Проектная работа по физике "Диффузия в жизни человека"

Муниципальное общеобразовательное учреждение

Максимковская основная общеобразовательная школа

Проектная работа по физике на тему

«Диффузия в жизни человека»

Выполнила: ученица 7 класса

Васильева Ксения

Руководитель: Землякова И.Н.

д. Максимково, 2023 г.

Оглавление

Введение ……………………………………………………………… 2 стр.

Цели и задачи………………………………………………………….3 стр.

Определение диффузии и история ее открытия…………………… 3-4 стр.

Диффузия в природе …………………………………………………5 стр.

Осмос …………………………………………………………………5-7 стр.

Роль диффузии в жизни человека .......................................................7 стр.

Вредное проявление диффузии………………………………………7-8 стр.

Диффузия и курение………………………………………………….8-10 стр.

Это интересно…………………………………………………………10-12 стр.

Заключение ……………………………………………………………13 стр.

Литература……………………………………………………………..14 стр.

Введение

В этом году я новый - физику. Он меня сильно заинтересовал, что, чем я узнаю, тем понимаю, как много и происходит нас. Мир явлений разнообразен

В нашей повседневной жизни мы иногда не замечаем некоторых физических явлений. Например, кто-то открыл флакон с духами, и мы, даже находясь на большом расстоянии, почувствуем этот запах. Поднимаясь по лестнице к своей квартире, мы можем ощутить запах пищи, приготовленной дома. Мы опускаем в стакан с горячей водой пакетик с заваркой для приготовления чая, и даже не замечаем, как заварка окрашивает всю воду в чашке.
И это все происходит благодаря диффузии. Диффузия это уникальное явление, с которым мы сталкиваемся каждое мгновение на протяжении всей нашей жизни. Если внимательно осмотреться вокруг, можно найти немало примеров диффузии, облегчающих наш быт. Это растворение стирального порошка, марганцовки, соли; распыление освежителей воздуха; аэрозоли для горла; вымывание грязи с поверхности белья; смешивание красок художником; замешивание теста; приготовление наваристых бульонов, супов, и подлив, сладких компотов и морсов. Диффузия находит широкое применение в природе, промышленности и в нашей повседневной жизни.

Цель моего проекта: расширение знаний о диффузии, рассмотрение связи диффузии с окружающей природой и жизнью человека, выяснение отрицательного воздействия на жизнь и здоровье человека.

Работая над проектом, я поставила перед собой следующие задачи:

1.Собрать и изучить материал о значении диффузии в природе и в жизни человека.

2.Проанализировать полученную информацию о явлении диффузии, а также определить степень значимости этого явления для растений, животных, человека.

3.Провести социологическое исследование и  выяснить отношение учащихся к курению.

Объект моего исследования: явление диффузии

Предмет исследования: положительные и отрицательные действия диффузии

Гипотеза исследования: Если учащийся узнает о вреде табачного дыма с точки зрения явлений и законов физики, то это приведет к изменению его отношения к курению.

Актуальность данного исследования заключается в том, что диффузия одно из самых значимых явлений в физике, имеющее так много в себе того, что мы встречаем повседневно и используем в своё благо. Диффузия играет существенно - важную роль в природе и жизни человека. Изучение влияния диффузии на жизнедеятельность растений, животных и человека расширит спектр наших знаний о живой природе, демонстрирует тесную связь физики, биологии, экологии и медицины. Исследование диффузии помогает лучше понять явления, с которыми мы сталкиваемся каждый день.

Диффузия (лат. diffusio — распространение, растекание, рассеивание, взаимодействие) — явление, при котором происходит взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого.
Диффузия может происходит в газах, жидкостях и твердых телах.

так. Сначала телами граница двух сред). Затем, своего веществ, находящиеся границы, местами. Граница расплывается). Проникнув вещества, частицы обмениваться с второго, находящимися во всё слоях. раздела ещё более расплывчатой. и беспорядочному этот приводит, в конце к тому, что в сосуде однородным. Это имеет в газах, и телах.

