Почти во всех случаях при крашении начальная температура ванны не превышает 35—40° С. Как уже отмечалось, скорость диффузии резко возрастает с увеличением температуры. Но на начальных этапах крашения основная задача состоит в равномерной адсорбции красителя поверхностью волокна. Поэтому начинать крашение надо при сравнительно низких температурах, и лишь через определенное время, когда находящийся на волокне краситель будет распределен сравнительно равномерно, медленно повышать температуру. Если это условие не будет соблюдено, особенно при крашении в светлые тона, краситель будет выбираться быстро и неравномерно и, как следствие, концентрация красителя на различных участках материала будет различной, а окраска неровной.
На равномерность окраски и прочность ее к трению оказывает также влияние состояние красителя, находящегося в красильной ванне. Если последняя готовится на неумягченной воде, содержащей в значительных количествах соли жесткости или другие загрязнения, то краситель в ней может находиться в грубодисперсной форме. Тогда имеют место неполное растворение красителя, осаждение на материале красителя в виде помарок и красильных пятен.
Неоднородность физических свойств окрашиваемого материала часто является причиной его различной способности к накрашиванию. Так, вискозные волокна, молекулы которых неравномерно ориентированы в процессе производства, обладают различной способностью к окрашиванию; ткань из подобных волокон при крашении приобретает дефект резко выраженной полосатости.
Для уменьшения опасности получения неравномерной окраски подбирают красители, обладающие хорошей выравнивающей способностью; кроме того, в ванну при крашении добавляют вспомогательные вещества. В. частности, при крашении прямыми красителями целлюлозных волокон введение в ванну диспергаторов или слабощелочных солей замедляет окрашивание, но способствует выравниванию окраски, поскольку замедляется укрупнение частиц красителя и улучшается равномерность распределения красителя в волокне.
Диффузия
Диффузией (от латинского «диффузио» — «распространение», «растекание») называют взаимное проникновение частиц одного вещества в другое, обусловленное движением молекул.
Диффузия в газах
Если в комнате открыть флакон с духами или зажечь ароматизированную свечу, то аромат распространится по всему объёму помещения. Благодаря хаотичному движению молекул воздуха аромат достигает любой точки комнаты.
Скорость хаотичного движения молекул воздуха составляет несколько сотен метров в секунду. При повышении температуры скорость увеличивается.
Диффузия в жидкостях
Нальём в высокий стеклянный сосуд голубой водный раствор медного купороса.
Осторожно вдоль стенок добавим дистиллированную воду. В начале эксперимента вида чёткая граница между чистой водой и раствором купороса. Эта граница будет размываться в течение долгого периода. Однажды раствор станет равномерно окрашенным. Молекулы воды смешались с молекулами медного купороса в результате хаотичного движения.
Опыт
Опыт доказывает, что молекулы жидкости беспрестанно движутся.
На анимации ниже можно увидеть процесс проникновения молекул вещества в промежутки между молекулами другого вещества.
Диффузия в твёрдых телах
Диффузия в твёрдых телах обусловлена медленным переносом масс взаимодействующих веществ, который объясняется микроскопическим строением твердого вещества. Диффундирование, как физический процесс, используется при производстве фарфоровой, керамической посуды.
Явление диффузии объясняется хаотичным движением молекул, в процессе которого молекулы одного вещества проникают в межмолекулярные промежутки другого.
При увеличении температуры (нагревании) скорость движения молекул увеличивается. Поэтому процесс диффузии становится интенсивнее.
В горячем чае сахар растворяется быстрее. Тёплая вода лучше выполаскивает моющее средство. Запах свежей выпечки мы чувствуем вдалеке от пекарни.
Вопросы и ответы по теме диффузия
1. Где диффузия происходит очень медленно: в твёрдых телах, газах или жидкостях?
2. Верно ли утверждение, что диффузия — это явление, при котором молекулы газа, двигаясь во всех направлениях, заполняют весь сосуд?
3. Верно ли утверждение, что диффузия — это явление, при котором происходит взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого вещеcтва?
4. Диффузия происходит быстрее в твёрдых телах, газах или жидкостях?
