Demonstrációs fizika labor

6.21. Kísérletek diffúzióra

a) Festékszemcsék Brown-mozgásának megfigyelése

A kísérlet célja

Szuszpenzió szilárd részecskéi Brown mozgásának megfigyelése mikroszkóp segítségével.

Szükséges anyagok, eszközök

  • mikroszkóp
  • tárgylemez, közepén kivágott szigetelőszalagból „medence”
  • vízfesték-oldat
  • cseppentő
  • asztali lámpa

Leírás

A vízfesték-oldat temperafesték vízben való oldásával készül, így kis szilárd szemcséket tartalmaz vízben szétoszlatva. A diszperziós kolloidok egy jellegzetes típusát, szuszpenziót kapunk. A kísérlethez nagyon híg oldatra van szükségünk. Ennek elkészítéséhez az ecsetet vizezzük be, szedjünk fel vele festéket, majd mossuk bele 10 ml vízbe.

Cseppentsünk ebből az oldatból a tárgylemez kis medencéjébe, így nem fut szét a folyadék. Takarjuk le a cseppet fedőlemezzel és tegyük a tárgylemezt a mikroszkóp tárgyasztalára. A mikroszkóp alsó tükrét világítsuk meg asztali lámpával és a tükröt forgassuk úgy, hogy függőleges irányba verje vissza a fényt, átvilágítva így az oldatunkat.

Vizsgáljuk meg a festékszemcsék mozgását mikroszkóppal. Ehhez 20-szoros okulárt használva előbb 10-szeres, majd 20-szoros objektívvel a durva beállítócsavart használva keressük meg a képet. Ezt követően növeljük az objektív nagyítását 40-szeresre és a finombeállítóval állítsuk élesre a képet. Így összességében 800-szoros nagyítást kapunk.

Figyeljük meg a festékszemcsék mozgását.


6.21a.PNG

b) Egymásra rétegzett folyadékok diffúziója

A kísérlet célja

Diffúzió megfigyelése folyadékokban.

Szükséges anyagok, eszközök

  • 2 db üvegedény állványba fogva, aljukhoz csatlakoztatott gumicsővel összekötve
  • Hoffmann-szorító
  • tömény réz-szulfát-oldat (CuSO4-oldat)
  • desztillált víz
  • pipetta (20 cm3-es)
  • pipettalabda

Leírás

A Hoffmann-szorítóval zárjuk el a gumicsövet (lásd alul, jobb oldali kép). Töltsük meg az alacsonyabban levő üvegedényt félig desztillált vízzel, majd a magasabban lévőt félig, tömény réz-szulfát-oldattal. Óvatosan nyissuk ki kicsit a Hoffmann-szorítót, és figyeljük meg, hogy a víz alá rétegződik a réz-szulfát-oldat. Ha már néhány cm oldat átfolyt, zárjuk el a szorítót.

Figyeljük meg, hogy a réz-szulfát-oldat és a víz határfelülete kezdetben éles, jó pár percnyi vagy néhány órányi várakozás után elmosódik, a két folyadék keveredik.


6.21b.PNG

Kísérlethez kapcsolódó kérdések

  • Hogyan lehetne meggyorsítani a két folyadék diffúzióval való keveredését?

Módszertani kiegészítések

  • Érdemes lehet a kísérletet összeállítva tartani, akár a következő óráig. Addigra biztosan szembetűnő lesz a keveredés.

 

c) Kálium-permanganát diffúziója vízben
6.21c.PNG

Szükséges anyagok, eszközök

  • magas mérőhenger (250 cm3-es)
  • szilárd kálium-permanganát (KMnO4) (a Hőtan II. mérésnél található!)
  • vegyszereskanál
  • szűrőpapír, 5x5 cm-es darabok
  • cérna
  • hurkapálca
  • víz

 

Leírás

Töltsük meg a mérőhengert majdnem színültig vízzel, majd várjunk pár percet, míg a víz áramlásai megszűnnek, az esetlegesen jelen lévő gázbuborékok távoznak.

Ezalatt vágjunk kb. 5x5 cm-es négyzetlapot szűrőpapírból és szórjunk a közepére kanálhegynyi szilárd kálium-permanganátot. A papírt összehajtva és összekötözve készítsünk kis „batyut”, amit a cérnával kössünk a hurkapálcához. Lógassuk be a csomagot a vízbe, a hurkapálcát keresztbe támasztva a mérőhenger tetején.

Figyeljük meg, hogy a csomagból lila csík indul a henger aljára, majd jó pár percnyi várakozás után az egész mérőhenger tartalma lilává válik.

Kísérlethez kapcsolódó kérdések

  • Milyen halmazállapotú rendszerekben jöhet létre diffúzió?
  • Milyen tényezők és hogyan befolyásolják a diffúzió sebességét?
  • Soroljunk fel példákat a mindennapi, gyakorlati életből diffúzió megvalósulására, alkalmazására!