В 1827 при наблюдении в микроскопе взвеси цветочной пыльцы в воде Роберт Броун наблюдал хаотичное движение частиц, возникающее «не от движения жидкости и не от ее испарения». Видимые только под микроскопом взвешенные частицы размером 1 мкм и менее совершали неупорядоченные независимые движения, описывая сложные зигзагообразные траектории. Броуновское движение не ослабевает со временем и не зависит от химических свойств среды; его интенсивность увеличивается с ростом температуры среды и с уменьшением ее вязкости и размеров частиц. Даже качественно объяснить причины броуновского движения удалось только через 50 лет, когда причину броуновского движения стали связывать с ударами молекул жидкости о поверхность взвешенной в ней частицы. Таким образом, диффузия, или броуновское движение - это беспорядочное движение мельчайших частиц, взвешенных в жидкости или газе, происходящее под действием ударов молекул окружающей среды.

Диффузия в природе

Явление диффузии играет большую роль в природе. Так, например, благодаря диффузии поддерживается однородный состав атмосферного воздуха вблизи поверхности Земли. Деревья выделяют кислород и поглощают углекислый газ с помощью диффузии. Корни растений захватывают необходимые для растения вещества из почвенных вод благодаря диффузионному потоку внутрь корней. Благодаря явлению диффузии нижний слой атмосферы – тропосфера – состоит из смеси газов: азота, кислорода, углекислого газа и паров воды. В небе мы тоже наблюдаем это явление. Рассеивающиеся облака – тоже пример диффузии и как точно об этом сказано у Ф.Тютчева: «В небе тают облака…

Муравьи помечают свой путь капельками пахучей жидкости, они прижимаются брюшком к земле и передают ей свой запах. Некоторые муравьи не всегда бегут точно по намеченному пути, а сбоку от трассы, потому что запах достаточно силен. Потеряв след, они кругами вновь находят «дорогу» и спешат по ней. Муравьиные трассы бывают длиной несколько метров. Благодаря диффузии, насекомые находят себе пищу. Бабочки, порхая меж растений, всегда находят дорогу к красивому цветку. Пчелы, обнаружив сладкий объект, штурмуют его своим роем. А растение растет, цветет для них тоже благодаря диффузии. Ведь мы говорим, что растение дышит и выдыхает воздух, пьет воду, получает из почвы различные микродобавки. Лесные санитары – волки, находят добычу по запаху. Вынюхивая по запаху, как говорят, по следу, собаки находят нарушителя. Благодаря своему чуткому носу, собаки являются верными помощниками криминалистов. Акулы чувствуют запах крови на расстоянии нескольких километров, также как и рыбы пираньи.

Осмос.

Когда мы хотим утолить жажду, то пьем воду. Но, каким же образом выпитая вода попадает в клетки нашего тела? А происходит это благодаря осмосу.      Если два раствора с разными концентрациями привести в соприкосновение, то эти растворы в результате диффузии перемешаются. А если два таких раствора разделены непроницаемой перегородкой, то вообще ничего не получится.

Но вот если два таких раствора разделены перегородкой, пропускающей молекулы растворителя, но задерживающей молекулы растворенного вещества, то молекулы растворителя будут переходить в более концентрированный раствор, все более разбавляя его. Возникает осмос — направленное перемещение молекул растворителя через полупроницаемую перегородку, разделяющую два раствора различной концентрации. Диффузия растворителя продолжается до установления равновесия в системе в результате выравнивания концентраций по обе стороны перегородки или в результате возникновения осмотического давления.

Осмос от греческого – толчок, давление. Впервые осмос наблюдал французский химик Нолле в 1748 г.

Оболочки всех без исключения живых клеток как раз и обладают замечательной способностью пропускать молекулы воды и задерживать молекулы растворенных в ней веществ — именно благодаря этому клетка и может утолять жажду.

Я попробовала сделать любопытный опыт. Взяла лимон и отрезала несколько тонких долек. Сока при этом практически не получилось. Я посыпала лимонные дольки сахаром — и спустя некоторое время из них потек сок. Тут начал действовать осмос: сок потек из лимона наружу, как бы стремясь возможно сильнее разбавить образовавшийся на его поверхности концентрированный раствор сахара.

А если нашинкованную капусту перетереть с солью, то её объём резко уменьшится, а сама капуста станет влажной. Это тоже осмос, только в данном случае снаружи клетки находится соль. Практическое применение осмос находит в процессе очистки воды.

в медицине, например, в аппарате

почка». Боле 30 лет немецкий врач Кольф

применил почка». С тех пор он для

неотложной при острой для подготовки

больных с к трансплантации для (10-15 лет) с хроническим почек.