5. Студент рисует акварельными красками. Чтобы воспользоваться другой краской после того, как он рисовал фиолетовой краской, он опустил кисточку в стакан с водой. Вода окрасилась в какой цвет? Как называется это физическое явление?
6. Имеются две хорошо отполированные пластинки олова и серебра. Их кладут друг на друга и сдавливают в тисках. После этого пластинки начинают постепенно нагревать. Какие из перечисленных ниже устверждений верны:
- а) Процесс диффузии ускоряется, если температуру повышать;
- б) Диффузия олова и серебра не произойдёт;
- в) За несколько лет произойдёт диффузия олова и серебра примерно на 1 мм,
- г) Диффузия олова и серебра происходит быстро.
- а) Процесс диффузии ускоряется, если температуру повышать и
- в) за несколько лет произойдёт диффузия олова и серебра примерно на 1 мм.
7. Слишком солёную воду для варки картофеля разбавляют водой. После этого вода станет менее солёной или более солёной?
8. Недосоленную форель обильно солят и оставляют при комнатной температуре. После этого форель станет более солёной или менее солёной?
9. При одинаковой температуре диффузия в газе идёт быстрее или медленее, чем в жидкости?
Читайте также: Ручка стираемая для ткани
10. При одинаковой температуре диффузия в морсе идёт медленнее или быстрее, чем в воздухе?
11. Среди описанных процессов выбери примеры диффузии.
- а) В любую погоду дым из выхлопной трубы постепенно перестаёт быть видимым через небольшой промежуток времени.
- б) Детский резиновый воздушный шар, наполненный гелием, через некоторое время сдувается.
- в) Открытую колбу с углекислым газом помещают на рычажные весы и уравновешивают гирьками. Наблюдая некоторое время за уравновешенными весами, замечают, что равновесие весов нарушилось.
- г) Хорошо надутый и сдавленный руками мяч быстро восстанавливает свою прежнюю форму, если убрать руки.
- д) В багажнике машины лежат фотоаппарат и мяч. Когда машина тронулась, мяч покатился.
12. Как называется физическое явление, когда аромат лилий чувствуется на расстоянии? Варианты ответов: диффузия в твёрдых телах, диффузия в жидкостях, диффузия в газах или броуновское движение.
13. Как называется физическое явление, когда при растворении крупинок марганцовки в воде она окрасилась в розовый цвет? Варианты ответов: диффузия в твёрдых телах, диффузия в жидкостях, диффузия в газах или броуновское движение.
14. Как объяснить распространение в воздухе запаха приготовленного борща? Варианты ответов: а) молекулы приготовленного борща отличаются от молекул воздуха; б) происходит диффузия молекул приготовленного борща с молекулами воздуха; в) молекулы приготовленного борща состоят из атомов; г) происходит броуновское движение.
15. Почему нельзя оставлять мокрую ткань, окрашенную в тёмно-синий цвет, на длительное время в соприкосновении с жёлтой тканью?
16. Найди пословицы, в которых говорится о диффузии.
- а) Корабли пускают, как салом подмазывают;
- б) Вилами по воде писано.
- в) На мешке с солью и верёвка солёная.
- г) Овощной лавке вывеска не нужна.
- д) У воды гибкая спина.
- е) Тухлое яйцо портит всю кашу.
- ж) Ложка дёгтя и бочку мёда испортит.
- з) Нарезанный лук пахнет и жжёт глаза сильнее.
- и) Веник не переломишь, а по прутику весь веник переломаешь.
Физические эксперименты. Скорость диффузии в жидкости
Опыты по диффузии
- Взять два стакана с холодной и горячей водой.
- С помощью лопатки насыпать марганцовку и пронаблюдать явление.
Наблюдая явление диффузии в стакане с холодной и горячей воды увидела, что процесс диффузии протекает быстрее в горячей воде, чем в холодной. Гипотеза подтвердилась.
Обзор применения рассматриваемого явления на практике: зависимость скорости протекания диффузии от температуры используется во многих технологических процессах: заваривание чая или кофе, засолка, варка варенья, окрашивание тканей, стирка вещей.
