Процесс диффузии

Diffusion by PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, licensed under CC-BY-4.0 (https://phet.colorado.edu)

Цель:

• Показать взаимодействие двух разных газов
• Факторы, влияющие на процесс диффузии

Виртуальный эксперимент 

Симулятор диффузии позволяет учащимся изучить, как смешиваются два газа. Экспериментируйте с концентрацией, температурой, массой и радиусом, чтобы определить, как эти факторы влияют на скорость диффузии. Используйте центр массы и скорость потока частиц, чтобы определить, когда система достигает равновесия.

На рисунке ниже показаны функции, которые выполняет каждая кнопка.

Ход работы:

Шаг 1. Откройте раздел данных. Здесь вы можете отслеживать количество частиц и температуру для каждой стороны.

Шаг 2. Добавьте на экран дополнительные данные:

• Центр масс,
• Скорость потока частиц,
• Шкала,
• Секундомер.

Шаг 3. Поместите частицы в коробку.

Шаг 4. Уберите перегородку, разделяющую коробку, чтобы начать процесс диффузии. Включите секундомер. Следите за тем, как долго частицы будут равномерно распределяться внутри коробки.

Шаг 5. Контролируйте поток частиц между сторонами с помощью шкалы, расположенной под коробкой.

Шаг 6. Повторите процесс диффузии с самого начала, но с разными значениями параметров для частиц. Вы можете начать процесс заново, нажав кнопку оранжевого цвета.

Шаг 7. Измените параметры синих частиц по своему усмотрению.

Шаг 8. Измените значения параметров частиц красного цвета, установив значения, отличные от значений для синих частиц.

Шаг 9. Снимите разделитель, разделяющий коробку, чтобы начать процесс диффузии. Включите секундомер. Следите за тем, как долго частицы будут равномерно распределяться внутри коробки.

Шаг 10. Контролируйте поток частиц между сторонами с помощью шкалы, расположенной под коробкой.

Шаг 11. Сравните и проанализируйте:

• Как происходил процесс диффузии, когда параметры частиц были одинаковыми?
• Как происходил процесс диффузии, когда параметры частиц были разными?
• Какие были различия?

Сделайте выводы.

Заключение

Симулятор продемонстрировал процесс диффузии между различными газами и влияние на него параметров частиц.

Русские переводы английских терминов:

• data — данные
• number of particles — количеств частиц
• mass (AMU) — масса (AMU — единица атомной массы)
• radius (pm) — радиус (pm-пикометр)
• Initial temperature (K) — начальная температура (K-Кельвин)
• center of mass — центр масс
• particle flow rate — скорость потока частиц
• scale — шкала
• stopwatch — секундомер
• normal — стандартная скорость
• slow — медленно