Роль диффузии в жизни человека.

Изучая явление диффузии, я пришел к выводу, что именно благодаря этому явлению человек живет. Ведь, как известно, воздух, которым мы дышим, состоит из смеси газов: азота, кислорода, углекислого газа и паров воды. Находится он в тропосфере - в нижнем слое атмосферы. Если бы не было диффузионных процессов, то наша атмосфера просто расслоилась бы под действием силы тяжести, которая действует на все тела, находящиеся на поверхности Земли или вблизи нее, в том числе и на молекулы воздуха. Внизу расположился бы боле тяжелый слой углекислого газа, над ним – кислород, выше - азот и инертные газы. А ведь для нормальной жизнедеятельности нам необходим именно кислород.

Диффузия происходит и в самом организме человека. Дыхание и пищеварение человека основано на диффузии. Если говорить о дыхании, то в каждый момент времени в кровеносных сосудах, оплетающих альвеолы, находится примерно 70 мл крови, из которой в альвеолы диффундирует углекислый газ, а в обратном направлении - кислород.
Как видно из приведенных примеров диффузионные процессы играют очень важную роль в жизни людей.

Вредное проявление диффузии.

В загрязнении воздуха вредными продуктами промышленного производства и выхлопными газами автомобилей огромную роль играет диффузия. Также она вносит огромный вклад в загрязнение рек, морей, океанов продуктами жизнедеятельности людей. Годовой сброс производственных и бытовых стоков в мире составляет десятками триллионов тонн.

Одним из примеров отрицательного влияния человека на процессы диффузии в природе являются крупномасштабные аварии, происходящие в бассейнах разных водоемов. Так, по оценкам экспертов, в океан ежегодно попадает около 10 млн. т нефти. Нефть на воде образует тонкую пленку, препятствующую газообмену между водой и воздухом. Оседая на дно, нефть попадает в донные отложения, где нарушает естественные процессы жизнедеятельности донных животных и микроорганизмов. Кроме нефти, значительно возрос выброс в океан бытовых и промышленных сточных вод, содержащих, в частности, такие опасные загрязнители, как свинец, ртуть, мышьяк, обладающие сильным токсическим действием. Фоновые концентрации таких веществ во многих местах уже превышены в десятки раз.

Вследствие явления диффузии воздух загрязняется отходами разных фабрик, из-за него вредные отходы жизнедеятельности человека проникают в почву, воду, а затем оказывают вредное влияние на жизнь и функционирование животных и растений. Увеличивается площадь земель, загрязненных выбросами промышленных предприятий и т.д. Свыше 2 тыс. гектаров земли занято свалками промышленных и бытовых отходов. Один из трудно решаемых в настоящее время вопросов является вопрос утилизации промышленных отходов, в том числе токсичных. 
Насущной проблемой является загрязнение воздуха выхлопными газами, продуктами переработки вредных веществ, выбрасываемыми в атмосферу различными заводами. В некоторых медицинских исследованиях была показана связь заболеваемости органов дыхания и верхних дыхательных путей с состоянием воздуха. Отмечается прямая зависимость между показателем уровня заболеваемости органов дыхания и объемом выбросов вредных веществ в атмосферу. Перечисленные примеры диффузии оказывают вредное влияние на различные процессы, происходящие в природе. 

Диффузия и курение.

Психологи пришли к мнению, что курение - "детское заболевание". Обычно оно начинается в раннем юношеском возрасте и особенно распространено среди тех, кто плохо учится, чувствует свою несостоятельность, не уверен в будущем, а также в среде, где курят родители и приятели. Многие подростки считают курящих сверстников сильными, дружелюбными и совсем взрослыми. Согласно данным Всемирной организации здравоохранения ежегодно во всем мире от болезней, связанных с курением, умирает 2,5 млн. человек. Смертность растет прямо пропорционально количеству выкуренных сигарет. Большой процент смертности среди тех, кто начал курить в раннем возрасте. Поэтому проблема борьбы с курением детей имеет социальный характер.

В нашей школе тоже существует проблема курения, и я хочу обратить на это внимание.

Как родители могут узнать, курят их дети или нет? Очень просто: благодаря диффузии табачный дым хорошо смешивается с воздухом и проникает всюду: в одежду, волосы, легкие, живые ткани, кровь, лимфу, мозг, рассеивается в помещении. Запах табачному дыму придает никотин, являющийся одним из сильных растительных ядов, которые действуют не только на низших, но и на высших животных.

