Как цвет распространяется без перемешивания?

Опорная карта

Учебная модель · частицы и расстояния не в масштабе

Ситуация и вопрос

На видео капля пищевого красителя постепенно окрашивает стоячую воду. Даже без ложки окраска меняется. Значит ли это, что вода «сама размешивает» краситель?

Новые слова без пропусков

Диффузия — распределение частиц за счёт их беспорядочного движения; в жидкостях она обычно медленнее, чем перенос потоком. Концентрация показывает, сколько выбранного вещества приходится на заданный объём смеси. Из области с высокой концентрацией частицы в среднем распространяются в область с более низкой, хотя отдельные частицы движутся в разные стороны. Видимая граница цвета не является границей отдельных молекул.

Предскажите

Предскажите, где через минуту окраска будет сильнее: у места внесения капли или у противоположной стенки. Что изменит случайное движение воды при переливании?

Исследуйте или разберите данные

Разберите только модельные данные: сразу после внесения красителя яркая область занимает 1/10 стакана; через 10 минут — 6/10; через час цвет почти равномерен. Это описание, не предложение проводить опыт с красителем. В нём нет измерения отдельных молекул и нет гарантии, что вода была полностью неподвижна.

Разобранный пример

Наблюдение: граница видимого цвета расширилась. Объяснение: частицы красителя распределяются благодаря движению, а возможные потоки воды ускоряют процесс. Чтобы оценить роль диффузии отдельно, нужны одинаковые сосуды, температура и способ внесения капли и контроль движения жидкости.

Где легко ошибиться

Ошибка: говорить, что каждая частица целенаправленно идёт только из «густого» места в «редкое». Её движение случайно; направление общего переноса — статистический результат. По цвету нельзя доказать, что раствор безопасен или одинаков по составу на молекулярном уровне.

Перенос в новый случай

В закрытом сосуде газ со временем смешивается с другим газом. Чем это похоже на краситель в воде, а чем отличается скорость? Не нюхайте неизвестные вещества и не открывайте сосуды для опыта.

Ответ и проверка памяти

Проверка: в обоих случаях смешение объясняют движением частиц; в газах распространение обычно быстрее. Разделите в тетради колонки «видно» и «модель». Запишите, какие дополнительные данные позволили бы отличить диффузию от перемешивания потоком.

Проверка знаний

1. Что видно в опыте с красителем?
2. Все ли отдельные частицы идут в одну сторону?

Ответы: Расширение цветной области; нет, отдельные движения случайны.

Когда вернуться

Закройте страницу и через 10 минут воспроизведите карту, определите термины своими словами и решите новый случай. Через сутки и через неделю повторите без подсказки. Если ошибка осталась, вернитесь к разобранному примеру и запишите, какой шаг был пропущен.

Почему вода течёт, а лёд держит форму?

Что делает атом атомом своего элемента?