6.21. Kísérletek diffúzióra

a) Festékszemcsék Brown-mozgásának megfigyelése

A kísérlet célja

Szuszpenzió szilárd részecskéi Brown mozgásának megfigyelése mikroszkóp segítségével.

Szükséges anyagok, eszközök

  • mikroszkóp
  • tárgylemez, közepén kivágott szigetelőszalagból „medence”
  • vízfesték-oldat
  • cseppentő
  • asztali lámpa

Leírás

A vízfesték-oldat temperafesték vízben való oldásával készül, így kis szilárd szemcséket tartalmaz vízben szétoszlatva. A diszperziós kolloidok egy jellegzetes típusát, szuszpenziót kapunk. A kísérlethez nagyon híg oldatra van szükségünk. Ennek elkészítéséhez az ecsetet vizezzük be, szedjünk fel vele festéket, majd mossuk bele 10 ml vízbe.

Cseppentsünk ebből az oldatból a tárgylemez kis medencéjébe, így nem fut szét a folyadék. Takarjuk le a cseppet fedőlemezzel és tegyük a tárgylemezt a mikroszkóp tárgyasztalára. A mikroszkóp alsó tükrét világítsuk meg asztali lámpával és a tükröt forgassuk úgy, hogy függőleges irányba verje vissza a fényt, átvilágítva így az oldatunkat.

Vizsgáljuk meg a festékszemcsék mozgását mikroszkóppal. Ehhez 20-szoros okulárt használva előbb 10-szeres, majd 20-szoros objektívvel a durva beállítócsavart használva keressük meg a képet. Ezt követően növeljük az objektív nagyítását 40-szeresre és a finombeállítóval állítsuk élesre a képet. Így összességében 800-szoros nagyítást kapunk.

Figyeljük meg a festékszemcsék mozgását.


6.21a.PNG

b) Egymásra rétegzett folyadékok diffúziója

A kísérlet célja

Diffúzió megfigyelése folyadékokban.

Szükséges anyagok, eszközök

  • 2 db üvegedény állványba fogva, aljukhoz csatlakoztatott gumicsővel összekötve
  • Hoffmann-szorító
  • tömény réz-szulfát-oldat (CuSO4-oldat)
  • desztillált víz
  • pipetta (20 cm3-es)
  • pipettalabda

Leírás

A Hoffmann-szorítóval zárjuk el a gumicsövet (lásd alul, jobb oldali kép). Töltsük meg az alacsonyabban levő üvegedényt félig desztillált vízzel, majd a magasabban lévőt félig, tömény réz-szulfát-oldattal. Óvatosan nyissuk ki kicsit a Hoffmann-szorítót, és figyeljük meg, hogy a víz alá rétegződik a réz-szulfát-oldat. Ha már néhány cm oldat átfolyt, zárjuk el a szorítót.

Figyeljük meg, hogy a réz-szulfát-oldat és a víz határfelülete kezdetben éles, jó pár percnyi vagy néhány órányi várakozás után elmosódik, a két folyadék keveredik.


6.21b.PNG

Kísérlethez kapcsolódó kérdések

  • Hogyan lehetne meggyorsítani a két folyadék diffúzióval való keveredését?

Módszertani kiegészítések

  • Érdemes lehet a kísérletet összeállítva tartani, akár a következő óráig. Addigra biztosan szembetűnő lesz a keveredés.

 

c) Kálium-permanganát diffúziója vízben
6.21c.PNG

Szükséges anyagok, eszközök

  • magas mérőhenger (250 cm3-es)
  • szilárd kálium-permanganát (KMnO4) (a Hőtan II. mérésnél található!)
  • vegyszereskanál
  • szűrőpapír, 5x5 cm-es darabok
  • cérna
  • hurkapálca
  • víz

 

Leírás

Töltsük meg a mérőhengert majdnem színültig vízzel, majd várjunk pár percet, míg a víz áramlásai megszűnnek, az esetlegesen jelen lévő gázbuborékok távoznak.

Ezalatt vágjunk kb. 5x5 cm-es négyzetlapot szűrőpapírból és szórjunk a közepére kanálhegynyi szilárd kálium-permanganátot. A papírt összehajtva és összekötözve készítsünk kis „batyut”, amit a cérnával kössünk a hurkapálcához. Lógassuk be a csomagot a vízbe, a hurkapálcát keresztbe támasztva a mérőhenger tetején.

Figyeljük meg, hogy a csomagból lila csík indul a henger aljára, majd jó pár percnyi várakozás után az egész mérőhenger tartalma lilává válik.

Kísérlethez kapcsolódó kérdések

  • Milyen halmazállapotú rendszerekben jöhet létre diffúzió?
  • Milyen tényezők és hogyan befolyásolják a diffúzió sebességét?
  • Soroljunk fel példákat a mindennapi, gyakorlati életből diffúzió megvalósulására, alkalmazására!