, цена деления которой 1 см. Подсчитайте, насколько см Дима выше, чем Вася.
Решение:

Упражнение 3. Найдите суммарную массу животных с погрешностью.
Решение:

Основные выводы:
– Для описания физических тел или физических явлений вводится физическая величина, которую можно измерить с помощью измерительных приборов или вычислить по формуле.
– Измерение величины – это сравнение её с однородной величиной, принятой за единицу.
– Кратные приставки – это приставки означающие увеличение в десятки, сотни, тысячи и так далее раз.
– Дольные приставки – это приставки, означающие уменьшение в десятки, сотни, тысячи и так далее раз.
– Погрешность измерений – неточность допускаемая при измерении. За погрешность измерений данного прибора принимают половину цены деления этого прибора.
– При сложении или вычитании величин с погрешностями, погрешность результата вычислений равна сумме погрешностей каждой величины.

На этом уроке познакомимся со строением вещества. Мы рассмотрим ряд опытов, подтверждающих, что все тела состоят из мельчайших частиц – молекул, а молекулы, в свою очередь – состоят из атомов.

Конспект урока "Строение вещества. Молекулы"
Строение вещества
Познать сущее нельзя извне, можно только изнутри
Николай Бердяев
Данная тема посвящена строению вещества. Еще в древности люди высказывали предположения о том, что все вещества состоят из очень маленьких частичек. Однако лишь в восемнадцатом веке эти предположения сложились в более или менее стройную теорию. Представления о строении вещества помогли людям не только понять и объяснить те или иные физические явления, но и влиять на происхождение явлений, предсказывать поведение различных веществ при изменении внешних условий. Более того, люди научились сами получать вещества с заданными свойствами.
Некоторые явления можно легко предсказать, опираясь на свой повседневный опыт. Например, если сжать руками воздушный шарик, то он изменит свой объем и форму.

Если развязать шарик, то из него выйдет воздух. Если капнуть каплю краски в воду, то вода окрасится. Если нагреть лед, то он растает и превратится в воду.

Рассмотрим несколько целенаправленных опытов, которые дадут некоторые сведения о строении вещества. Возьмем самый обычный листочек с дерева. Можно ли его разделить? Конечно, легко можно его разорвать. Полученные кусочки можно разорвать ещё и ещё. Если растереть маленький кусочек листика пальцами, то можно увидеть, мелкие частички, оставшиеся у вас на пальцах. Можно провести аналогичный опыт с водой. Если взять бутылку, в которой находится некоторое количество воды.

Легко можно перелить часть воды в другую ёмкость, а из этой ёмкости – в еще одну, и так далее. Подобные опыты говорят нам, что самые различные вещества состоят из частиц.
Сжимая шарик, можно добиться уменьшения его объёма. При этом следует заметить, что количество частиц воздуха внутри шарика не изменилось. Следовательно, уменьшилось расстояние между частицами.

Аналогично, можно растянуть резиновый шнурок, тем самым увеличив его объём. Опять же, количество частиц от этого не меняется. Следовательно, увеличивается расстояние между частицами. Таким образом, вещество состоит из частиц, и между этими частицами есть определенные промежутки. Но только ли механическими усилиями можно уменьшить или увеличить эти промежутки? Оказывается, что нет. Можно провести следующий опыт: проденем шарик, подвешенный на цепочке через кольцо.

Нагреем этот шарик и попытаемся вытащить его обратно. После нагревания шарик в кольцо не пролезает. Это говорит о том, что при нагревании тела расширяются, то есть, увеличивается их объём. Если подождать, пока шарик остынет, то он снова сможет пройти через кольцо. Значит, при охлаждении, объем тела уменьшается. То же самое будет происходить и с жидкостью. Наполним сосуд водой до краев и закупорим его пробкой. В пробку проденем маленькую стеклянную трубку. При нагревании вода частично заполнит трубку, а, значит, объём воды тоже увеличивается при нагревании. Это хорошо подтверждается и другим бытовым опытом: если в сосуд с горячей водой опустить термометр, то столбик ртути поползет вверх. То есть, при нагревании ртути, промежутки между её частицами увеличиваются, что приводит к увеличению объёма.

Таким образом, когда частицы тела отдаляются друг от друга, объём тела увеличивается. И наоборот, когда частицы тела сближаются друг с другом, объём тела уменьшается. Может возникнуть вопрос: о каких частицах идет речь, если все тела являются сплошными и их можно перемещать целиком, не волнуясь о том, что эти частицы рассыплются?! Более детальное объяснения этих вопросов, будет раскрыто при дальнейшем изучении физики. Тем не менее, можно провести довольно простой опыт, подтверждающий, что вещество состоит из частиц. Возьмем три стакана с водой и окрасим воду в одном из них.

