Fizika (7-8.)
Diffúzió
Információ ehhez a munkalaphoz
Módszertani célkitűzés
Ebben a tananyagegységben a diffúzió jelenségét vizsgáljuk. Szimuláció segítségével bemutatjuk, hogy a különböző koncentrációjú terek között a részecskék hogyan mozognak, illetve, hogy a mozgást hogyan befolyásolja a hőmérséklet.
Az alkalmazás nehézségi szintje, tanárként
Könnyű, nem igényel külön készülést.
Lehetséges házi feladat
A grafikonos ábrázolásokat, mivel időigényesek, adhatjuk házi feladatnak!
Kerestessünk példákat a tanulókkal a háztartásokból vagy a mindennapi életből!
Vajon miért érezzük a pékség „illatát” vagy társunk dezodorját, ha elsétálunk mellette?
Hogyan „követi a legyet” a rovarirtó spray?
Ezekre, és sok hasonló jelenségre a diffúzió ad magyarázatot.
A szimulációban egy két részre osztott tartályt figyelhetsz meg, melyben a válaszfal a gázmolekulák számára átjárható.
Figyeld meg, hogyan közlekednek a részecskék a falon keresztül!
Hogyan oszlanak meg a két térrész (A és B) között?
Feladatok
- FELADAT
Indítsd el a szimulációt az „Indítás” gomb megnyomásával!
Figyeld meg a részecskék mozgását! Jellemezd mozgásukat!
Tudnak az A és B térfél között mozogni?
VÁLASZ:A részecskék „labdaszerűen pattognak”, azaz egyenes vonalú haladó mozgásuk során rugalmasan ütköznek egymással és a tartály falával.
Az A és a B térfél között szabadon mozoghatnak. - FELADAT
A tanári útmutatásnak megfelelően azonos időközönként számold meg a részecskéket a „Számlálás” gomb megnyomásának segítségével!
Addig ismételd a számlálásokat, míg 20 adatpárod nem lesz!
Ábrázold grafikonon az A és a B oldalon megszámolt részecskéket az idő függvényében!
MÓDSZERTANI MEGJEGYZÉS
Érdemes kb. 5-10 másodpercenként felvenni az adatokat, mert ennyi idő alatt a részecskék elegendő utat tesznek meg ahhoz, hogy akár a térfelet is átlépjék. Az időköz értékét a tanár adja meg.
Mivel indításkor a részecskék elhelyezkedése véletlenszerű, a kapott adatok nem lesznek teljesen egyformák a tanulóknál. Néhány mérés után azonban a két térrész részecskeszáma közel egyenlő lesz. - FELADAT
Ismételd meg a 2. feladatban elvégzett számlálást úgy, hogy a két térrész között a részecskék eloszlása 20-80%-os arányról indul („Indítás 20%-80%” gomb)!
Ábrázold az A és a B oldalon megszámolt részecskéket az idő függvényében! Miben tér el az ábrázolt diagram az előzőtől? Miért?
VÁLASZ:A görbe eltérését a 20-80% arányú indulási elhelyezkedés okozza, mely hamarosan (az állított hőmérséklettől függően 5-15 mérés alatt) ismét kiegyenlítődik. - FELADAT
Változtass a hőmérsékleten!
Hogyan befolyásolja a hőmérséklet a részecskék mozgását?
VÁLASZ:A hőmérséklet növekedésével részecskék sebessége is növekszik. - FELADAT
Készíts 20–80%-os adatsort alacsony és magas hőmérsékleti beállítással!
Ábrázold grafikonon a kapott eredményeket!
Hasonlítsd össze a görbéket, keress magyarázatot az eltérésre!
VÁLASZ:Magasabb hőmérsékleten a gyorsabb mozgásnak köszönhetően a részecskék száma a két térfélen hamarabb kiegyenlítődik. - FELADAT
Gondolkozz!- Miért nem állandó (azaz 11) a kiegyenlítődés után a részecskék száma az A és B térfélen?
Az egyensúly dinamikus, azaz 11 körül ingadozik, hiszen a részecskék mozgása folyamatos, így a kiegyenlítődés után is folytatódik. - Mi lehet a részecskék mozgási irányának hajtóereje?
Hajtóerő: a koncentrációkülönbség.
- Miért nem állandó (azaz 11) a kiegyenlítődés után a részecskék száma az A és B térfélen?