Несколько хорошо запоминающих фактов:

• Если пиявка присосется к коже страстного курильщика, она тотчас отвалится и в судорогах умирает от отравления;

• Если  в помещении много табачного дыма, в аквариумах с искусственным продуванием воздуха наблюдались отравления рыбок; виновник – никотин;

• Ядовитые свойства никотина используются в сельском хозяйстве: он один из главных компонентов многих препаратов для защиты растений от вредителей;

Курильщик портит жизнь не только себе, но и окружающим. Курение – это не только проблема человека с никотиновой зависимостью, но и неудобства для его окружения. Пассивное курение – непроизвольное отравление вредными веществами табачного дыма некурящих людей, которые живут или работают с курильщиками.

Курение портит Земную атмосферу и окружающую среду. Вот несколько известных фактов. Курильщики ежегодно "выкуривают”, т.е. выбрасывают в атмосферу 720 тонн синильной кислоты, 384000 тонн аммиака, 108000 тонн никотина, 600000 тонн дегтя и более 550000 тонн угарного газа. Общая масса окурков на Земле за год составляет 2520000 тонн. Табачный дым, окутывая Землю, задерживает ультрафиолетовые лучи. В среднем 25% всех видов веществ, содержащихся в табаке, сгорает и разрушается в процессе курения; 50% уходит в окружающую среду; 20% попадает в организм курильщика и только 5% остается в фильтре.

Температура табачного дыма на 35-40 градусов выше температуры воздуха, поступающего в рот при курении, что вызывает во рту довольно резкий перепад температур. Во время курения одной сигареты происходит 15-20 таких перепадов, что плохо отражается на состоянии зубной эмали: она трескается. Вот поэтому зубы курильщиков разрушаются раньше, чем зубы некурящих. В газовой фракции табачного дыма находится газообразный дёготь, который при охлаждении переходит в жидкое состояние, т.е. конденсируется. При этом он оседает на пальцах рук, зубах, стенках воздухоносных путей, лёгких, попадает в желудок. При выкуривании одной пачки сигарет курильщик производит около 1 грамма жидкого дёгтя.

Это интересно!

У североамериканского серого волка обоняние в 1000 раз острее, чем у человека. Он чует лосиху с детёнышем на расстоянии более чем 2,5 км. В носу волка примерно в 50 раз больше обонятельных рецепторов, чем у человека. Слизистая оболочка  собрана в складки, так что в малом пространстве сосредоточена большая поверхность. Если расправить слизистую ,она окажется площадью с большую открытку. Нос устроен так ,чтобы наполненный  запахами вдыхаемый воздух  соприкасался с большой поверхностью слизистой.             У здорового животного нос внутри влажный, что позволяет лучше улавливать пахучие частицы вещества. Когда волк проходит с подветренной стороны от невидимой жертвы, он чует доносимый воздухом запах и начинает двигаться к его источнику. Приблизившись, хищник полагается на своё зрение, быстроту действий и, естественно, силу. Новозеландский киви величиной с курицу - очень занятная птица. Он не умеет летать ,а его перья больше похожи на шерсть. Пищу находит по запаху, как насекомоядные млекопитающие, и может учуять червяка  под  землёй на глубине 3 см.По ночам киви роется в лесной подстилке и почве своим длинным тонким клювом.

Ноздри на конце клюва ведут к обонятельным рецепторам в его основании, а  нервы от рецепторов - к обонятельным долям головного мозга, которые у киви крупнее, чем у всех других птиц. Такая система позволяет ему на расстоянии чуять червей, слизней и личинок  жуков. Схватив добычу кончиком клюва, птица несколько раз дёргает головой, чтобы отправить её в глотку.