На явлении диффузии основан процесс металлизации – покрытия поверхности изделия слоем металла или сплава для сообщения ей физических, химических и механических свойств. Применяется для защиты изделий от коррозии, износа, в декоративных целях. Так, для повышения твердости и жаростойкости стальных деталей применяют цементацию. Стальные детали помещают в ящик с графитовым порошком, который устанавливают в термической печи. Атомы углерода вследствие диффузии проникают в поверхностный слой деталей. Глубина проникновения зависит от температуры и времени выдержки деталей в термической печи. Также она используется при выплавке многих металлов, например, стали.
Обзор наблюдений рассматриваемого явления в природе: питание растений, насыщение воды кислородом, однородный состав атмосферы, физиологические процессы в организме человека (дыхание и пищеварение).
Наличие интересных фактов о рассматриваемом явлении:
- Первое количественное описание процессов диффузии было дано немецким физиологом А. Фиком в 1855 году.
- 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. Это был чай, процесс заваривания – диффузия.
- Диффузия встречается не только в жизни, быту, но и в сказках, пословицах, поговорках.
– Старая ассирийская сказка «Царь Зимаар»: «Был у царя умный советник Аяз, которого он очень уважал. Как обычно бывает в таких случаях, у Аяза были враги, которые его оклеветали перед царем, и тот, послушав их, заключил его в тюрьму. Когда к Аязу пришла жена, он велел ей поймать большого муравья, привязать к его лапке крепкую нитку длиной сорок метров, к свободному концу её привязать верёвку такой же длину и пустить муравья по наружной стене тюрьмы в указанном месте. Как сказал Аяз, так жена и сделала. Сам же Аяз накрошил на окно камеры сахара и муравей по запаху сахара добрался до камеры, где сидел Аяз». Именно это явление спасло Аяза и помогло муравью найти камеру.
– Пословицы и поговорки, которые можно объяснить только благодаря знанию явления диффузии.
- Ложка дёгтя в бочке мёда.
- Нарезанный лук пахнет и жжёт глаза сильнее
- Овощной лавке вывеска не нужна.
Опыты по силе трения
Опыт описан в учебнике А.В.Перышкин «Физика 7 кл».: учебник для общеобразовательных учреждений/ А. В. Перышкин. – М.: Дрофа, 2012.
При соприкосновении одного тела с другим возникает взаимодействие, препятствующее их относительному движению, которое называется трением. А силу, характеризующую это взаимодействие, называют силой трения. (из учебника)
Существуют три вида трения: трение покоя, трение скольжения, трение качения.
В УМК Перышкина А.В. исследуется только зависимость силы трения от веса тела, мы добавили эксперименты, о которых говорится косвенно (зависимость от площади поверхности, от рода трущихся поверхностей).
Цель – выяснить, от чего зависит сила трения скольжения.
Оборудование: деревянный брусок, динамометр, набор грузов, наждачная бумага, направляющая рейка.
Выдвижение гипотезы. Сила трения зависит от площади соприкосновения поверхности, от веса тела, от рода соприкасающихся поверхностей.
Описание и соблюдение техники безопасности в ходе проведения экспериментального исследования: быть аккуратным с оорудованием.
Описание хода проведения и результатов опыта:
- Положить деревянный брусок на направляющую рейку.
- Прикрепить к бруску динамометр и тянуть его равномерно. Динамометр будет показывать силу тяги, равную силе трения. Записать результат.
- Повернуть брусок на другую грань и измерить показания динамометра.
Вывод: сила трения скольжения не зависит от площади соприкосновения тел.
- Измерить силу трения скольжения с одни грузом и двумя грузами.
Вывод: чем больше сила, прижимающая тело к поверхности (вес тела), тем больше возникающая при этом сила трения.
- Измерить силу трения скольжения с одним грузом по наждачной бумаге.