Перенесем часть окрашенной воды в другой стакан. Видно, что вода в этом стакане тоже окрасилась, но цвет менее насыщенный. Если затем перенести часть воды из второго стакана в третий, то вода в нем тоже окрасится, но совсем немного. Этот опыт подтверждает, что вещество состоит из частиц. Все меньшая насыщенность цвета в стаканах объясняется присутствием меньшего количества частиц краски. И это, конечно, лишь один из множества опытов, подтверждающих то, что вещества состоят из мельчайших частичек.
Такие частички были названы молекулами. Молекула в переводе с латинского языка означает «маленькая масса». Размеры молекул настолько малы, что человеческий глаз просто не в состоянии увидеть отдельные молекулы. Чтобы представить, насколько малы молекулы, приведем несколько примеров. Например, в яблоке содержится примерно столько же молекул, сколько яблок можно было бы уложить внутри нашей планеты – Земли. Ещё один пример: в одной капле воды содержится примерно столько же молекул, сколько капель содержится в Черном море. В очень малом объёме воздуха – в одном кубическом миллиметре содержится 27×10¹⁵, то есть миллионы миллиардов молекул. Конечно, столь малые частицы мы не в состоянии увидеть без специальных приборов. Один из таких приборов называется электронным микроскопом: с его помощью, мы можем увидеть молекулы и получить их изображения. Например, на рисунке представлен один из видов частичек крови – эритроциты, а также витамин C.

На сегодняшний день ученые изучили множество различных молекул и с уверенностью могут сказать, что молекулы разных веществ отличаются друг от друга, но молекулы одинаковых веществ абсолютно одинаковы. Таким образом, из молекул воды может состоять только вода и ничего больше. Однако, даже молекулы не являются наиболее мелкими частицами. Они состоят из атомов (атом в переводе с греческого означает «неделимый»). При дальнейшем изучении физики будет показано, что и атом имеет внутреннее строение. Молекулы принято изображать схематически: вот, например, схематическое изображение молекулы воды: она состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода.

Каждое вещество имеет своё обозначение. Например, водород обозначается латинской буквой H, а кислород – буквой О. Таким образом, молекула воды имеет химическую формулу H₂O – эта формула показывает, что в молекуле два атома водорода и только один атом кислорода.
Если молекулы состоят из атомов, почему же, молекулы считаются наименьшими частицами данного вещества? Дело здесь вот в чем: молекулы образуют вещество таким, каким мы его видим, осязаем, ощущаем и так далее.
Основные выводы:
– Все тела состоят из частиц.
– Между этими частицами есть промежутки.
– Размеры этих частиц очень и очень малы.
– Наименьшие частицы данного вещества называются молекулами.
– Молекулы состоят из атомов.
– При нагревании тела расширяются, а при охлаждении – сжимаются.

Изучив строение вещества, мы можем объяснить явление перемешивания веществ – диффузию. Мы наблюдаем процесс диффузии ежедневно, и на данном уроке мы убедимся в этом на ряде примеров. Также мы познакомимся с соответствующими опытами.

Конспект урока "Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах"
Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах
Один опыт я ценю выше тысячи мнений, рождённых воображением
Михаил Васильевич Ломоносов
В данной теме продолжается ознакомление с первоначальными сведениями о строении вещества.
Молекулы – мельчайшие частицы вещества. Эти частицы настолько малы, что мы не в состоянии увидеть их невооруженным глазом, поэтому, все тела кажутся сплошными. Однако было доказано с помощью опытов, что тела состоят из малых частиц. Как оказалось, молекулы не стоят на месте, а постоянно находятся в беспорядочном движении. Возникает вопрос: как это частички вещества могут находиться в непрерывном движении, если, например, стол сохраняет свою форму, и никакого движения не происходит? Стакан, чайник, карандаш – да любое твердое тело сохраняет свою форму неизменной. Как же может быть, что молекулы внутри этих тел двигаются? Это подтверждается наблюдениями и опытами. Впервые такое предположение было высказано Робертом Броуном в 1827 г.

Как-то раз он разглядывал в капле воды под микроскопом споры растений. Внезапно Броун увидел, что мельчайшие твердые крупинки, которые едва можно было разглядеть в капле воды, непрерывно дрожат и передвигаются с места на место. Он установил, что эти движения, никак не связаны ни с потоками в жидкости, ни с ее постепенным испарением, а присущи самим частичкам. Если проследить за одной частицей, то можно убедиться, что её движение совершенно хаотично и её траекторию невозможно предугадать. Частицы, двигающиеся таким образом, стали называть броуновскими, да и само движение было названо броуновским.

Происходит это вот из-за чего: молекулы, беспорядочно двигаясь, постоянно ударяют по броуновским частицам. Это приводит к тому, что частица постоянно смещается в разные стороны. При увеличении температуры молекулы начинают двигаться быстрее, соответственно, чаще ударяя броуновскую частицу, в результате чего эта частица тоже начинает двигаться быстрее. Самих молекул не видно при использовании обычного микроскопа, поэтому создается впечатление, будто бы броуновские частицы движутся сами по себе. Понять это можно вот каким способом: если представить, что дети играют в огромный мяч, который толкают друг другу. Стороннему наблюдателю, находящемуся на большом расстоянии будет казаться, что мяч двигается сам по себе, поскольку издалека детей видно не будет. Точно также и молекулы ударяют по броуновским частицам, заставляя их хаотически двигаться.
Именно тем, что молекулы постоянно находятся в движении, объясняется такое явление, как диффузия. Рассмотрим примеры диффузии. Например, это распространение запахов. Если открыть духи, то почти сразу можно почувствовать приятный запах. Также, если распылить какую-то едкую жидкость, немедленно можно почувствовать неприятный запах.

Каким же образом это происходит? Молекулы того или иного газа находятся в беспорядочном движении, как и молекулы воздуха. Постепенно они начинают перемешиваться, то есть, молекулы данного газа проникают в пространство между молекулами воздуха, и наоборот. Таким образом, через некоторое время часть молекул попадает в нос человеку, и он чувствует запах. Опираясь на бытовой опыт можно сделать вывод, что диффузия в газах происходит довольно быстро.
Тогда возникает вопрос: может ли диффузия происходить в жидкостях? Несомненно. В предыдущей теме был проведен опыт по окрашиванию воды. Каким образом вода окрасилась? Когда краска попала в воду, молекулы краски начали проникать в пространство между молекулами воды, и наоборот. В итоге, вода равномерно окрасилась. Можно отметить, что подобные явления окружают нас каждый день. Например, явлением диффузии является заварка чая или кофе.

Когда чай или кофе заливается кипятком, вода постепенно окрашивается. Важно отметить, что если вода недостаточно горячая, то и чай, и кофе будут плохо завариваться, значительно медленнее, чем обычно. Из этого следует вывод: повышение температуры способствует ускорению диффузии. И наоборот, понижение температуры замедляет диффузию.
Вопрос: в твердых телах может происходить диффузия? Припаркованная машина может стоять на асфальте, но при этом не перемешиваются же её шины с дорожным покрытием. Люди ходят в одежде, сидят на стуле и так далее, но никакого перемешивания не происходит. Не надо спешить с выводами. Дело в том, что диффузия в твердых телах проходит очень медленно, поэтому ссылаться на повседневный опыт не стоит. Тем не менее, существует ряд успешных экспериментов, подтверждающих, что диффузия проходит и в твердых телах. Например, если очень хорошо отполировать пластины свинца и золота и приложить их друг к другу, хорошенько придавив, то процесс диффузии будет происходить. Для того, чтобы свинец проник в золото всего на один миллиметр, понадобиться приблизительно 5 лет.

Другим примером является похожий эксперимент, который был проведен Уильямом Робертсом-Остином – английским металлургом XIX века.

Он использовал ту же идею: нанес слой золота на один из концов свинцового цилиндра. После этого он поместил цилиндр в печь, и продержал его там около десяти дней при температуре примерно 200 градусов Цельсия. После этого Робертс-Остин разрезал цилиндр на тонкие диски, чтобы измерить, насколько золото проникло в свинец. Оказалось, что в том конце, где был чистый свинец, появилось вполне измеримое количество золота. И, наоборот, - в золото проник свинец. Этот опыт, в сравнении с предыдущим, отлично демонстрирует, насколько сильно температура влияет на скорость протекания диффузии.
Упражнения.
Упражнение 1. Определите, что из перечисленных примеров является примером диффузии.

Решение:
На рисунках представлено три процесса: переливание жидкости из одного сосуда в другой, нагревание жидкости и растворение кусочка сахара в чае. В каких случаях можно говорить о диффузии? Диффузия – это явление самопроизвольного взаимного проникновения молекул одного вещества между молекулами другого. Когда жидкость переливается из одной емкости в другую, то происходит простое разделение вещества, не перемешивая его молекулы с какими-то другими молекулами. Поэтому, первый случай не является примером диффузии. Нагревание жидкости – это тоже не пример диффузии. Несомненно, диффузия ускоряется с повышением температуры. Но здесь речь идет только об одной жидкости, а диффузия, по смыслу, может происходить только при участии двух и более веществ. В третьем примере, конечно, имеет место диффузия, ведь, молекулы сахара проникли в пространство между молекулами воды, таким образом, образовав раствор.
Упражнение 2. Определите, в каком случае диффузия будет происходить быстрее всего.

Решение:
На рисунке изображены три разные ситуации. В каком случае диффузия произойдет быстрее? На рисунках представлен пример диффузии твердых тел и два примера диффузии жидкостей. В твердых телах диффузия происходит гораздо дольше, чем в жидкостях и, тем более, газах. Поэтому, с уверенностью можно говорить, что в первом случае диффузия будет происходить медленнее всего. В двух других случаях представлены примеры диффузии воды и масла. В одном из случаев, речь идет о воде комнатной температуры, а в другом – о кипящей воде. Поскольку более высокая температура способствует ускорению диффузии, можно сказать, что во втором случае диффузия будет происходить быстрее всего.

Основные выводы:
– Броуновское движение – это явление беспорядочного движения молекул.
– Диффузия – это явление, при котором происходит самопроизвольное взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого вещества.
– Диффузия довольно быстро протекает в газах и немного медленнее в жидкостях.
– В твердых телах диффузия протекает очень медленно.
– Диффузия происходит быстрее при более высокой температуре.