Благодаря диффузии газов происходит необходимый для жизни  газообмен-процесс дыхания, приводящий к выделению химической энергии вследствие окисления  органических  веществ. У небольших растений диффузия идёт через всё поверхность, у крупных цветковых растений - через устьица на листьях и зелёных стеблях (у травянистых форм), а также через чечевички и трещины в коре одревесневших стеблей. Внутри растений кислород распространяется диффузным переносом в воздухоносных межклетниках, достигая клеток и растворяясь во влаге, покрывающей клеточный стенки. Отсюда он диффундирует уже внутрь клеток. Углекислый газ движется по растению тем же путём, но в обратном направлении. В клетках, содержащих хлорофилл, одновременно протекает и дыхание, и фотосинтез: выделяемый хлоропластами кислород может сразу же потребляться митохондриями той же клетки, а продукт дыхательного метаболизма митохондрий – углекислый газ – может использоваться для фотосинтеза хлоропластами. Самый распространённый способ общения насекомых – с помощью обонятельных химических средств. Есть привлекающие ароматы (аттрактанты), а есть отталкивающие (репелленты), воспринимаемы обонятельными дырочками (порами) на усиках. К аттрактантам относятся феромоны и гормоны. «Матка здесь», - сообщает один феромонов в пчелином гнезде. «Из этого запасного самца вырастить производителя, а из этого – солдата», - звучит приказ через феромон в гнезде термитов. А репелленты? «Нас много, корма на всех не хватит, подождите расти», следует пахучий сигнал от первого комариного выплода. И личинки комаров следующего выплода смиренно ждут приказа на превращение в комаров.

Невозможно представить свою жизнь и быт без ароматических запахов. Чтобы получить всего 1 кг розового масла, необходимо переработать более полутора тонн  лепестков розы. Ладан, ароматическую смолу для церковных нужд , получают из сока ладанного дерева и босвеллии  священной, растущих  в Восточной Африке. Мирра, смола  для ароматических курений , получается из смолы деревьев рода коммифора, растущих в Эфиопии  и Южной Аравии.

В 1638 г. посол  Василий Старков привёз в подарок  царю Михаилу Фёдоровичу от  монгольского Алтын- хана 4 пуда сушёных листьев. Это растение очень понравилось москвичам, и они его с удовольствием до сих пор употребляют. А как  оно называется и на каком явлении  основано его употребление? (Ответ. Это чай. Явление - диффузия.)

За последние десятилетия люди в корне изменили свой взгляд на  леса Земли. И поняли, что лес- это не просто будущие дрова, доски, брёвна, а одно из главных звеньев природной цепи. Леса- лёгкие планеты, помогающие дышать всему живому. Один гектар леса за год очищает 18 млн м воздуха от углекислого газа, поглощает 64 т других газов и пыли, поставляя взамен миллионы кубометров  кислорода.

Заключение

Явление диффузии является одним из главных общих условий жизнедеятельности растений, животных и человека. Каким вообще был бы мир без диффузии? Прекратись тепловое движение частиц – и вокруг всё станет мёртвым!  Без этого явления жизнь на Земле будет невозможна. Природа широко использует возможности, заложенные в процессе диффузионного проникновения, играет важнейшую роль в поглощении питания и насыщении кислородом крови. В пламени Солнца, в жизни и смерти далёких звезд, в воздухе, которым мы дышим, всюду мы видим проявление всемогущей и универсальной диффузии.

Но, к сожалению, люди в результате своей деятельности часто оказывают негативное влияние на естественные  процессы в природе. Человеку нет необходимости что–то специально делать для улучшения протекания явления диффузии в живой природе. Просто надо исключить свое отрицательное воздействие на живую природу своей деятельностью, чаще привлекать внимание общественности к проблемам окружающей среды и тогда каждый сможет жить в полной гармонии с природой, с самим собой.

В ходе подготовки к данному проекту, я закрепила и приобрела новые знания о диффузии. Я считаю, что результаты моей работы могут использоваться как дополнительный материал по теме «Диффузия».

Известно, курильщик живет на 20 лет меньше некурящего. Если хотя бы один курильщик бросит свою пагубную привычку, я буду знать, что свою работу я выполнила не зря!

Литература

1. Я.И.Перельман «Занимательная физика»

2. Кириллова, И.Г. Книга для чтения по физике для учащихся 7 классов средней школы / И.Г. Кириллова.- М.,1986.-207 с.;

3.  Энциклопедия для детей АВАНТА. Физика.

4.https://ru.wikipedia.org/wiki

5. https://school-science.ru/4/11/1368

6.http://murzim.ru/jenciklopedii/detskaja-jenciklopedija-ot-a-do-ja

7.http://hozobzor.ru/tehnika/kak-izbavitsya-ot-zapaha-v-holodilnike.html

8.http://www.metod-kopilka.ru

7