Fтр = 0, 6 Н (по наждачной бумаге)
Вывод: сила трения зависит от рода соприкасающихся поверхностей (шероховатости поверхности)
Обзор применения рассматриваемого явления на практике: без трения покоя ни люди, ни животные не могли бы ходить по земле, так как при ходьбе происходит отталкивание ногами от земли. Во время гололедицы трение между подошвой обуви и землёй мало, отталкиваться от земли очень трудно и ноги скользят. Для увеличения силы трения между подошвой обуви и льдом, тротуары посыпают песком. Трение обеспечивает скрепление различных материалов, деталей инструментов, различных устройств, сооружений. За счет трения между нитями не расползаются ткани, удерживаются на рукоятках молотки, топоры, лопаты и другие инструменты. Болты с гайками, гвозди, шурупы, клинья, скрепляют части конструкций силой трения. Трение помогает человеку удерживать предметы в руках. Без трения смычка о струны была бы невозможна игра на скрипке или виолончели.
Обзор наблюдений рассматриваемого явления в природе: у многих растений и животных имеются различные органы, служащие для хватания (усики растений, хобот слона, цепкие хвосты лазающих животных). Все они имеют шероховатую поверхность для увеличения силы трения.
Среди живых организмов распространены приспособления (шерсть, щетина, чешуйки, шипы, расположенные наклонно к поверхности), благодаря которым трение получается малым при движении в одном направлении и большим – при движении в противоположном направлении. На этом принципе основано движение дождевого червя. Щетинки, направленные назад, свободно пропускают тело червя вперед, но тормозят обратное движение. При удлинении тела головная часть продвигается вперед, а хвостовая остается на месте, при сокращении головная часть задерживается, а хвостовая подтягивается к ней.
Значительное трение существенно для рабочих поверхностей органов движения. Необходимым условием перемещения является надежное сцепление между движущимся телом и опорой. Сцепление достигается либо заостреньями на конечностях, либо мелкими неровностями, например, щетинками, чешуйками, бугорками. Необходимо значительное трение и для хватательных органов. Интересна их форма: это либо щипцы, захватывающие предмет с двух сторон, либо тяжи, огибающие его. В руке сочетается действие щипцов и полный охват со всех сторон; мягкая кожа ладони хорошо сцепляется с шероховатостями предметов, которые надо удержать.
Наличие интересных фактов о рассматриваемом явлении:
- Леонардо да Винчи (1519 год) первый сформулировал законы трения. Он утверждал, что сила трения, возникающая при контакте тела с поверхностью другого тела, пропорциональна нагрузке (силе прижатия), направлена против направления движения и не зависит от площади контакта. Модель Леонардо была переоткрыта через 180 лет Г. Амонтоном и получила окончательную формулировку в работах Ш.О. Кулона (1781). Амонтон и Кулон ввели понятие коэффициента трения как отношения силы трения к нагрузке, придав ему значение физической константы, полностью определяющей силу трения для любой пары контактирующих материалов.
- Природа силы трения – электромагнитная. Это означает, что причиной её возникновения являются силы взаимодействия между частицами, из которых состоит вещество. Второй причиной возникновения силы трения является шероховатость поверхности. Выступающие части поверхностей задевают друг за друга и препятствуют движению тела. Именно поэтому для движения по гладким (полированным) поверхностям требуется прикладывать меньшую силу, чем для движения по шероховатым.
- Пословицы и поговорки: (собранные учениками).
- Не подмажешь – не поедешь;
- Пошло дело как по маслу;
- Угря в руках не удержишь;
- Коси коса пока роса;роса долой, и мы домой;
- Баба с воза -кобыле легче;
- Самый низкий коэффициент трения для твёрдого тела (0,02) имеет тефлон. У каждого современного человека есть на кухне кастрюли и сковородки с антипригарным тефлоновым покрытием.
Опыты по теплопроводности
Опыт описан в учебнике А.В.Перышкин «Физика 8 кл».: учебник для общеобразовательных учреждений/ А. В. Перышкин. – М.: Дрофа, 2012.
Теплопроводность – явление передачи внутренней энергии ото одной части тела к другой или от одного тела к другому при их непосредственном контакте. (из учебника)
Все металлы имеют разное строение, поэтому они должны передавать тепло по-разному.
Выдвижение гипотезы. Теплопроводность у разных металлов должна быть различной.
Цель – пронаблюдать теплопроводность металлов.
Оборудование: стержни алюминиевый и латунный, пластилин, иголки, свечка, спички, два штатива.
Описание и соблюдение техники безопасности в ходе проведения экспериментального исследования: соблюдать технику безопасности при работе с свечкой.
Описание хода проведения и результатов опыта:
- Прикрепить с помощью пластилина иголки на стрежнях.
- Закрепить стержни на штативе.
- Зажечь свечку и нагревать стержни.
- Пронаблюдать за иголками на стержне.
Наблюдения показали, что иголки от алюминиевого стержня стали отпадать быстрее, чем от латунного.
Вывод: теплопроводность у различных металлов неодинаковая.
Обзор применения рассматриваемого явления на практике: Часто во время тепловой обработки продукта необходимо поддерживать высокую температуру, поэтому на кухне используют металлы, так их теплопроводность и прочность выше, чем у других материалов. Для горячего чая, чтобы не обжечься, выбирая между металлической или фарфоровой чашки нужно выбрать фарфоровую.
Из металла делают кастрюли, сковородки, противни, и другую посуду. Хороший пример использования материалов с высокой теплопроводностью на кухне — плита. Например, конфорки электроплиты сделаны из металла, чтобы обеспечить хорошую передачу тепла от раскаленной спирали нагревательного элемента к кастрюле или сковородке.
Люди используют материалы с низкой теплопроводностью между руками и посудой, чтобы не обжечься. Ручки многих кастрюль сделаны из пластмасс, а противни вынимают из духовки прихватками из ткани или пластмассы с низкой теплопроводностью. Медь имеет хорошую теплопроводность и ее используют в паяльниках.
Обзор наблюдений рассматриваемого явления в природе:снег предохраняет озимые от вымерзания; воздух, лёд, снег, жир являются плохими проводниками тепла– это спасает жизнь многим животным, обитающим в лесах и водных средах (тетерев зимой спит, зарывшись головой в снег). Зимой водоёмы покрываются льдом, который препятствует дальнейшему их промерзанию, выживают многие представители водной фауны.
Наличие интересных фактов о рассматриваемом явлении:
- Жан Батист Жозеф Фурье ввел понятие «теплопроводность».
- Большие трудности строителям зданий доставляет просадка фундамента особенно в регионах с вечной мерзлотой. Дома часто дают трещины из-за подтаивания грунта под ними Фундамент передает почве какое-то количество теплоты. Поэтому здания начали строить на сваях. В этом случае тепло передается только теплопроводностью от фундамента свае и далее от сваи грунту. Из чего же надо делать сваи? Оказывается, сваи, выполненные из прочного твердого материала внутри должны быть заполнены керосином. Летом свая проводит тепло сверху вниз плохо, т.к. жидкость обладает низкой теплопроводностью. Зимой свая за счет конвекции жидкости внутри неё, наоборот, будет способствовать дополнительному охлаждению грунта.Такой проект реально разработан и испытан!
- Итальянские ученые изобрели рубашку, позволяющую поддерживать постоянную температуру тела. Ученые обещают, что летом в ней не будет жарко, а зимой – холодно, поскольку она сшита из специальных материалов. Подобные материалы уже используются при космических полетах.
- В старых пулеметах «Максим» нагревание воды предохраняло оружие от расплавления.
- Явление, о котором рассказано ниже демонстрирует свойство металлов хорошо проводить тепло.
Если изготовить сетку из проволоки, обеспечив хорошее соединение металла в местах перекрещивания проволоки, и поместить ее над газовой горелкой, то можно при включенном вентиле поджечь газ над сеткой, в то время как под сеткой он гореть не будет. А если зажечь газ под сеткой, то наверх через сетку огонь « не просочится»!
В те времена, когда еще не было электрических шахтерских лампочек, пользовались лампой Дэви.
Это была свеча, «посаженная» в металлическую клетку. И даже, если шахта наполнялась легковоспламеняющимися газами, лампа Дэви была безопасна и не вызывала взрыва – пламя не выходило за пределы лампы, благодаря металлической сетке.
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом