भौतिकी की असंख्य घटनाओं में से, प्रसार की प्रक्रिया सबसे सरल और सबसे समझने योग्य में से एक है। आख़िरकार, हर सुबह, सुगंधित चाय या कॉफ़ी बनाते समय, एक व्यक्ति को व्यवहार में इस प्रतिक्रिया को देखने का अवसर मिलता है। आइए इस प्रक्रिया और एकत्रीकरण की विभिन्न स्थितियों में इसके घटित होने की स्थितियों के बारे में और जानें।

प्रसार क्या है

यह शब्द एक पदार्थ के अणुओं या परमाणुओं के दूसरे की समान संरचनात्मक इकाइयों के बीच प्रवेश को संदर्भित करता है। इस मामले में, मर्मज्ञ यौगिकों की सांद्रता बराबर हो जाती है।

इस प्रक्रिया का सबसे पहले विस्तार से वर्णन जर्मन वैज्ञानिक एडॉल्फ फिक ने 1855 में किया था।

इस शब्द का नाम लैटिन डिफ्यूज़ियो (बातचीत, फैलाव, वितरण) से लिया गया था।

द्रव में प्रसार

विचाराधीन प्रक्रिया एकत्रीकरण की तीनों अवस्थाओं में पदार्थों के साथ हो सकती है: गैसीय, तरल और ठोस। इसके व्यावहारिक उदाहरण खोजने के लिए, बस रसोई में देखें।

चूल्हे पर बोर्स्ट को उबालना उनमें से एक है। तापमान के प्रभाव में, ग्लूकोसिनबेटानिन (वह पदार्थ जो चुकंदर को इतना समृद्ध लाल रंग देता है) के अणु पानी के अणुओं के साथ समान रूप से प्रतिक्रिया करते हैं, जिससे इसे एक अद्वितीय बरगंडी रंग मिलता है। यह मामला तरल पदार्थ में है.

बोर्स्ट के अलावा, इस प्रक्रिया को एक गिलास चाय या कॉफी में भी देखा जा सकता है। इन दोनों पेय में इतनी समान, समृद्ध छाया इस तथ्य के कारण है कि कॉफी का काढ़ा या कण, पानी में घुलकर, इसके अणुओं के बीच समान रूप से फैलते हैं, इसे रंग देते हैं। नब्बे के दशक के सभी लोकप्रिय इंस्टेंट ड्रिंक्स की क्रिया एक ही सिद्धांत पर आधारित है: युपी, इनवाइट, ज़ुको।

गैसों का अंतर्प्रवेश

गंध ले जाने वाले परमाणु और अणु सक्रिय गति में हैं और परिणामस्वरूप, हवा में पहले से मौजूद कणों के साथ मिल जाते हैं और पूरे कमरे में समान रूप से फैल जाते हैं।

यह गैसों में विसरण का प्रकटीकरण है। यह ध्यान देने योग्य है कि हवा का साँस लेना भी विचाराधीन प्रक्रिया से संबंधित है, जैसा कि रसोई में ताजा तैयार बोर्स्ट की स्वादिष्ट गंध से होता है।

ठोस पदार्थों में प्रसार

रसोई की मेज, जिस पर फूल हैं, चमकीले पीले मेज़पोश से ढकी हुई है। ठोस पदार्थों में विसरण की क्षमता के कारण इसे एक समान छाया प्राप्त हुई।

कैनवास को एक समान रंग देने की प्रक्रिया निम्नानुसार कई चरणों में होती है।

1. पीले रंगद्रव्य के कण डाई टैंक में रेशेदार पदार्थ की ओर फैल गए।
2. फिर उन्हें रंगे जा रहे कपड़े की बाहरी सतह द्वारा अवशोषित कर लिया गया।
3. अगला कदम डाई को फिर से फैलाना था, लेकिन इस बार कपड़े के रेशों में।
4. अंत में, कपड़े ने रंगद्रव्य के कणों को स्थिर कर दिया, जिससे वह रंगीन हो गया।

धातुओं में गैसों का प्रसार

आमतौर पर, जब इस प्रक्रिया के बारे में बात की जाती है, तो हम एकत्रीकरण की समान अवस्थाओं में पदार्थों की परस्पर क्रिया पर विचार करते हैं। उदाहरण के लिए, ठोस पदार्थों में प्रसार, ठोस पदार्थ। इस घटना को साबित करने के लिए, दो धातु की प्लेटों (सोना और सीसा) को एक दूसरे के खिलाफ दबाकर एक प्रयोग किया जाता है। उनके अणुओं का अंतर्प्रवेश काफी लंबे समय (पांच वर्षों में एक मिलीमीटर) तक होता है। इस प्रक्रिया का उपयोग असामान्य आभूषण बनाने के लिए किया जाता है।

हालाँकि, एकत्रीकरण की विभिन्न अवस्थाओं में यौगिक भी फैलने में सक्षम हैं। उदाहरणार्थ, ठोसों में गैसों का विसरण होता है।

प्रयोगों के दौरान यह सिद्ध हुआ कि परमाणु अवस्था में भी ऐसी ही प्रक्रिया होती है। इसे सक्रिय करने के लिए, एक नियम के रूप में, तापमान और दबाव में उल्लेखनीय वृद्धि की आवश्यकता होती है।

ठोस पदार्थों में ऐसे गैसीय प्रसार का एक उदाहरण हाइड्रोजन संक्षारण है। यह उन स्थितियों में स्वयं प्रकट होता है जब उच्च तापमान (200 से 650 डिग्री सेल्सियस तक) के प्रभाव में कुछ रासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान उत्पन्न हाइड्रोजन परमाणु (H2) धातु के संरचनात्मक कणों के बीच प्रवेश करते हैं।

हाइड्रोजन के अलावा, ऑक्सीजन और अन्य गैसों का प्रसार भी ठोस पदार्थों में हो सकता है। आंखों से अदृश्य होने वाली यह प्रक्रिया बहुत नुकसान पहुंचाती है, क्योंकि इसकी वजह से धातु संरचनाएं ढह सकती हैं।

धातुओं में द्रवों का प्रसार

हालाँकि, गैस के अणु न केवल ठोस पदार्थों में, बल्कि तरल पदार्थों में भी प्रवेश कर सकते हैं। जैसा कि हाइड्रोजन के मामले में होता है, अक्सर यह प्रक्रिया संक्षारण की ओर ले जाती है (यदि हम धातुओं के बारे में बात कर रहे हैं)।

ठोस पदार्थों में तरल प्रसार का एक उत्कृष्ट उदाहरण पानी (एच 2 ओ) या इलेक्ट्रोलाइट समाधान के प्रभाव में धातुओं का क्षरण है। अधिकांश लोगों के लिए, यह प्रक्रिया जंग लगना नाम से अधिक परिचित है। हाइड्रोजन संक्षारण के विपरीत, व्यवहार में इसका सामना बहुत अधिक बार होता है।

प्रसार में तेजी लाने के लिए शर्तें. प्रसार गुणांक

यह पता लगाने के बाद कि विचाराधीन प्रक्रिया किन पदार्थों में घटित हो सकती है, इसके घटित होने की स्थितियों के बारे में पता लगाना उचित है।

सबसे पहले, प्रसार की गति एकत्रीकरण की स्थिति पर निर्भर करती है जिसमें परस्पर क्रिया करने वाले पदार्थ होते हैं। प्रतिक्रिया जितनी बड़ी होगी, उसकी गति उतनी ही धीमी होगी।

इस संबंध में, तरल पदार्थों और गैसों में प्रसार हमेशा ठोस पदार्थों की तुलना में अधिक सक्रिय होगा।

उदाहरण के लिए, यदि पोटेशियम परमैंगनेट KMnO 4 (पोटेशियम परमैंगनेट) के क्रिस्टल को पानी में फेंक दिया जाए, तो वे इसे कुछ ही मिनटों में एक सुंदर लाल रंग दे देंगे। हालाँकि, यदि आप बर्फ के टुकड़े पर KMnO 4 क्रिस्टल छिड़कते हैं और इसे फ्रीजर में रख देते हैं, तो कई घंटों के बाद पोटेशियम परमैंगनेट जमे हुए H 2 O को पूरी तरह से रंगने में सक्षम नहीं होगा।

पिछले उदाहरण से हम प्रसार की स्थितियों के बारे में एक और निष्कर्ष निकाल सकते हैं। एकत्रीकरण की स्थिति के अलावा, तापमान कणों के अंतर्प्रवेश की दर को भी प्रभावित करता है।

इस पर विचाराधीन प्रक्रिया की निर्भरता पर विचार करने के लिए, प्रसार गुणांक जैसी अवधारणा के बारे में सीखना उचित है। यह इसकी गति की मात्रात्मक विशेषता का नाम है।

अधिकांश सूत्रों में इसे बड़े लैटिन अक्षर D का उपयोग करके दर्शाया जाता है और SI प्रणाली में इसे वर्ग मीटर प्रति सेकंड (m²/s) में मापा जाता है, कभी-कभी सेंटीमीटर प्रति सेकंड (cm 2 /m) में।

प्रसार गुणांक समय की एक इकाई में एक इकाई सतह के माध्यम से बिखरे हुए पदार्थ की मात्रा के बराबर है, बशर्ते कि दोनों सतहों (एक इकाई लंबाई के बराबर दूरी पर स्थित) पर घनत्व में अंतर एकता के बराबर हो। डी को निर्धारित करने वाले मानदंड उस पदार्थ के गुण हैं जिसमें कण फैलाव की प्रक्रिया होती है, और उनका प्रकार।

तापमान पर गुणांक की निर्भरता को अरहेनियस समीकरण का उपयोग करके वर्णित किया जा सकता है: D = D 0exp (-E/TR)।

विचारित सूत्र में, ई प्रक्रिया को सक्रिय करने के लिए आवश्यक न्यूनतम ऊर्जा है; टी - तापमान (केल्विन में मापा जाता है, सेल्सियस में नहीं); आर गैस स्थिरांक है, जो एक आदर्श गैस की विशेषता है।

उपरोक्त सभी के अलावा, गैसों में ठोस और तरल पदार्थ में प्रसार की दर दबाव और विकिरण (प्रेरण या उच्च आवृत्ति) से प्रभावित होती है। इसके अलावा, बहुत कुछ उत्प्रेरक पदार्थ की उपस्थिति पर निर्भर करता है; अक्सर यह कणों के सक्रिय फैलाव के लिए ट्रिगर के रूप में कार्य करता है।

प्रसार समीकरण

यह परिघटना एक विशेष प्रकार का आंशिक अवकल समीकरण है।

इसका लक्ष्य अंतरिक्ष के आकार और निर्देशांक (जिसमें यह फैलता है), साथ ही समय पर किसी पदार्थ की एकाग्रता की निर्भरता का पता लगाना है। इस मामले में, दिया गया गुणांक प्रतिक्रिया के लिए माध्यम की पारगम्यता को दर्शाता है।

अक्सर, प्रसार समीकरण इस प्रकार लिखा जाता है: ∂φ (r,t)/∂t = ∇ x।

इसमें, φ (टी और आर) समय टी पर बिंदु आर पर बिखरने वाले पदार्थ का घनत्व है। डी (φ, आर) बिंदु आर पर घनत्व φ पर सामान्यीकृत प्रसार गुणांक है।

∇ एक वेक्टर डिफरेंशियल ऑपरेटर है जिसके समन्वय घटक आंशिक व्युत्पन्न हैं।

जब प्रसार गुणांक घनत्व पर निर्भर होता है, तो समीकरण अरेखीय होता है। जब नहीं - रैखिक.

प्रसार की परिभाषा और विभिन्न वातावरणों में इस प्रक्रिया की विशेषताओं पर विचार करने पर, यह देखा जा सकता है कि इसके सकारात्मक और नकारात्मक दोनों पक्ष हैं।

हमारे साथ और हमारे आस-पास जो कुछ भी घटित होता है वह सदैव रुचि जगाता है। एक दिलचस्प प्रक्रिया जिसमें बहुत से लोग रुचि रखते हैं वह है प्रसार। यदि आप रुचि रखते हैं कि प्रसार क्या है, तो हमारा लेख उपयोगी होगा।

प्रसार क्या है?

प्रसार वह प्रक्रिया है जहां एक मिश्रण उच्च सांद्रता वाले क्षेत्र से कम सांद्रता वाले क्षेत्र में चला जाता है। इसका कारण परमाणुओं एवं अणुओं की गति है। आमतौर पर इसका कारण गर्मी है, जिसके प्रभाव में पूरी प्रक्रिया होती है। यह तब समाप्त होता है जब एकाग्रता प्रवणता समाप्त हो जाती है।

गैसों और तरल पदार्थों का प्रसार तेजी से होता है, जो ठोस पदार्थों के मामले में नहीं है। यह रोजमर्रा की जिंदगी में आसानी से ध्यान देने योग्य है, क्योंकि पानी गर्म करना प्लास्टिक को पिघलाने की तुलना में बहुत तेज है। तुलना के लिए, कई लोग इसे पोटेशियम परमैंगनेट के साथ मिलाते हैं, जो कुछ ही सेकंड में तरल को रंग देता है। लेकिन प्लास्टिसिन के साथ ऐसा करना अब संभव नहीं है। यदि प्लास्टिसिन के दो टुकड़ों को मिलाया जाता है, तो उन्हें परस्पर क्रिया करने के लिए बहुत प्रयास करना पड़ता है। यह एक बार फिर पुष्टि करता है कि प्रसार की दर भिन्न हो सकती है। सिंथेटिक सामग्री कमजोर प्रसार के अधीन हैं, और धातु सामग्री इसके विपरीत हैं।

किसी पदार्थ में हमेशा मौजूद रहने वाले कण फैल सकते हैं। विदेशी पदार्थ भी इस प्रक्रिया के प्रति संवेदनशील होते हैं।

प्रसार कैसे उत्पन्न करें?

गैसों और तरल पदार्थों में प्रसार के लिए ब्राउनियन गति लागू की जानी चाहिए। यह उच्च तापमान के प्रभाव में अणुओं की गति का प्रतिनिधित्व करता है।

एक प्रसार पंप का उपयोग ठोस पदार्थों के प्रसार के लिए किया जा सकता है। इसमें तेल होता है जो गर्म होकर ऊपर उठता है और फिर पंपिंग होती है। इस समय, वाष्प ऊपर की ओर गुजरती है और ठंडा करने के लिए विशेष पंप चैनलों के माध्यम से नीचे गिरती है। रास्ते में, वे गैसों को पकड़ते हैं और उन्हें अपने साथ ले जाते हैं। भाप संघनित होकर एक विशेष पात्र में प्रवाहित होती है। यह सब आपको न्यूनतम दबाव प्राप्त करने की अनुमति देता है।

प्रसार के प्रकार

प्रसार हो सकता है:

• कोलाइडल;
• संवहनीय;
• क्वांटम;
• अशांत.

पहले प्रकार का प्रसार एक ऐसी प्रक्रिया है जो ठोस पदार्थों में होती है। अशांत प्रवाह में छोटे कणों का स्थानांतरण अशांत है। क्वांटम प्रसार वहां होता है जहां तापमान बहुत कम होता है और संघनन मौजूद होता है। संवहन प्रसार तब होता है जब कण एक ऐसे माध्यम में चलते हैं जो एक विशेष गति से भी चल रहा है।

यह देखना अक्सर संभव होता है कि प्रसार उस घटना को कैसे संदर्भित करता है जिसके दौरान कणों का स्थानांतरण नहीं होता है। उदाहरण के लिए, प्रकाशिकी में कोई ऐसे माध्यम में विकिरण स्थानांतरण की प्रक्रिया का सामना कर सकता है जो विषम है। यह प्रक्रिया फोटॉन के अवशोषण के साथ होनी चाहिए, जिसे प्रसार कहा जाता है।

आप जीवन में प्रसार कहाँ देख सकते हैं?

प्रसार कैसे काम करता है इसका सबसे आसान उदाहरण हमारी श्वास है। जब हमारे फेफड़े खुलते हैं तो ऑक्सीजन उनमें प्रवेश करती है और फिर रक्त में चली जाती है। प्रसार की मदद से, कार्बन डाइऑक्साइड किसी व्यक्ति के आसपास जमा नहीं होता है, बल्कि ऑक्सीजन के साथ मिश्रित होता है और पूरे हवा में समान रूप से फैल जाता है। यह प्रक्रिया जीवन के अन्य क्षेत्रों में भी देखी जा सकती है।

प्रसार

प्रसार का एक उदाहरण गैसों का मिश्रण है (उदाहरण के लिए, गंध का प्रसार) या तरल पदार्थ (यदि स्याही को पानी में डाला जाता है, तो तरल कुछ समय बाद एक समान रंग का हो जाएगा)। एक अन्य उदाहरण ठोस से जुड़ा है: संपर्क धातुओं के परमाणु संपर्क सीमा पर मिश्रित होते हैं। प्लाज्मा भौतिकी में कण प्रसार एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

आमतौर पर, प्रसार को पदार्थ के स्थानांतरण के साथ होने वाली प्रक्रियाओं के रूप में समझा जाता है, लेकिन कभी-कभी अन्य स्थानांतरण प्रक्रियाओं को भी प्रसार कहा जाता है: तापीय चालकता, चिपचिपा घर्षण, आदि।

प्रसार की दर कई कारकों पर निर्भर करती है। इस प्रकार, धातु की छड़ के मामले में, थर्मल प्रसार बहुत तेज़ी से होता है। यदि छड़ सिंथेटिक सामग्री से बनी है, तो थर्मल प्रसार धीरे-धीरे होता है। सामान्य स्थिति में अणुओं का प्रसार और भी धीमी गति से होता है। उदाहरण के लिए, यदि एक गिलास पानी के नीचे चीनी का एक टुकड़ा रखा जाए और पानी को हिलाया न जाए, तो घोल को एकरूप होने में कई सप्ताह लगेंगे। एक ठोस पदार्थ का दूसरे ठोस पदार्थ में प्रसार और भी धीरे-धीरे होता है। उदाहरण के लिए, यदि तांबे को सोने से लेपित किया जाता है, तो तांबे में सोने का प्रसार होगा, लेकिन सामान्य परिस्थितियों (कमरे के तापमान और वायुमंडलीय दबाव) के तहत सोने की परत कई हजार वर्षों के बाद ही कई माइक्रोन की मोटाई तक पहुंच पाएगी।

प्रसार प्रक्रियाओं का मात्रात्मक विवरण जर्मन फिजियोलॉजिस्ट ए. फिक द्वारा दिया गया था ( अंग्रेज़ी) 1855 में

सामान्य विवरण

सभी प्रकार के प्रसार समान नियमों का पालन करते हैं। प्रसार की दर नमूने के क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र के साथ-साथ सांद्रता, तापमान या आवेश में अंतर (इन मापदंडों के अपेक्षाकृत छोटे मूल्यों के मामले में) के समानुपाती होती है। इस प्रकार, एक सेंटीमीटर व्यास वाली छड़ की तुलना में दो सेंटीमीटर व्यास वाली छड़ के माध्यम से गर्मी चार गुना तेजी से फैलेगी। यदि एक सेंटीमीटर में तापमान का अंतर 5°C के बजाय 10°C हो तो यह गर्मी तेजी से फैलेगी। प्रसार की दर भी किसी विशेष सामग्री को चिह्नित करने वाले पैरामीटर के समानुपाती होती है। तापीय प्रसार के मामले में, इस पैरामीटर को तापीय चालकता कहा जाता है, विद्युत आवेशों के प्रवाह के मामले में - विद्युत चालकता। किसी निश्चित समय में फैलने वाले पदार्थ की मात्रा और फैलने वाले पदार्थ द्वारा तय की गई दूरी प्रसार समय के वर्गमूल के समानुपाती होती है।

प्रसार आणविक स्तर पर एक प्रक्रिया है और यह व्यक्तिगत अणुओं की गति की यादृच्छिक प्रकृति से निर्धारित होती है। इसलिए प्रसार की दर अणुओं की औसत गति के समानुपाती होती है। गैसों के मामले में, छोटे अणुओं की औसत गति अधिक होती है, अर्थात्, यह अणु के द्रव्यमान के वर्गमूल के व्युत्क्रमानुपाती होती है और बढ़ते तापमान के साथ बढ़ती है। उच्च तापमान पर ठोस पदार्थों में प्रसार प्रक्रियाएं अक्सर व्यावहारिक अनुप्रयोग पाती हैं। उदाहरण के लिए, कुछ प्रकार के कैथोड रे ट्यूब (सीआरटी) 2000 डिग्री सेल्सियस पर टंगस्टन धातु के माध्यम से फैली हुई थोरियम धातु का उपयोग करते हैं।

यदि गैसों के मिश्रण में एक अणु का द्रव्यमान दूसरे से चार गुना अधिक है, तो ऐसा अणु शुद्ध गैस में अपनी गति से दोगुनी धीमी गति से चलता है। तदनुसार, इसकी प्रसार दर भी कम है। प्रकाश और भारी अणुओं के प्रसार की दर में इस अंतर का उपयोग विभिन्न आणविक भार वाले पदार्थों को अलग करने के लिए किया जाता है। एक उदाहरण आइसोटोप पृथक्करण है। यदि दो समस्थानिकों वाली गैस को छिद्रपूर्ण झिल्ली से गुजारा जाता है, तो हल्के समस्थानिक भारी समस्थानिकों की तुलना में झिल्ली से तेजी से गुजरते हैं। बेहतर पृथक्करण के लिए, प्रक्रिया को कई चरणों में पूरा किया जाता है। इस प्रक्रिया का व्यापक रूप से यूरेनियम आइसोटोप को अलग करने के लिए उपयोग किया गया था (थोक 238 यू से 235 यू को अलग करना)। चूँकि इस पृथक्करण विधि के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, अन्य, अधिक किफायती पृथक्करण विधियाँ विकसित की गई हैं। उदाहरण के लिए, गैस वातावरण में थर्मल प्रसार का उपयोग व्यापक रूप से विकसित किया गया है। आइसोटोप के मिश्रण वाली एक गैस को एक कक्ष में रखा जाता है जिसमें एक स्थानिक तापमान अंतर (ढाल) बनाए रखा जाता है। इस मामले में, भारी आइसोटोप समय के साथ ठंडे क्षेत्र में केंद्रित हो जाते हैं।

फ़िक के समीकरण

थर्मोडायनामिक्स के दृष्टिकोण से, किसी भी लेवलिंग प्रक्रिया की ड्राइविंग क्षमता एन्ट्रापी में वृद्धि है। निरंतर दबाव और तापमान पर, ऐसी क्षमता की भूमिका रासायनिक क्षमता की होती है µ , जो पदार्थ प्रवाह के रखरखाव को निर्धारित करता है। पदार्थ के कणों का प्रवाह संभावित ढाल के समानुपाती होता है

~

अधिकांश व्यावहारिक मामलों में, रासायनिक क्षमता के बजाय एकाग्रता का उपयोग किया जाता है सी. प्रत्यक्ष प्रतिस्थापन µ पर सीउच्च सांद्रता के मामले में गलत हो जाता है, क्योंकि लघुगणकीय नियम के अनुसार रासायनिक क्षमता अब एकाग्रता से संबंधित नहीं है। यदि हम ऐसे मामलों पर विचार नहीं करते हैं, तो उपरोक्त सूत्र को निम्नलिखित से बदला जा सकता है:

जो दर्शाता है कि पदार्थ का फ्लक्स घनत्व जेप्रसार गुणांक के आनुपातिक डी[()] और एकाग्रता प्रवणता। यह समीकरण फ़िक के प्रथम नियम को व्यक्त करता है। फ़िक का दूसरा नियम एकाग्रता में स्थानिक और लौकिक परिवर्तनों से संबंधित है (प्रसार समीकरण):

प्रसार गुणांक डीतापमान पर निर्भर करता है. कई मामलों में, विस्तृत तापमान सीमा पर, यह निर्भरता अरहेनियस समीकरण है।

रासायनिक संभावित प्रवणता के समानांतर लगाया गया एक अतिरिक्त क्षेत्र स्थिर अवस्था को बाधित करता है। इस मामले में, प्रसार प्रक्रियाओं का वर्णन नॉनलाइनियर फोककर-प्लैंक समीकरण द्वारा किया जाता है। प्रकृति में प्रसार प्रक्रियाओं का बहुत महत्व है:

• जानवरों और पौधों का पोषण, श्वसन;
• रक्त से मानव ऊतकों में ऑक्सीजन का प्रवेश।

फिक समीकरण का ज्यामितीय विवरण

दूसरे फ़िक समीकरण में, बाईं ओर समय के साथ एकाग्रता में परिवर्तन की दर है, और समीकरण के दाईं ओर दूसरा आंशिक व्युत्पन्न है, जो एकाग्रता के स्थानिक वितरण को व्यक्त करता है, विशेष रूप से, तापमान की उत्तलता वितरण फ़ंक्शन को x-अक्ष पर प्रक्षेपित किया गया।

यह सभी देखें

• सतही प्रसार परमाणुओं (अणुओं) की पहली सतह परत के भीतर या इस परत के शीर्ष पर एक संघनित पिंड की सतह पर होने वाले कणों की गति से जुड़ी एक प्रक्रिया है।

टिप्पणियाँ

साहित्य

• बोक्शेटिन बी. एस.परमाणु क्रिस्टल के चारों ओर घूमते हैं। - एम.: नौका, 1984. - 208 पी। - (लाइब्रेरी "क्वांटम"। अंक 28)। - 150,000 प्रतियां।

लिंक

• प्रसार (वीडियो पाठ, 7वीं कक्षा का कार्यक्रम)
• एकल क्रिस्टल की सतह पर अशुद्धता परमाणुओं का प्रसार

विकिमीडिया फ़ाउंडेशन. 2010.

समानार्थी शब्द:

देखें अन्य शब्दकोशों में "प्रसार" क्या है:

- [अव्य. डिफ्यूज़ियो प्रसार, प्रसार] भौतिक, रासायनिक। एक पदार्थ (गैस, तरल, ठोस) के अणुओं का सीधे संपर्क से या छिद्रपूर्ण विभाजन के माध्यम से दूसरे में प्रवेश। विदेशी शब्दों का शब्दकोश. कोमलेव एन.जी.,... ... रूसी भाषा के विदेशी शब्दों का शब्दकोश

प्रसार- - किसी अन्य पदार्थ के कणों द्वारा पर्यावरण में प्रवेश, किसी अन्य पदार्थ की सांद्रता कम करने की दिशा में तापीय गति के परिणामस्वरूप होता है। [ब्लम ई.ई. बुनियादी धातुकर्म शब्दों का शब्दकोश। एकाटेरिनबर्ग… निर्माण सामग्री के शब्दों, परिभाषाओं और स्पष्टीकरणों का विश्वकोश

आधुनिक विश्वकोश

- (लैटिन डिफ्यूज़ियो से, फैलाव, फैलाव), एक माध्यम के कणों की गति, जिससे किसी पदार्थ का स्थानांतरण होता है और सांद्रता बराबर होती है या माध्यम में किसी दिए गए प्रकार के कणों की सांद्रता का संतुलन वितरण स्थापित होता है। के अभाव में… … बड़ा विश्वकोश शब्दकोश

प्रसार, किसी मिश्रण में किसी पदार्थ की उच्च सांद्रता वाले क्षेत्र से कम सांद्रता वाले क्षेत्र की ओर गति, जो व्यक्तिगत परमाणुओं या अणुओं की यादृच्छिक गति के कारण होती है। जब सांद्रण प्रवणता गायब हो जाती है तो प्रसार रुक जाता है। रफ़्तार… … वैज्ञानिक और तकनीकी विश्वकोश शब्दकोश

प्रसार- और, एफ. प्रसार एफ., जर्मन प्रसार अव्यक्त. फैलाना, फैलाना। अणुओं और परमाणुओं की तापीय गति के कारण संपर्क पदार्थों का एक दूसरे में पारस्परिक प्रवेश। गैसों और तरल पदार्थों का प्रसार. बास 2. || ट्रांस. वे… … रूसी भाषा के गैलिसिज्म का ऐतिहासिक शब्दकोश

प्रसार- (लैटिन डिफ्यूज़ियो डिस्ट्रीब्यूशन, स्प्रेडिंग, फैलाव से), माध्यम के कणों की गति, जिससे पदार्थ का स्थानांतरण होता है और सांद्रता बराबर होती है या उनके संतुलन वितरण की स्थापना होती है। आमतौर पर, प्रसार तापीय गति द्वारा निर्धारित होता है... ... सचित्र विश्वकोश शब्दकोश

तापीय गति के कारण कणों की सांद्रता कम होने की दिशा में गति होती है। डी. फैलने वाले पदार्थ की सांद्रता को बराबर करने और कणों के साथ आयतन को एक समान भरने की ओर ले जाता है... ... भूवैज्ञानिक विश्वकोश

व्यक्तिगत विषयों संख्या 16 के गहन अध्ययन के साथ नगरपालिका शैक्षणिक संस्थान ज़ोज़र्नया माध्यमिक विद्यालय

विषय: "जीवित और निर्जीव प्रकृति में प्रसार।"

पुरा होना:

कक्षा 8ए का छात्र ज़्याब्रेव किरिल।

भौतिकी शिक्षक: ज़ाव्यालोवा जी.एम.

जीव विज्ञान शिक्षक: ज़ायब्रेवा वी.एफ.

टॉम्स्क - 2008

I. प्रस्तावना। ……………………………………………… 3

द्वितीय. सजीव और निर्जीव प्रकृति में प्रसार।

1. घटना की खोज का इतिहास. …………………………………. 4

2. प्रसार, इसके प्रकार. …………………………………….. 6

3. प्रसार की दर किस पर निर्भर करती है? …………………….. 7

4. निर्जीव प्रकृति में प्रसार। ……………………………… 8

5. सजीव प्रकृति में प्रसार। ………………………………… 9

6. प्रसार परिघटना का उपयोग. ………………………. 16

7. व्यक्तिगत प्रसार घटना का डिज़ाइन। …………… 17

तृतीय. निष्कर्ष। ………………………………………………… 20

चतुर्थ. प्रयुक्त पुस्तकें. …………………………………. . 21

I. प्रस्तावना।

हमारे आस-पास बहुत सारी आश्चर्यजनक और दिलचस्प चीज़ें घटित होती रहती हैं। रात के आकाश में दूर के तारे चमक रहे हैं, खिड़की में एक मोमबत्ती जल रही है, हवा में खिले हुए पक्षी चेरी की सुगंध है, एक बूढ़ी दादी आपकी ओर टकटकी लगाए देख रही है... मैं बहुत कुछ जानना चाहता हूं, खुद ही समझाने की कोशिश करता हूं। आख़िरकार, कई प्राकृतिक घटनाएं प्रसार प्रक्रियाओं से जुड़ी हैं, जिनके बारे में हमने हाल ही में स्कूल में बात की थी। लेकिन उन्होंने बहुत कम कहा!

कार्य के लक्ष्य :

1. प्रसार के बारे में ज्ञान का विस्तार और गहनता करें।

2. व्यक्तिगत प्रसार प्रक्रियाओं को मॉडल करें।

3. भौतिकी और जीवविज्ञान पाठों में उपयोग के लिए अतिरिक्त कंप्यूटर-आधारित सामग्री बनाएं।

कार्य:

1. साहित्य, इंटरनेट में आवश्यक सामग्री ढूंढें, उसका अध्ययन करें और उसका विश्लेषण करें।

2. पता लगाएँ कि सजीव और निर्जीव प्रकृति (भौतिकी और जीव विज्ञान) में प्रसार घटनाएँ कहाँ घटित होती हैं, उनका क्या महत्व है और मनुष्यों द्वारा उनका उपयोग कहाँ किया जाता है।

3. इस घटना पर सबसे दिलचस्प प्रयोगों का वर्णन करें और डिज़ाइन करें।

4. कुछ प्रसार प्रक्रियाओं के एनिमेटेड मॉडल बनाएं।

तरीके: साहित्य, डिज़ाइन, मॉडलिंग का विश्लेषण और संश्लेषण।

मेरे काम में तीन भाग हैं; मुख्य भाग में 7 अध्याय हैं। मैंने शैक्षिक, संदर्भ, वैज्ञानिक साहित्य और इंटरनेट साइटों सहित 13 साहित्यिक स्रोतों से सामग्री का अध्ययन और प्रसंस्करण किया, और पावर प्वाइंट संपादक में एक प्रस्तुति भी तैयार की।

द्वितीय. सजीव और निर्जीव प्रकृति में प्रसार।

द्वितीय .1. प्रसार की घटना की खोज का इतिहास।

माइक्रोस्कोप के नीचे पानी में फूलों के पराग के निलंबन का अवलोकन करते समय, रॉबर्ट ब्राउन ने कणों की एक अराजक गति देखी जो "न तो तरल की गति से और न ही इसके वाष्पीकरण से" उत्पन्न हो रही थी। 1 µm आकार या उससे कम आकार के निलंबित कण, जो केवल माइक्रोस्कोप के नीचे दिखाई देते हैं, जटिल ज़िगज़ैग प्रक्षेपवक्र का वर्णन करते हुए, अव्यवस्थित स्वतंत्र गति करते हैं। ब्राउनियन गति समय के साथ कमजोर नहीं होती है और माध्यम के रासायनिक गुणों पर निर्भर नहीं होती है; इसकी तीव्रता माध्यम के बढ़ते तापमान और इसकी चिपचिपाहट और कण आकार में कमी के साथ बढ़ती है। यहां तक ​​कि ब्राउनियन गति के कारणों की गुणात्मक व्याख्या केवल 50 साल बाद ही संभव हो सकी, जब ब्राउनियन गति का कारण उसमें निलंबित एक कण की सतह पर तरल अणुओं के प्रभाव से जुड़ा होने लगा।

ब्राउनियन गति का पहला मात्रात्मक सिद्धांत 1905-06 में ए. आइंस्टीन और एम. स्मोलुचोव्स्की द्वारा दिया गया था। आणविक गतिज सिद्धांत पर आधारित। यह दिखाया गया कि ब्राउनियन कणों का यादृच्छिक चलना उस माध्यम के अणुओं के साथ थर्मल गति में उनकी भागीदारी से जुड़ा हुआ है जिसमें वे निलंबित हैं। कणों की गतिज ऊर्जा औसतन समान होती है, लेकिन उनके अधिक द्रव्यमान के कारण उनकी गति कम होती है। ब्राउनियन गति का सिद्धांत अणुओं और घर्षण बलों से यादृच्छिक बलों की कार्रवाई द्वारा एक कण की यादृच्छिक गति की व्याख्या करता है। इस सिद्धांत के अनुसार, तरल या गैस के अणु निरंतर तापीय गति में होते हैं, और विभिन्न अणुओं के आवेग परिमाण और दिशा में समान नहीं होते हैं। यदि ऐसे माध्यम में रखे गए कण की सतह छोटी है, जैसा कि ब्राउनियन कण के लिए होता है, तो कण द्वारा इसके आसपास के अणुओं से अनुभव किए गए प्रभावों की सटीक भरपाई नहीं की जाएगी। इसलिए, अणुओं द्वारा "बमबारी" के परिणामस्वरूप, एक ब्राउनियन कण यादृच्छिक गति में आता है, जिससे इसकी गति की परिमाण और दिशा प्रति सेकंड लगभग 1014 बार बदलती है। इस सिद्धांत से यह निष्कर्ष निकला कि एक निश्चित समय में किसी कण के विस्थापन को मापकर और उसकी त्रिज्या और तरल की चिपचिपाहट को जानकर, अवोगाद्रो की संख्या की गणना की जा सकती है।

ब्राउनियन गति के सिद्धांत के निष्कर्षों की पुष्टि 1906 में जे. पेरिन और टी. स्वेडबर्ग द्वारा किए गए मापों से की गई थी। इन संबंधों के आधार पर, बोल्ट्ज़मैन के स्थिरांक और अवोगाद्रो के स्थिरांक को प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित किया गया था। (अवोगाद्रो का स्थिरांक NA द्वारा निरूपित, किसी पदार्थ के 1 मोल में अणुओं या परमाणुओं की संख्या, NA=6.022.1023 mol-1; ए अवोगाद्रो के सम्मान में नाम।

बोल्ट्ज़मैन स्थिरांक, भौतिक स्थिरांक क, सार्वभौमिक गैस स्थिरांक के अनुपात के बराबर आरअवोगाद्रो के नंबर पर एनए: क = आर / एनए = 1.3807.10-23 जे/के. एल. बोल्ट्ज़मैन के नाम पर रखा गया।)

ब्राउनियन गति का अवलोकन करते समय, कण की स्थिति नियमित अंतराल पर दर्ज की जाती है। समय अंतराल जितना कम होगा, कण का प्रक्षेप पथ उतना ही टूटा हुआ दिखेगा।

ब्राउनियन गति के नियम आणविक गतिज सिद्धांत के मूलभूत सिद्धांतों की स्पष्ट पुष्टि के रूप में कार्य करते हैं। अंततः यह स्थापित हो गया कि पदार्थ की गति का तापीय रूप परमाणुओं या अणुओं की अराजक गति के कारण होता है जो स्थूल पिंड बनाते हैं।

ब्राउनियन गति के सिद्धांत ने सांख्यिकीय यांत्रिकी की पुष्टि में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई; जलीय घोलों के जमाव (मिश्रण) का गतिज सिद्धांत इस पर आधारित है। इसके अलावा, मेट्रोलॉजी में इसका व्यावहारिक महत्व भी है, क्योंकि ब्राउनियन गति को माप उपकरणों की सटीकता को सीमित करने वाला मुख्य कारक माना जाता है। उदाहरण के लिए, दर्पण गैल्वेनोमीटर की रीडिंग की सटीकता की सीमा दर्पण के कंपन से निर्धारित होती है, जैसे हवा के अणुओं द्वारा ब्राउनियन कण पर बमबारी की जाती है। ब्राउनियन गति के नियम इलेक्ट्रॉनों की यादृच्छिक गति को निर्धारित करते हैं, जो विद्युत सर्किट में शोर का कारण बनता है। ढांकता हुआ में ढांकता हुआ नुकसान को ढांकता हुआ बनाने वाले द्विध्रुवीय अणुओं के यादृच्छिक आंदोलनों द्वारा समझाया जाता है। इलेक्ट्रोलाइट समाधानों में आयनों की यादृच्छिक हलचलें उनके विद्युत प्रतिरोध को बढ़ाती हैं।

ब्राउनियन कणों के प्रक्षेप पथ (पेरिन प्रयोग योजना); बिंदु समान समय अंतराल पर कणों की स्थिति को चिह्नित करते हैं।

इस प्रकार, प्रसार, या ब्राउनियन गति - यह किसी तरल या गैस में निलंबित छोटे कणों की यादृच्छिक गति, जो पर्यावरणीय अणुओं के प्रभाव के तहत होती है; खुला

1827 में आर. ब्राउन

द्वितीय. 2. प्रसार, इसके प्रकार.

प्रसार और स्व-प्रसार के बीच अंतर किया जाता है।

प्रसार एक पदार्थ के अणुओं का दूसरे पदार्थ के अणुओं के बीच के रिक्त स्थान में सहज प्रवेश है. इस मामले में, कण मिश्रित होते हैं। गैसों, तरल पदार्थों और ठोस पदार्थों के लिए प्रसार देखा जाता है। उदाहरण के लिए, एक गिलास पानी में स्याही की एक बूंद मिलायी जाती है। या फिर कोलोन की महक पूरे कमरे में फैल जाती है.

प्रसार, स्व-प्रसार की तरह, तब तक मौजूद रहता है जब तक पदार्थ का घनत्व प्रवणता मौजूद रहता है। यदि किसी एक और एक ही पदार्थ का घनत्व आयतन के विभिन्न भागों में समान नहीं है, तो स्व-प्रसार की घटना देखी जाती है। आत्म प्रसार घनत्व समकरण की प्रक्रिया कहलाती है(या इसके आनुपातिक एकाग्रता) वही पदार्थ. प्रसार और आत्म-प्रसार अणुओं की तापीय गति के कारण होता है, जो किसी भी संतुलन की स्थिति में, पदार्थ के प्रवाह का निर्माण करता है।

द्रव्यमान प्रवाह घनत्व किसी पदार्थ का द्रव्यमान है ( डी.एम), एक इकाई क्षेत्र के माध्यम से प्रति इकाई समय का प्रसार ( डीएस पीएल), अक्ष के लंबवत एक्स :

(1.1)

प्रसार की घटना फ़िक के नियम का पालन करती है

(1.2)

घनत्व प्रवणता का मापांक कहां है, जो अक्ष की दिशा में घनत्व में परिवर्तन की दर निर्धारित करता है एक्स ;

डी- प्रसार गुणांक, जिसकी गणना सूत्र का उपयोग करके आणविक गतिज सिद्धांत से की जाती है

(1.3)

अणुओं की तापीय गति की औसत गति कहाँ है;

अणुओं का औसत मुक्त पथ.

ऋण चिह्न इंगित करता है कि द्रव्यमान स्थानांतरण घटते घनत्व की दिशा में होता है।

समीकरण (1.2) को प्रसार समीकरण या फ़िक का नियम कहा जाता है।

द्वितीय. 3. प्रसार दर.

जब कोई कण किसी पदार्थ में गति करता है तो वह लगातार उसके अणुओं से टकराता रहता है। यह एक कारण है कि, सामान्य परिस्थितियों में, प्रसार सामान्य गति की तुलना में धीमा होता है। प्रसार की दर किस पर निर्भर करती है?

सबसे पहले, कणों के टकराव के बीच की औसत दूरी पर, यानी। मुक्त पथ की लंबाई. यह लंबाई जितनी अधिक होगी, कण उतनी ही तेजी से पदार्थ में प्रवेश करेगा।

दूसरे, दबाव गति को प्रभावित करता है। किसी पदार्थ में कणों की पैकिंग जितनी सघन होगी, किसी विदेशी कण के लिए ऐसी पैकिंग में प्रवेश करना उतना ही कठिन होगा।

तीसरा, पदार्थ के आणविक भार की प्रसार दर पर प्रमुख भूमिका होती है। लक्ष्य जितना बड़ा होगा, उसके टकराने की संभावना उतनी ही अधिक होगी और टक्कर के बाद गति हमेशा धीमी हो जाती है।

और चौथा, तापमान. जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, कणों का कंपन बढ़ता है और अणुओं की गति बढ़ती है। हालाँकि, प्रसार की गति मुक्त गति की गति से एक हजार गुना धीमी है।

सभी प्रकार के प्रसार समान नियमों का पालन करते हैं और प्रसार गुणांक डी द्वारा वर्णित हैं, जो एक अदिश राशि है और फ़िक के पहले नियम से निर्धारित होती है।

एक आयामी प्रसार के लिए ,

जहां J पदार्थ के परमाणुओं या दोषों का प्रवाह घनत्व है,
डी - प्रसार गुणांक,
एन किसी पदार्थ के परमाणुओं या दोषों की सांद्रता है।

प्रसार आणविक स्तर पर एक प्रक्रिया है और यह व्यक्तिगत अणुओं की गति की यादृच्छिक प्रकृति से निर्धारित होती है। इसलिए प्रसार की दर अणुओं की औसत गति के समानुपाती होती है। गैसों के मामले में, छोटे अणुओं की औसत गति अधिक होती है, अर्थात्, यह अणु के द्रव्यमान के वर्गमूल के व्युत्क्रमानुपाती होती है और बढ़ते तापमान के साथ बढ़ती है। उच्च तापमान पर ठोस पदार्थों में प्रसार प्रक्रियाएं अक्सर व्यावहारिक अनुप्रयोग पाती हैं। उदाहरण के लिए, कुछ प्रकार के कैथोड रे ट्यूब (सीआरटी) 2000 डिग्री सेल्सियस पर टंगस्टन धातु के माध्यम से फैली हुई थोरियम धातु का उपयोग करते हैं।

यदि गैसों के मिश्रण में एक अणु दूसरे की तुलना में चार गुना भारी है, तो ऐसा अणु शुद्ध गैस में अपनी गति से दोगुनी धीमी गति से चलता है। तदनुसार, इसकी प्रसार दर भी कम है। प्रकाश और भारी अणुओं के प्रसार की दर में इस अंतर का उपयोग विभिन्न आणविक भार वाले पदार्थों को अलग करने के लिए किया जाता है। इसका एक उदाहरण आइसोटोप का पृथक्करण है। यदि दो समस्थानिकों वाली गैस को छिद्रपूर्ण झिल्ली से गुजारा जाता है, तो हल्के समस्थानिक भारी समस्थानिकों की तुलना में झिल्ली से तेजी से गुजरते हैं। बेहतर पृथक्करण के लिए, प्रक्रिया को कई चरणों में पूरा किया जाता है। इस प्रक्रिया का उपयोग व्यापक रूप से यूरेनियम आइसोटोप को अलग करने के लिए किया गया था (235U को अलग करना, जो कि थोक 238U से न्यूट्रॉन विकिरण के तहत विखंडित होता है)। चूँकि इस पृथक्करण विधि के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, अन्य, अधिक किफायती पृथक्करण विधियाँ विकसित की गई हैं। उदाहरण के लिए, गैस वातावरण में थर्मल प्रसार का उपयोग व्यापक रूप से विकसित किया गया है। आइसोटोप के मिश्रण वाली एक गैस को एक कक्ष में रखा जाता है जिसमें एक स्थानिक तापमान अंतर (ढाल) बनाए रखा जाता है। इस मामले में, भारी आइसोटोप समय के साथ ठंडे क्षेत्र में केंद्रित हो जाते हैं।

निष्कर्ष। विसरित परिवर्तन इससे प्रभावित होते हैं:

· पदार्थ का आणविक भार (आणविक भार जितना अधिक होगा, गति उतनी ही कम होगी);

· कणों के टकराव के बीच की औसत दूरी (पथ की लंबाई जितनी अधिक होगी, गति उतनी ही अधिक होगी);

· दबाव (कण पैकिंग जितनी बड़ी होगी, उसे तोड़ना उतना ही कठिन होगा),

· तापमान (जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, गति बढ़ती है)।

द्वितीय.4. निर्जीव प्रकृति में प्रसार.

क्या आप जानते हैं कि हमारा पूरा जीवन प्रकृति के एक अजीब विरोधाभास पर बना है? हर कोई जानता है कि जिस हवा में हम सांस लेते हैं उसमें विभिन्न घनत्व वाली गैसें होती हैं: नाइट्रोजन एन2, ऑक्सीजन ओ2, कार्बन डाइऑक्साइड सीओ2 और थोड़ी मात्रा में अन्य अशुद्धियाँ। और इन गैसों को गुरुत्वाकर्षण बल के अनुसार परतों में व्यवस्थित किया जाना चाहिए: सबसे भारी, CO 2, पृथ्वी की सतह पर है, इसके ऊपर O 2 है, और इससे भी अधिक N 2 है। लेकिन ऐसा नहीं होता. हम गैसों के सजातीय मिश्रण से घिरे हुए हैं। लौ बुझती क्यों नहीं? आख़िरकार, इसके आस-पास की ऑक्सीजन जल्दी ही ख़त्म हो जाती है? यहां, पहले मामले की तरह, संरेखण तंत्र संचालित होता है। प्रसार प्रकृति में असंतुलन को रोकता है!

समुद्र खारा क्यों है? हम जानते हैं कि नदियाँ चट्टानों और खनिजों की मोटाई को तोड़ती हैं और नमक को समुद्र में बहा देती हैं। नमक और पानी कैसे मिलते हैं? इसे एक सरल प्रयोग से समझाया जा सकता है:

अनुभव का विवरण:एक कांच के बर्तन में कॉपर सल्फेट का जलीय घोल डालें। घोल के ऊपर सावधानी से साफ पानी डालें। हम तरल पदार्थों के बीच की सीमा का निरीक्षण करते हैं।

सवाल:समय के साथ इन तरल पदार्थों का क्या होगा और हम क्या देखेंगे?

समय के साथ, संपर्क तरल पदार्थों के बीच की सीमा धुंधली होने लगेगी। तरल पदार्थों से भरे एक बर्तन को एक कोठरी में रखा जा सकता है और दिन-ब-दिन आप देख सकते हैं कि तरल पदार्थों का सहज मिश्रण कैसे होता है। अंततः, बर्तन में एक सजातीय हल्का नीला तरल पदार्थ बनता है, जो प्रकाश में लगभग रंगहीन होता है।

कॉपर सल्फेट के कण पानी से भारी होते हैं, लेकिन विसरण के कारण धीरे-धीरे ऊपर की ओर उठते हैं। इसका कारण द्रव की संरचना है। तरल कणों को कॉम्पैक्ट समूहों - स्यूडोन्यूक्लियस में पैक किया जाता है। वे रिक्तियों-छिद्रों द्वारा एक दूसरे से अलग होते हैं। नाभिक स्थिर नहीं होते, उनके कण अधिक समय तक संतुलन में नहीं रहते। जैसे ही कण को ​​ऊर्जा प्रदान की जाती है, कण नाभिक से अलग हो जाता है और शून्य में गिर जाता है। वहां से यह आसानी से दूसरे कोर आदि पर पहुंच जाता है।

किसी विदेशी पदार्थ के अणु छिद्रों से तरल के माध्यम से अपनी यात्रा शुरू करते हैं। रास्ते में, वे नाभिकों से टकराते हैं, उनमें से कणों को बाहर निकालते हैं और उनकी जगह ले लेते हैं। एक मुक्त स्थान से दूसरे स्थान पर जाते हुए, वे धीरे-धीरे तरल कणों के साथ मिल जाते हैं। हम पहले से ही जानते हैं कि प्रसार दर कम है। इसलिए, सामान्य परिस्थितियों में, यह प्रयोग 18 दिनों तक चला, हीटिंग के साथ - 2-3 मिनट।

निष्कर्ष: सूर्य की लौ में, दूर के चमकदार तारों का जीवन और मृत्यु, जिस हवा में हम सांस लेते हैं, मौसम में बदलाव, लगभग सभी भौतिक घटनाओं में हम सर्वशक्तिमान प्रसार की अभिव्यक्ति देखते हैं!

द्वितीय.5. सजीव प्रकृति में प्रसार.

प्रसार प्रक्रियाओं का अब अच्छी तरह से अध्ययन किया गया है, उनके भौतिक और रासायनिक नियम स्थापित किए गए हैं, और वे जीवित जीव में अणुओं की गति पर काफी लागू होते हैं। जीवित जीवों में प्रसार कोशिका के प्लाज्मा झिल्ली से अटूट रूप से जुड़ा हुआ है। इसलिए, यह पता लगाना आवश्यक है कि इसकी संरचना कैसे होती है और इसकी संरचना की विशेषताएं कोशिका में पदार्थों के परिवहन से कैसे संबंधित हैं।

प्लाज़्मा झिल्ली (प्लाज्मालेम्मा, कोशिका झिल्ली), एक सतह, पौधों और जानवरों की कोशिकाओं के प्रोटोप्लाज्म के आसपास की परिधीय संरचना, न केवल एक यांत्रिक बाधा के रूप में कार्य करती है, बल्कि, सबसे महत्वपूर्ण बात, निम्न और उच्च के मुक्त दो-तरफ़ा प्रवाह को सीमित करती है। आणविक पदार्थ कोशिका के अंदर और बाहर। इसके अलावा, प्लाज़्मालेम्मा एक संरचना के रूप में कार्य करती है जो विभिन्न रासायनिक पदार्थों को "पहचानती है" और कोशिका में इन पदार्थों के चयनात्मक परिवहन को नियंत्रित करती है।

प्लाज़्मा झिल्ली की बाहरी सतह 3-4 एनएम मोटी पदार्थ की एक ढीली रेशेदार परत - ग्लाइकोकैलिक्स - से ढकी होती है। इसमें जटिल कार्बोहाइड्रेट, झिल्ली अभिन्न प्रोटीन की शाखा श्रृंखलाएं होती हैं, जिनके बीच शर्करा के साथ प्रोटीन और वसा के साथ प्रोटीन के कोशिका-स्रावित यौगिक स्थित हो सकते हैं। पदार्थों के बाह्यकोशिकीय विघटन (उदाहरण के लिए बाह्यकोशिकीय पाचन, आंतों के उपकला में) में शामिल कुछ सेलुलर एंजाइम भी यहां पाए जाते हैं।

चूंकि लिपिड परत का आंतरिक भाग हाइड्रोफोबिक है, यह अधिकांश ध्रुवीय अणुओं के लिए लगभग अभेद्य बाधा का प्रतिनिधित्व करता है। इस अवरोध की उपस्थिति के कारण, कोशिका सामग्री के रिसाव को रोका जाता है, लेकिन इसके कारण, कोशिका को पानी में घुलनशील पदार्थों को झिल्ली के पार ले जाने के लिए विशेष तंत्र बनाने के लिए मजबूर होना पड़ा।

प्लाज्मा झिल्ली, अन्य लिपोप्रोटीन कोशिका झिल्ली की तरह, अर्ध-पारगम्य होती है। इसमें घुले पानी और गैसों की भेदन क्षमता सबसे अधिक होती है। आयन परिवहन एक सांद्रण प्रवणता के साथ हो सकता है, यानी निष्क्रिय रूप से, ऊर्जा की खपत के बिना। इस मामले में, कुछ झिल्ली परिवहन प्रोटीन आणविक परिसरों, चैनलों का निर्माण करते हैं जिनके माध्यम से आयन सरल प्रसार द्वारा झिल्ली से गुजरते हैं। अन्य मामलों में, विशेष झिल्ली परिवहन प्रोटीन चुनिंदा रूप से एक या दूसरे आयन से जुड़ते हैं और इसे झिल्ली के पार ले जाते हैं। इस प्रकार के परिवहन को सक्रिय परिवहन कहा जाता है और प्रोटीन आयन पंपों का उपयोग करके किया जाता है। उदाहरण के लिए, 1 एटीपी अणु खर्च करके, K-Na पंप प्रणाली एक चक्र में कोशिका से 3 Na आयनों को बाहर निकालती है और सांद्रता प्रवणता के विपरीत 2 K आयनों को पंप करती है। सक्रिय आयन परिवहन के संयोजन में, विभिन्न शर्करा, न्यूक्लियोटाइड और अमीनो एसिड प्लाज़्मालेम्मा में प्रवेश करते हैं। मैक्रोमोलेक्यूल्स, जैसे प्रोटीन, झिल्ली से नहीं गुजरते हैं। वे, साथ ही पदार्थ के बड़े कण, एन्डोसाइटोसिस के माध्यम से कोशिका में ले जाये जाते हैं। एन्डोसाइटोसिस के दौरान, प्लाज़्मालेम्मा का एक निश्चित क्षेत्र बाह्यकोशिकीय सामग्री को पकड़ लेता है, ढक देता है, और इसे एक झिल्ली रिक्तिका में बंद कर देता है। यह रिक्तिका - एक एंडोसोम - प्राथमिक लाइसोसोम के साथ साइटोप्लाज्म में विलीन हो जाती है और कैप्चर की गई सामग्री का पाचन होता है। एंडोसाइटोसिस को औपचारिक रूप से फागोसाइटोसिस (कोशिका द्वारा बड़े कणों को ग्रहण करना) और पिनोसाइटोसिस (समाधानों को ग्रहण करना) में विभाजित किया गया है। प्लाज़्मा झिल्ली एक्सोसाइटोसिस का उपयोग करके कोशिका से पदार्थों को हटाने में भी भाग लेती है, जो एंडोसाइटोसिस के विपरीत एक प्रक्रिया है।

जलीय घोलों में आयनों का प्रसार जीवित जीवों के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। पौधों के श्वसन, प्रकाश संश्लेषण और वाष्पोत्सर्जन में प्रसार की भूमिका भी कम महत्वपूर्ण नहीं है; फेफड़ों की वायुकोशिका की दीवारों के माध्यम से वायु ऑक्सीजन के स्थानांतरण और मनुष्यों और जानवरों के रक्त में इसके प्रवेश में। झिल्लियों में आणविक आयनों का प्रसार कोशिका के भीतर विद्युत क्षमता द्वारा पूरा किया जाता है। चयनात्मक पारगम्यता के कारण, सीमा पार माल ले जाते समय झिल्ली सीमा शुल्क की भूमिका निभाती है: कुछ पदार्थों को अंदर जाने दिया जाता है, अन्य को बरकरार रखा जाता है, और अन्य को आम तौर पर कोशिका से "निष्कासित" किया जाता है। कोशिका जीवन में झिल्लियों की भूमिका बहुत महत्वपूर्ण है। एक मरती हुई कोशिका झिल्ली के माध्यम से पदार्थों की सांद्रता को नियंत्रित करने की क्षमता पर नियंत्रण खो देती है। किसी मृत कोशिका का पहला संकेत उसकी बाहरी झिल्ली की पारगम्यता और खराबी में परिवर्तन की शुरुआत है।

पारंपरिक परिवहन के अलावा - विद्युत या रासायनिक क्षमता, तापमान या दबाव के ग्रेडिएंट के प्रभाव में किसी पदार्थ के कणों को स्थानांतरित करने की गतिज प्रक्रिया - सक्रिय परिवहन सेलुलर प्रक्रियाओं में भी होता है - एकाग्रता ढाल के खिलाफ अणुओं और आयनों की गति पदार्थ. इस प्रसार तंत्र को परासरण कहा जाता है। (ऑस्मोसिस को पहली बार 1748 में ए. नोल द्वारा देखा गया था, लेकिन इस घटना पर शोध एक सदी बाद शुरू हुआ।) यह प्रक्रिया एक जैविक झिल्ली के विभिन्न पक्षों पर एक जलीय घोल में अलग-अलग आसमाटिक दबाव के कारण की जाती है। पानी अक्सर स्वतंत्र रूप से गुजरता है परासरण एक झिल्ली के माध्यम से होता है, लेकिन यह झिल्ली पानी में घुले पदार्थों के लिए अभेद्य हो सकती है। यह दिलचस्प है कि पानी इस पदार्थ के प्रसार के विरुद्ध बहता है, लेकिन सांद्रण प्रवणता (इस मामले में, पानी) के सामान्य नियम का पालन करता है।

इसलिए, पानी अधिक पतले घोल से, जहां इसकी सांद्रता अधिक होती है, किसी पदार्थ के अधिक केंद्रित घोल में बदल जाता है, जिसमें पानी की सांद्रता कम होती है। पानी को सीधे अवशोषित करने और बाहर निकालने में सक्षम नहीं होने के कारण, कोशिका ऑस्मोसिस के माध्यम से ऐसा करती है, जिससे उसमें घुले पदार्थों की सांद्रता बदल जाती है। ऑस्मोसिस झिल्ली के दोनों किनारों पर समाधान की एकाग्रता को बराबर करता है। कोशिका झिल्ली की तनावपूर्ण स्थिति, जिसे स्फीति दबाव कहा जाता है, कोशिका झिल्ली के दोनों किनारों पर पदार्थों के घोल के आसमाटिक दबाव और कोशिका झिल्ली की लोच पर निर्भर करती है, जिसे स्फीति दबाव (टगर - लैटिन टर्गेरे से) कहा जाता है - फूल जाना, भर जाना)। आमतौर पर, पशु कोशिका झिल्ली की लोच (कुछ कोइलेंटरेट्स को छोड़कर) कम होती है; उनमें उच्च स्फीति दबाव की कमी होती है और केवल आइसोटोनिक समाधानों में या जो आइसोटोनिक से थोड़ा भिन्न होते हैं उनमें अखंडता बरकरार रहती है (आंतरिक और बाहरी दबाव के बीच का अंतर 0.5-1.0 से कम है) पूर्वाह्न)। जीवित पौधों की कोशिकाओं में आंतरिक दबाव सदैव बाहरी दबाव से अधिक होता है, तथापि सेल्युलोज कोशिका भित्ति की उपस्थिति के कारण उनमें कोशिका झिल्ली का टूटना नहीं होता है। पौधों में आंतरिक और बाहरी दबाव के बीच का अंतर (उदाहरण के लिए, हेलोफाइट पौधों में - नमक-प्रेमी मशरूम) सुबह 50-100 बजे तक पहुंच जाता है। लेकिन फिर भी, पादप कोशिका का सुरक्षा मार्जिन 60-70% है। अधिकांश पौधों में, स्फीति के कारण कोशिका झिल्ली का सापेक्ष विस्तार 5-10% से अधिक नहीं होता है, और स्फीति का दबाव सुबह 5-10 बजे की सीमा में होता है। स्फीति के कारण, पौधों के ऊतकों में लोच और संरचनात्मक ताकत होती है। (प्रयोग क्रमांक 3, क्रमांक 4 इसकी पुष्टि करते हैं)। ऑटोलिसिस (आत्म-विनाश), मुरझाने और उम्र बढ़ने की सभी प्रक्रियाएं स्फीति दबाव में गिरावट के साथ होती हैं।

जीवित प्रकृति में प्रसार पर विचार करते समय, कोई भी अवशोषण का उल्लेख करने से नहीं चूक सकता। अवशोषण पर्यावरण से कोशिका झिल्ली के माध्यम से कोशिकाओं में और उनके माध्यम से शरीर के आंतरिक वातावरण में विभिन्न पदार्थों के प्रवेश की प्रक्रिया है। पौधों में, यह परासरण और प्रसार के माध्यम से जड़ों और पत्तियों द्वारा इसमें घुले पदार्थों के साथ पानी के अवशोषण की प्रक्रिया है; अकशेरुकी जीवों में - पर्यावरण या गुहा द्रव से। आदिम जीवों में, अवशोषण पिनोसाइटोसिस और फागोसाइटोसिस के माध्यम से होता है। कशेरुकियों में, अवशोषण गुहा अंगों - फेफड़े, गर्भाशय, मूत्राशय, और त्वचा की सतह, घाव की सतह आदि दोनों से हो सकता है। वाष्पशील गैसें और वाष्प त्वचा द्वारा अवशोषित होते हैं।

सबसे बड़ा शारीरिक महत्व गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रैक्ट में अवशोषण है, जो मुख्य रूप से छोटी आंत में होता है। पदार्थों के कुशल स्थानांतरण के लिए आंत का बड़ा सतह क्षेत्र और श्लेष्मा झिल्ली में लगातार उच्च रक्त प्रवाह का विशेष महत्व है, जिसके कारण अवशोषित यौगिकों की उच्च सांद्रता प्रवणता बनी रहती है। मनुष्यों में, भोजन के दौरान मेसेंटेरिक रक्त प्रवाह लगभग 400 मिली/मिनट होता है, और पाचन की ऊंचाई पर - 750 मिली/मिनट तक, जिसमें मुख्य हिस्सा (80% तक) पाचन अंगों के श्लेष्म झिल्ली में रक्त प्रवाह होता है। . संरचनाओं की उपस्थिति के कारण जो श्लेष्म झिल्ली की सतह को बढ़ाती हैं - गोलाकार तह, विली, माइक्रोविली, मानव आंत की अवशोषण सतह का कुल क्षेत्रफल 200 एम 2 तक पहुंच जाता है।

पानी और नमक का घोल आंतों की दीवार के दोनों ओर, छोटी और बड़ी दोनों आंतों में फैल सकता है। इनका अवशोषण मुख्यतः छोटी आंत के ऊपरी भाग में होता है। छोटी आंत में Na+ आयनों का परिवहन बहुत महत्वपूर्ण है, जिसके कारण मुख्य रूप से विद्युत और आसमाटिक ग्रेडिएंट का निर्माण होता है। Na+ आयनों का अवशोषण सक्रिय और निष्क्रिय दोनों तंत्रों के माध्यम से होता है।

यदि कोशिका में आसमाटिक दबाव को विनियमित करने की व्यवस्था नहीं होती, तो इसके अंदर विलेय की सांद्रता उनकी बाहरी सांद्रता से अधिक होती। तब कोशिका में पानी की सांद्रता बाहर उसकी सांद्रता से कम होगी। परिणामस्वरूप, कोशिका में पानी का निरंतर प्रवाह होता रहेगा और कोशिका टूटती रहेगी। सौभाग्य से, पशु कोशिकाएं और बैक्टीरिया Na जैसे अकार्बनिक आयनों को सक्रिय रूप से पंप करके अपनी कोशिकाओं में आसमाटिक दबाव को नियंत्रित करते हैं। इसलिए, कोशिका के अंदर उनकी कुल सांद्रता बाहर की तुलना में कम होती है। उदाहरण के लिए, उभयचर अपने समय का एक महत्वपूर्ण हिस्सा पानी में बिताते हैं, और उनके रक्त और लसीका में नमक की मात्रा ताजे पानी की तुलना में अधिक होती है। उभयचर जीव अपनी त्वचा के माध्यम से लगातार पानी को अवशोषित करते हैं। इसलिए, वे बहुत अधिक मात्रा में मूत्र उत्पन्न करते हैं। उदाहरण के लिए, एक मेंढक, यदि उसके क्लोअका पर पट्टी बाँध दी जाए, तो वह गुब्बारे की तरह फूल जाता है। और, इसके विपरीत, यदि कोई उभयचर खारे समुद्री पानी में चला जाता है, तो वह निर्जलित हो जाता है और बहुत जल्दी मर जाता है। इसलिए, समुद्र और महासागर उभयचरों के लिए एक दुर्गम बाधा हैं। पौधों की कोशिकाओं में कठोर दीवारें होती हैं जो उन्हें सूजन से बचाती हैं। कई प्रोटोजोआ विशेष तंत्र की मदद से कोशिका में प्रवेश करने वाले पानी से फटने से बचते हैं जो नियमित रूप से आने वाले पानी को बाहर निकाल देते हैं।

इस प्रकार, कोशिका एक खुली थर्मोडायनामिक प्रणाली है, जो पर्यावरण के साथ पदार्थ और ऊर्जा का आदान-प्रदान करती है, लेकिन आंतरिक वातावरण की एक निश्चित स्थिरता बनाए रखती है। स्व-विनियमन प्रणाली के ये दो गुण - खुलापन और स्थिरता - एक साथ पूरे होते हैं, और चयापचय (मेटाबॉलिज्म) कोशिका की स्थिरता के लिए जिम्मेदार होता है। मेटाबॉलिज्म वह नियामक है जो सिस्टम के संरक्षण में योगदान देता है; यह पर्यावरणीय प्रभावों के प्रति उचित प्रतिक्रिया सुनिश्चित करता है। इसलिए, चयापचय के लिए एक आवश्यक शर्त सभी स्तरों पर एक जीवित प्रणाली की चिड़चिड़ापन है, जो एक ही समय में प्रणाली की व्यवस्थितता और अखंडता में एक कारक के रूप में कार्य करती है।

झिल्ली रासायनिक और भौतिक कारकों के प्रभाव में अपनी पारगम्यता को बदल सकती है, जिसमें झिल्ली के विध्रुवण के परिणामस्वरूप भी शामिल है जब एक विद्युत आवेग न्यूरोनल प्रणाली से गुजरता है और इसे प्रभावित करता है।

न्यूरॉन तंत्रिका तंतु का एक टुकड़ा है। यदि कोई उत्तेजना इसके एक सिरे पर कार्य करती है, तो एक विद्युत आवेग उत्पन्न होता है। मानव मांसपेशी कोशिकाओं के लिए इसका मान लगभग 0.01 V है, और यह लगभग 4 m/s की गति से फैलता है। जब आवेग एक सिनैप्स तक पहुंचता है - न्यूरॉन्स के बीच एक कनेक्शन, जिसे एक प्रकार का रिले माना जा सकता है जो एक न्यूरॉन से दूसरे तक सिग्नल पहुंचाता है, तो विद्युत आवेग न्यूरोट्रांसमीटर - विशिष्ट मध्यस्थ पदार्थों की रिहाई के माध्यम से एक रासायनिक आवेग में परिवर्तित हो जाता है। जब ऐसे मध्यस्थ के अणु न्यूरॉन्स के बीच अंतराल में प्रवेश करते हैं, तो न्यूरोट्रांसमीटर प्रसार द्वारा अंतराल के अंत तक पहुंचता है और अगले न्यूरॉन को उत्तेजित करता है।

हालाँकि, एक न्यूरॉन केवल तभी प्रतिक्रिया करता है जब उसकी सतह पर विशेष अणु होते हैं - रिसेप्टर्स जो केवल एक दिए गए ट्रांसमीटर को बांध सकते हैं और दूसरे पर प्रतिक्रिया नहीं कर सकते हैं। यह न केवल झिल्ली पर होता है, बल्कि किसी भी अंग, जैसे मांसपेशी, में भी होता है, जिससे वह सिकुड़ जाता है। सिनैप्स के माध्यम से सिग्नल-आवेग दूसरों के संचरण को बाधित या बढ़ा सकते हैं, और इसलिए न्यूरॉन्स तार्किक कार्य ("और", "या") करते हैं, जो कुछ हद तक एन. वीनर के लिए यह विश्वास करने के लिए आधार के रूप में कार्य करता है कि कम्प्यूटेशनल प्रक्रियाएं किसी जीवित जीव का मस्तिष्क और कंप्यूटर अनिवार्य रूप से एक ही पैटर्न का पालन करते हैं। फिर सूचना दृष्टिकोण हमें निर्जीव और जीवित प्रकृति का एकीकृत तरीके से वर्णन करने की अनुमति देता है।

झिल्ली को प्रभावित करने वाले सिग्नल की प्रक्रिया में इसके उच्च विद्युत प्रतिरोध को बदलना शामिल है, क्योंकि इस पर संभावित अंतर भी 0.01 वी के क्रम का है। प्रतिरोध में कमी से विद्युत प्रवाह पल्स में वृद्धि होती है और उत्तेजना प्रसारित होती है आगे एक तंत्रिका आवेग के रूप में, जिससे कुछ आयनों की झिल्ली से गुजरने की संभावना बदल जाती है। इस प्रकार, शरीर में जानकारी रासायनिक और भौतिक तंत्र द्वारा संयोजन में प्रसारित की जा सकती है, और यह एक जीवित प्रणाली में इसके प्रसारण और प्रसंस्करण के लिए चैनलों की विश्वसनीयता और विविधता सुनिश्चित करती है।

एक जीवित जीव की सामान्य श्वसन की प्रक्रियाएँ, जिन्हें प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप प्राप्त ऑक्सीजन O2 की आवश्यकता होती है, एक जीवित जीव की सामान्य श्वसन की प्रक्रियाओं से निकटता से संबंधित होती हैं, जब कोशिका के माइटोकॉन्ड्रिया में एटीपी अणु बनते हैं, जो इसे प्रदान करते हैं। आवश्यक ऊर्जा. इन प्रक्रियाओं के तंत्र भी प्रसार के नियमों पर आधारित हैं। मूलतः, ये वे भौतिक एवं ऊर्जा घटक हैं जो एक जीवित जीव के लिए आवश्यक हैं। प्रकाश संश्लेषण संश्लेषित पदार्थों के अणुओं में नए बंधन बनाकर सौर ऊर्जा को संग्रहीत करने की प्रक्रिया है। प्रकाश संश्लेषण के लिए प्रारंभिक सामग्री पानी H2O और कार्बन डाइऑक्साइड CO2 हैं। इन सरल अकार्बनिक यौगिकों से अधिक जटिल, ऊर्जा से भरपूर पोषक तत्व बनते हैं। आणविक ऑक्सीजन O2 एक उप-उत्पाद के रूप में बनता है, लेकिन हमारे लिए बहुत महत्वपूर्ण है। एक उदाहरण एक प्रतिक्रिया है जो प्रकाश क्वांटा के अवशोषण और क्लोरोप्लास्ट में निहित क्लोरोफिल वर्णक की उपस्थिति के कारण होती है।

परिणाम चीनी का एक अणु C 6 H 12 O 6 और ऑक्सीजन O 2 के छह अणु हैं। प्रक्रिया चरणों में आगे बढ़ती है, पहले फोटोलिसिस के चरण में, पानी को विभाजित करके हाइड्रोजन और ऑक्सीजन का निर्माण होता है, और फिर हाइड्रोजन, कार्बन डाइऑक्साइड के साथ मिलकर एक कार्बोहाइड्रेट बनाता है - चीनी सी 6 एच 12 ओ 6। मूलतः, प्रकाश संश्लेषण सूर्य की दीप्तिमान ऊर्जा को उभरते कार्बनिक पदार्थों के रासायनिक बंधों की ऊर्जा में परिवर्तित करना है। इस प्रकार, प्रकाश संश्लेषण, जो प्रकाश में ऑक्सीजन O2 उत्पन्न करता है, एक जैविक प्रक्रिया है जो जीवित जीवों को मुक्त ऊर्जा प्रदान करती है। ऑक्सीजन की खपत से जुड़ी शरीर में चयापचय प्रक्रिया के रूप में सामान्य श्वसन की प्रक्रिया प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के विपरीत है। ये दोनों प्रक्रियाएँ निम्नलिखित श्रृंखला का अनुसरण कर सकती हैं:

सौर ऊर्जा (प्रकाश संश्लेषण)

पोषक तत्व + (श्वसन)

रासायनिक बंधों की ऊर्जा.

श्वसन के अंतिम उत्पाद प्रकाश संश्लेषण के लिए प्रारंभिक सामग्री के रूप में काम करते हैं। इस प्रकार, प्रकाश संश्लेषण और श्वसन की प्रक्रियाएँ पृथ्वी पर पदार्थों के चक्र में भाग लेती हैं। सौर विकिरण का कुछ भाग पौधों और कुछ जीवों द्वारा अवशोषित किया जाता है, जो, जैसा कि हम पहले से ही जानते हैं, स्वपोषी हैं, अर्थात। स्व-भोजन (उनके लिए भोजन सूरज की रोशनी है)। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के परिणामस्वरूप, ऑटोट्रॉफ़्स वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड और पानी को बांधते हैं, जिससे 150 बिलियन टन तक कार्बनिक पदार्थ बनते हैं, 300 बिलियन टन तक CO2 को आत्मसात करते हैं, और लगभग 200 बिलियन टन मुक्त ऑक्सीजन O2 को सालाना छोड़ते हैं।

परिणामी कार्बनिक पदार्थों का उपयोग मनुष्यों और शाकाहारी जीवों द्वारा भोजन के रूप में किया जाता है, जो बदले में, अन्य हेटरोट्रॉफ़्स पर भोजन करते हैं। पौधे और जानवरों के अवशेष फिर सरल अकार्बनिक पदार्थों में विघटित हो जाते हैं, जो फिर से प्रकाश संश्लेषण में सीओ 2 और एच 2 ओ के रूप में भाग ले सकते हैं। परिणामी ऊर्जा का एक भाग, जिसमें जीवाश्म ऊर्जा ईंधन के रूप में संग्रहीत ऊर्जा भी शामिल है, जीवित जीवों द्वारा उपभोग के लिए उपयोग किया जाता है, जबकि कुछ भाग बेकार में पर्यावरण में नष्ट हो जाता है। इसलिए, प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया, इसे आवश्यक ऊर्जा और ऑक्सीजन प्रदान करने की क्षमता के कारण, पृथ्वी के जीवमंडल के विकास के एक निश्चित चरण में जीवित चीजों के विकास के लिए उत्प्रेरक है।

प्रसार प्रक्रियाएँ कोशिका में चयापचय का आधार होती हैं, जिसका अर्थ है कि उनकी मदद से ये प्रक्रियाएँ अंग स्तर पर की जाती हैं। इस प्रकार पौधों की जड़ के बालों, जानवरों और मनुष्यों की आंतों में अवशोषण प्रक्रियाएँ होती हैं; पौधों के रंध्रों, फेफड़ों और मनुष्यों और जानवरों के ऊतकों में गैस विनिमय, उत्सर्जन प्रक्रियाएं।

जीवविज्ञानी 150 से अधिक वर्षों से कोशिकाओं की संरचना और अध्ययन का अध्ययन कर रहे हैं, जिसकी शुरुआत स्लेडेन, श्वान, पुरीम और विरचो से हुई, जिन्होंने 1855 में उन्हें विभाजित करके कोशिका वृद्धि के तंत्र की स्थापना की। यह पाया गया कि प्रत्येक जीव एक ही कोशिका से विकसित होता है, जो विभाजित होने लगती है और इसके परिणामस्वरूप, कई कोशिकाएँ बनती हैं जो एक दूसरे से स्पष्ट रूप से भिन्न होती हैं। लेकिन चूंकि जीव का विकास शुरू में पहली कोशिका के विभाजन से शुरू हुआ, तो हमारे जीवन चक्र के एक चरण में हम एक बहुत दूर के एककोशिकीय पूर्वज के साथ समानताएं बनाए रखते हैं, और कोई मजाक में कह सकता है कि हम एक से वंशज होने की अधिक संभावना रखते हैं। बंदर की तुलना में अमीबा।

अंग कोशिकाओं से बनते हैं, और कोशिका प्रणाली उन गुणों को प्राप्त कर लेती है जो इसके घटक तत्वों में नहीं होते हैं, अर्थात। व्यक्तिगत कोशिकाएँ. ये अंतर किसी दिए गए कोशिका द्वारा संश्लेषित प्रोटीन के सेट के कारण होते हैं। उनकी कार्यक्षमता के आधार पर मांसपेशी कोशिकाएं, तंत्रिका कोशिकाएं, रक्त कोशिकाएं (एरिथ्रोसाइट्स), उपकला कोशिकाएं और अन्य कोशिकाएं होती हैं। जीव के विकास के दौरान कोशिका विभेदन धीरे-धीरे होता है। कोशिका विभाजन, उनके जीवन और मृत्यु की प्रक्रिया में, जीव के जीवन भर कोशिकाओं का निरंतर प्रतिस्थापन होता रहता है।

हमारे शरीर में एक भी अणु कुछ हफ्तों या महीनों से अधिक अपरिवर्तित नहीं रहता है। इस समय के दौरान, अणु संश्लेषित होते हैं, कोशिका के जीवन में अपनी भूमिका निभाते हैं, नष्ट हो जाते हैं और उनके स्थान पर अन्य, कमोबेश समान अणु आते हैं। सबसे आश्चर्यजनक बात यह है कि समग्र रूप से जीवित जीव उन अणुओं की तुलना में बहुत अधिक स्थिर होते हैं जो उन्हें बनाते हैं, और कोशिकाओं की संरचना और इन कोशिकाओं से युक्त संपूर्ण शरीर, प्रतिस्थापन के बावजूद, इस नॉन-स्टॉप चक्र में अपरिवर्तित रहता है। अलग - अलग घटक।

इसके अलावा, यह कार के अलग-अलग हिस्सों का प्रतिस्थापन नहीं है, बल्कि, जैसा कि एस. रोज़ आलंकारिक रूप से तुलना करते हैं, शरीर एक ईंट की इमारत से है, "जिसमें से एक पागल राजमिस्त्री लगातार रात-दिन एक के बाद एक ईंटें निकालता है और नई ईंटें डालता है।" उनके स्थान पर. वहीं, इमारत का बाहरी स्वरूप तो वही रहता है, लेकिन सामग्री लगातार बदली जाती रहती है।” हम कुछ न्यूरॉन्स और कोशिकाओं के साथ पैदा होते हैं, और कुछ के साथ मर जाते हैं। एक उदाहरण एक बच्चे और एक बूढ़े व्यक्ति की चेतना, समझ और धारणा है। सभी कोशिकाओं में किसी जीव के सभी प्रोटीनों के निर्माण के लिए संपूर्ण आनुवंशिक जानकारी होती है। वंशानुगत जानकारी का भंडारण और प्रसारण कोशिका केन्द्रक का उपयोग करके किया जाता है।

निष्कर्ष: कोशिका जीवन में प्लाज्मा झिल्ली पारगम्यता की भूमिका को बढ़ा-चढ़ाकर नहीं बताया जा सकता। कोशिका को ऊर्जा प्रदान करने, उत्पाद प्राप्त करने और क्षय उत्पादों से छुटकारा पाने से जुड़ी अधिकांश प्रक्रियाएं इस अर्ध-पारगम्य जीवित बाधा के माध्यम से प्रसार के नियमों पर आधारित हैं।

असमस- संक्षेप में, पानी की उच्च सांद्रता वाले स्थानों से पानी की कम सांद्रता वाले स्थानों तक पानी का सरल प्रसार।

नकारात्मक परिवहन- यह उच्च विद्युत रासायनिक क्षमता वाले स्थानों से कम मूल्य वाले स्थानों पर पदार्थों का स्थानांतरण है। छोटे पानी में घुलनशील अणुओं का स्थानांतरण विशेष परिवहन प्रोटीन का उपयोग करके किया जाता है। ये विशेष ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन हैं, जिनमें से प्रत्येक विशिष्ट अणुओं या संबंधित अणुओं के समूहों के परिवहन के लिए जिम्मेदार है।

किसी झिल्ली के पार उनके विद्युत रासायनिक प्रवणता के विरुद्ध अणुओं के परिवहन को सुनिश्चित करना अक्सर आवश्यक होता है। इस प्रक्रिया को कहा जाता है सक्रिय ट्रांसपोर्टऔर वाहक प्रोटीन द्वारा किया जाता है, जिसकी गतिविधि के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। यदि आप एक वाहक प्रोटीन को ऊर्जा स्रोत से जोड़ते हैं, तो आप एक तंत्र प्राप्त कर सकते हैं जो झिल्ली के पार पदार्थों के सक्रिय परिवहन को सुनिश्चित करता है।

द्वितीय.6. प्रसार का अनुप्रयोग.

मनुष्य प्राचीन काल से ही प्रसार परिघटनाओं का उपयोग करता आ रहा है। इस प्रक्रिया में खाना पकाना और घर को गर्म करना शामिल है। हम धातुओं के ताप उपचार (वेल्डिंग, सोल्डरिंग, कटिंग, कोटिंग, आदि) के दौरान प्रसार का सामना करते हैं; रासायनिक प्रतिरोध, शक्ति, भागों और उपकरणों की कठोरता को बढ़ाने के लिए, या सुरक्षात्मक और सजावटी उद्देश्यों (गैल्वनाइजिंग, क्रोम चढ़ाना, निकल चढ़ाना) के लिए धातु उत्पादों की सतह पर धातुओं की एक पतली परत लगाना।

हम घर में खाना पकाने के लिए जिस प्राकृतिक ज्वलनशील गैस का उपयोग करते हैं उसका न तो कोई रंग होता है और न ही कोई गंध। इसलिए, गैस रिसाव को तुरंत नोटिस करना मुश्किल होगा। और जब रिसाव होता है तो गैस विसरण के कारण पूरे कमरे में फैल जाती है। इस बीच, एक बंद कमरे में गैस और हवा के एक निश्चित अनुपात में, एक मिश्रण बनता है जो विस्फोट कर सकता है, उदाहरण के लिए, जलती हुई माचिस से। गैस विषाक्तता का कारण भी बन सकती है।

एक कमरे में गैस के प्रवाह को ध्यान देने योग्य बनाने के लिए, वितरण स्टेशनों पर ज्वलनशील गैस को विशेष पदार्थों के साथ पूर्व-मिश्रित किया जाता है जिसमें एक मजबूत अप्रिय गंध होती है जिसे बहुत कम सांद्रता में भी मनुष्य आसानी से समझ सकते हैं। यह सावधानी आपको रिसाव होने पर कमरे में गैस के संचय को तुरंत नोटिस करने की अनुमति देती है।

आधुनिक उद्योग में, वैक्यूम फॉर्मिंग का उपयोग किया जाता है, जो शीट थर्मोप्लास्टिक्स से उत्पादों के निर्माण की एक विधि है। आवश्यक विन्यास का एक उत्पाद मोल्ड गुहा में वैक्यूम के परिणामस्वरूप दबाव अंतर के कारण प्राप्त होता है जिस पर शीट तय की जाती है। इसका उपयोग, उदाहरण के लिए, कंटेनर, रेफ्रिजरेटर भागों और उपकरण आवासों के उत्पादन में किया जाता है। इस तरह से प्रसार के कारण, ऐसी किसी चीज़ को वेल्ड करना संभव है जिसे स्वयं वेल्ड करना असंभव है (कांच, कांच और चीनी मिट्टी की चीज़ें, धातु और चीनी मिट्टी की चीज़ें, और बहुत कुछ के साथ धातु)।

छिद्रपूर्ण झिल्लियों के माध्यम से यूरेनियम के विभिन्न समस्थानिकों के प्रसार के कारण परमाणु रिएक्टरों के लिए ईंधन का उपचार किया जाता है। कभी-कभी परमाणु ईंधन को परमाणु ईंधन भी कहा जाता है।

पदार्थों का अवशोषण (पुनर्जनन) जब चमड़े के नीचे के ऊतकों में, मांसपेशियों में डाला जाता है या जब आंख, नाक या कान नहर की त्वचा की श्लेष्मा झिल्ली पर लगाया जाता है तो मुख्य रूप से प्रसार के कारण होता है। यह कई औषधीय पदार्थों के उपयोग का आधार है, और त्वचा की तुलना में मांसपेशियों में अवशोषण तेजी से होता है।

लोकप्रिय ज्ञान कहता है: "जब ओस हो तब अपने बाल काटो।" मुझे बताओ, प्रसार और सुबह की घास काटने का इससे क्या लेना-देना है? व्याख्या बहुत सरल है. सुबह की ओस के दौरान, घासों में स्फीति का दबाव बढ़ जाता है, रंध्र खुले होते हैं, और तने लोचदार होते हैं, जिससे उन्हें काटने में आसानी होती है (बंद रंध्रों से काटी गई घास अधिक सूख जाती है)।

बागवानी में, जब पौधों को नवोदित और ग्राफ्ट किया जाता है, तो प्रसार के कारण खंडों पर कैलस बनता है (लैटिन कैलस - कैलस से) - क्षति के स्थानों में एक प्रवाह के रूप में घाव ऊतक और उनके उपचार को बढ़ावा देता है, स्कोन के संलयन को सुनिश्चित करता है रूटस्टॉक.

कैलस का उपयोग पृथक ऊतक संवर्धन (स्पष्टीकरण) प्राप्त करने के लिए किया जाता है। यह मानव शरीर, जानवरों और पौधों से पृथक कोशिकाओं, ऊतकों, छोटे अंगों या उनके हिस्सों के विशेष पोषक मीडिया में दीर्घकालिक संरक्षण और खेती की एक विधि है। सूक्ष्मजीवों की संस्कृति को बढ़ाने के तरीकों पर आधारित है जो सड़न, पोषण, गैस विनिमय और खेती की गई वस्तुओं के चयापचय उत्पादों को हटाने को प्रदान करता है। टिशू कल्चर विधि के फायदों में से एक माइक्रोस्कोप का उपयोग करके कोशिकाओं की महत्वपूर्ण गतिविधि का निरीक्षण करने की क्षमता है। ऐसा करने के लिए, पौधे के ऊतकों को ऑक्सिन और साइटोकिनिन युक्त पोषक मीडिया पर उगाया जाता है। कैलस में आमतौर पर शैक्षिक ऊतक की खराब विभेदित सजातीय कोशिकाएं होती हैं, लेकिन जब बढ़ती स्थितियां बदलती हैं, विशेष रूप से पोषक माध्यम में फाइटोहोर्मोन की सामग्री, इसमें फ्लोएम, जाइलम और अन्य ऊतकों का निर्माण संभव है, साथ ही साथ विभिन्न अंगों का विकास भी होता है। और पूरा पौधा.

द्वितीय.7. व्यक्तिगत प्रयोगों का डिज़ाइन.

वैज्ञानिक साहित्य का उपयोग करते हुए, मैंने उन प्रयोगों को दोहराने की कोशिश की जो मेरे लिए सबसे दिलचस्प थे। मैंने प्रसार तंत्र और इन प्रयोगों के परिणामों को एनीमेशन मॉडल के रूप में प्रस्तुति में दर्शाया।

अनुभव 1.दो परखनलियाँ लें: एक आधी पानी से भरी हुई, दूसरी आधी रेत से भरी हुई। रेत के साथ एक परखनली में पानी डालें। एक परखनली में पानी और रेत के मिश्रण का आयतन पानी और रेत के आयतन के योग से कम होता है।

अनुभव 2.एक लंबी कांच की नली को आधा पानी से भरें और फिर ऊपर से रंगीन अल्कोहल डालें। रबर की अंगूठी से ट्यूब में तरल पदार्थ के सामान्य स्तर को चिह्नित करें। पानी और अल्कोहल मिलाने के बाद मिश्रण की मात्रा कम हो जाती है।

(प्रयोग 1 और 2 साबित करते हैं कि पदार्थ के कणों के बीच अंतराल होते हैं; प्रसार के दौरान, वे विदेशी पदार्थ के कणों से भर जाते हैं।)

अनुभव 3.हम अमोनिया से सिक्त रूई को संकेतक फिनोलफथेलिन से सिक्त रूई के संपर्क में लाते हैं। हम ऊन के रंग को गहरे लाल रंग में देखते हैं।

अब अमोनिया से सिक्त एक रूई को एक कांच के बर्तन के तल पर रखा जाता है, और एक को फिनोलफथेलिन से सिक्त किया जाता है। इसे ढक्कन से लगा दें और कांच के बर्तन को इस ढक्कन से ढक दें। कुछ समय बाद, फिनोलफ्थेलिन में भिगोई हुई रूई रंगने लगती है।

अमोनिया के साथ अंतःक्रिया के परिणामस्वरूप, फिनोलफथेलिन लाल रंग का हो जाता है, जिसे हमने रूई के संपर्क में आने पर देखा। लेकिन फिर दूसरे मामले में रूई को फिनोलफथेलिन में क्यों भिगोया जाता है। इसे रंगा भी जाता है, क्योंकि अब ऊन को संपर्क में नहीं लाया जाता? उत्तर: पदार्थों के कणों की निरंतर अव्यवस्थित गति।

अनुभव 4.एक लंबे बेलनाकार बर्तन के अंदर दीवार के साथ स्टार्च पेस्ट और फिनोलफथेलिन संकेतक समाधान के मिश्रण में भिगोए गए फिल्टर पेपर की एक संकीर्ण पट्टी रखें। बर्तन के तल पर आयोडीन क्रिस्टल रखें। बर्तन को ढक्कन से कसकर बंद कर दें, जिस पर अमोनिया के घोल में भिगोई हुई रूई लटकी हुई है।

स्टार्च के साथ आयोडीन की परस्पर क्रिया के कारण कागज की पट्टी पर नीला-बैंगनी रंग ऊपर चढ़ जाता है। उसी समय, एक लाल रंग नीचे की ओर फैलता है - अमोनिया अणुओं की गति का प्रमाण। कुछ मिनटों के बाद, कागज के रंगीन क्षेत्रों की सीमाएं मिल जाएंगी, और फिर नीले और लाल रंग मिश्रित हो जाएंगे, यानी प्रसार होगा। [10]

अनुभव 5.(इसे एक साथ बिताएं) दूसरे हाथ से एक घड़ी, एक टेप माप, ओउ डे टॉयलेट की एक बोतल लें और कमरे के विभिन्न कोनों में खड़े हो जाएं। व्यक्ति समय नोट करता है और बोतल खोलता है। दूसरा उस समय को नोट करता है जब उसे ओउ डे टॉयलेट की गंध आती है। प्रयोगकर्ताओं के बीच की दूरी को मापकर, हम प्रसार दर का पता लगाते हैं। सटीकता के लिए, प्रयोग को 3-4 बार दोहराया जाता है, और औसत गति मान पाया जाता है। यदि प्रयोगकर्ताओं के बीच की दूरी 5 मीटर है, तो गंध 12 मिनट के बाद महसूस होती है। यानी, इस मामले में प्रसार गति 2.4 मीटर/मिनट है।

अनुभव 6.प्लास्मोलिसिस विधि द्वारा प्लाज्मा चिपचिपाहट का निर्धारण (पी.ए. जेनकेल के अनुसार)।

अग्रिम गति उत्तल प्लास्मोलिसिस पादप कोशिकाओं में जब उन्हें हाइपरटैनिक घोल से उपचारित किया जाता है, तो यह साइटोप्लाज्म की श्यानता पर निर्भर करता है; साइटोप्लाज्म की चिपचिपाहट जितनी कम होती है, अवतल प्लास्मोलिसिस उतनी ही जल्दी उत्तल में बदल जाता है। साइटोप्लाज्म की चिपचिपाहट कोलाइडल कणों के फैलाव की डिग्री और उनके जलयोजन, कोशिका में पानी की मात्रा, कोशिकाओं की उम्र और अन्य कारकों पर निर्भर करती है।

प्रगति।मुसब्बर के पत्ते से एपिडर्मिस का एक पतला खंड बनाएं, या प्याज के नरम तराजू से एपिडर्मिस को फाड़ दें। तैयार खंडों को 1:5000 की सांद्रता पर तटस्थ लाल घोल में 10 मिनट के लिए वॉच ग्लास में रंगा जाता है। फिर वस्तु के हिस्सों को कम सांद्रता वाले सुक्रोज की एक बूंद में कांच की स्लाइड पर रखा जाता है और एक कवरस्लिप से ढक दिया जाता है। माइक्रोस्कोप के तहत, प्लास्मोलिसिस की स्थिति नोट की जाती है। सबसे पहले, कोशिकाओं में अवतल प्लास्मोलिसिस देखा जाता है। इसके बाद, यह आकृति या तो संरक्षित हो जाती है या अलग-अलग गति के साथ उत्तल आकृति में बदल जाती है। अवतल से उत्तल प्लास्मोलिसिस में संक्रमण के समय को नोट करना महत्वपूर्ण है। समय की वह अवधि जिसके दौरान अवतल प्लास्मोलिसिस उत्तल प्लास्मोलिसिस में बदल जाता है, प्रोटोप्लाज्म चिपचिपाहट की डिग्री का एक संकेतक है। उत्तल प्लास्मोलिसिस में संक्रमण का समय जितना लंबा होगा, प्लाज्मा की चिपचिपाहट उतनी ही अधिक होगी। एलो त्वचा की तुलना में प्याज की कोशिकाओं में प्लास्मोलिसिस तेजी से शुरू होता है। इसका मतलब यह है कि एलो कोशिकाओं का साइटोप्लाज्म अधिक चिपचिपा होता है।

अनुभव 7.प्लास्मोलिसिस। डिप्लास्मोलिसिस। रिक्तिका में पदार्थों का प्रवेश [2]

कुछ कार्बनिक पदार्थ रिक्तिका में बहुत तेजी से प्रवेश करते हैं। कोशिकाओं में, जब उन्हें ऐसे पदार्थों के घोल में रखा जाता है, तो प्लास्मोलिसिस अपेक्षाकृत जल्दी नष्ट हो जाता है और डीप्लास्मोलिसिस होता है।

डेप्लाज्मोलिसिस कोशिकाओं में स्फीति की बहाली है(अर्थात प्लास्मोलिसिस की विपरीत घटना)।

प्रगति।रंगीन प्याज के तराजू (अवतल पक्ष) के ऊपरी एपिडर्मिस के खंडों को पौधे के उर्वरक यूरिया या ग्लिसरॉल के आईएम समाधान की एक बूंद में सीधे एक ग्लास स्लाइड पर रखा जाता है और एक कवरस्लिप के साथ कवर किया जाता है। 15-30 मिनट के बाद, वस्तुओं की माइक्रोस्कोप के तहत जांच की जाती है। प्लास्मोलाइज्ड कोशिकाएं स्पष्ट रूप से दिखाई देती हैं। अनुभागों को घोल की एक बूंद में 30-40 मिनट के लिए छोड़ दें। फिर वे फिर से माइक्रोस्कोप के नीचे देखते हैं और डिप्लास्मोलिसिस - स्फीति की बहाली - का निरीक्षण करते हैं।

निष्कर्ष : पौधे कोशिकाओं में प्रवेश करने और बाहर निकलने वाले रसायनों की मात्रा को स्पष्ट रूप से नियंत्रित नहीं कर सकते हैं।

तृतीय. निष्कर्ष।

प्रसार के नियम पृथ्वी के आंतरिक भाग और ब्रह्मांड में तत्वों की भौतिक और रासायनिक गतिविधियों के साथ-साथ जीवित जीवों की कोशिकाओं और ऊतकों की महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं को नियंत्रित करते हैं। विज्ञान और प्रौद्योगिकी के विभिन्न क्षेत्रों में, जीवित और निर्जीव प्रकृति में होने वाली प्रक्रियाओं में प्रसार एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। प्रसार कई रासायनिक प्रतिक्रियाओं के साथ-साथ कई भौतिक रासायनिक प्रक्रियाओं और घटनाओं को प्रभावित करता है: झिल्ली, वाष्पीकरण, संक्षेपण, क्रिस्टलीकरण, विघटन, सूजन, दहन, उत्प्रेरक, क्रोमैटोग्राफिक, ल्यूमिनसेंट, अर्धचालकों में विद्युत और ऑप्टिकल, परमाणु रिएक्टरों में न्यूट्रॉन मॉडरेशन आदि। . चरण सीमाओं पर दोहरी विद्युत परत के निर्माण, प्रसार और वैद्युतकणसंचलन, छवियों को शीघ्रता से प्राप्त करने आदि के लिए फोटोग्राफिक प्रक्रियाओं में प्रसार का बहुत महत्व है। प्रसार कई सामान्य तकनीकी कार्यों के आधार के रूप में कार्य करता है: पाउडर का सिंटरिंग, रासायनिक-थर्मल उपचार धातुओं का निर्माण, धातुकरण और सामग्रियों की वेल्डिंग, चमड़े और फर को कमाना, रेशों को रंगना, प्रसार पंपों का उपयोग करके गैसों को स्थानांतरित करना। प्रौद्योगिकी के विकासशील क्षेत्रों (परमाणु ऊर्जा, अंतरिक्ष विज्ञान, विकिरण और प्लाज्मा-रासायनिक प्रक्रियाओं, आदि) के लिए पूर्व निर्धारित गुणों वाली सामग्री बनाने की आवश्यकता के कारण प्रसार की भूमिका काफी बढ़ गई है। प्रसार को नियंत्रित करने वाले कानूनों का ज्ञान उच्च भार और तापमान, विकिरण और बहुत कुछ के प्रभाव में होने वाले उत्पादों में अवांछित परिवर्तनों को रोकना संभव बनाता है...

प्रसार के बिना दुनिया कैसी होगी? कणों की तापीय गति को रोकें - और चारों ओर सब कुछ मृत हो जाएगा!

अपने काम में, मैंने सार के विषय पर एकत्रित सामग्री को संक्षेप में प्रस्तुत किया और इसके बचाव के लिए पावर प्वाइंट संपादक में एक प्रस्तुति तैयार की। मेरी राय में, यह प्रस्तुति इस विषय पर पाठ्य सामग्री में विविधता ला सकती है। साहित्य में वर्णित कुछ प्रयोगों को मेरे द्वारा दोहराया गया और थोड़ा संशोधित किया गया। प्रसार के सबसे दिलचस्प उदाहरण एनिमेटेड मॉडल में प्रस्तुति स्लाइड पर प्रस्तुत किए गए हैं।

चतुर्थ. प्रयुक्त पुस्तकें:

1. एंटोनोव वी.एफ., चेर्नीश ए.एम., पसेचनिक वी.आई., एट अल। बायोफिज़िक्स।

एम., आर्कटोस-वीका-प्रेस, 1996

2. अफानसयेव यू.आई., यूरिना एन.ए., कोटोव्स्की ई.एफ. और अन्य। ऊतक विज्ञान।

एम. मेडिसिन, 1999.

3. अल्बर्ट्स बी., ब्रे डी., लुईस जे. एट अल. कोशिका का आणविक जीव विज्ञान।

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4. सिरिल और मेथोडियस का महान विश्वकोश 2006

5. वरिकाश वी.एम. और अन्य। जीवित प्रकृति में भौतिकी। मिन्स्क, 1984।

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11.xttp//bio. फ़िज़्टेन/आरयू./

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13. "http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B8%D1%84%D1%84%D1%83%D0%B7%D0%B8%D1%8F" श्रेणियाँ: परमाणु स्तर पर घटना | थर्मोडायनामिक घटनाएँ | स्थानांतरण घटना | प्रसार

परिचय
1. प्रसार की अवधारणा और पैटर्न
1.1 प्रसार प्रक्रियाओं की अवधारणा……………………………………………………..5
1.2 प्रसार के पैटर्न……………………………………6
2. प्रसार प्रक्रियाओं का उपयोग
2.1 धातु प्रसंस्करण में प्रसार ……………………………………………8
2.2 प्लास्मोलिसिस……………………………………………………………… 11
2.3 ऑस्मोसिस……………………………………………………………………11
3. उत्पादन में प्रसार का अनुप्रयोग…………………… 13
4. चिकित्सा में प्रसार का अनुप्रयोग. "कृत्रिम किडनी" यंत्र....15
5. प्रौद्योगिकी में प्रसार का अनुप्रयोग…………………………………………16
निष्कर्ष
प्रयुक्त साहित्य की सूची

परिचय

मेरे पाठ्यक्रम कार्य का विषय है: "प्रसार प्रक्रियाएँ और प्रौद्योगिकी में उनका उपयोग।"

प्रसार प्रकृति की एक मूलभूत घटना है। यह पदार्थ और ऊर्जा के परिवर्तनों का आधार है। इसकी अभिव्यक्तियाँ हमारे ग्रह पर प्राकृतिक प्रणालियों के संगठन के सभी स्तरों पर होती हैं, प्राथमिक कणों, परमाणुओं और अणुओं के स्तर से शुरू होकर भूमंडल तक। प्रौद्योगिकी और रोजमर्रा की जिंदगी में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
प्रसार का सार माध्यम के कणों की गति है, जिससे पदार्थों का स्थानांतरण होता है और सांद्रता बराबर होती है या माध्यम में किसी दिए गए प्रकार के कणों का संतुलन वितरण स्थापित होता है। अणुओं और परमाणुओं का उनकी तापीय गति के कारण प्रसार। .
प्रसार प्रक्रिया थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम की अभिव्यक्ति के लिए तंत्रों में से एक है, जिसके अनुसार कोई भी प्रणाली अधिक संतुलन की स्थिति में चली जाती है, अर्थात, एन्ट्रापी में वृद्धि और न्यूनतम ऊर्जा की विशेषता वाली एक स्थिर स्थिति।
किसी भी प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और माइक्रो सर्किट के निर्माण में डिफ्यूजन सबसे महत्वपूर्ण तकनीकी प्रक्रियाओं में से एक है।

प्रसार एक मौलिक प्रक्रिया है जो संगठन के किसी भी स्तर पर, प्राथमिक कणों के स्तर (इलेक्ट्रॉन प्रसार) से जीवमंडल स्तर (जीवमंडल में पदार्थों का संचलन) तक जीवित प्रणालियों के कामकाज को रेखांकित करती है।

प्रसार की घटना का व्यवहार में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। रोजमर्रा की जिंदगी में - चाय बनाना, सब्जियां डिब्बाबंद करना, जैम बनाना। उत्पादन में - कार्बराइजेशन (...स्टील भागों की, उनकी कठोरता और गर्मी प्रतिरोध को बढ़ाने के लिए), एल्युमिनाइजिंग और ऑक्सीकरण प्रक्रियाएं।

इस पाठ्यक्रम कार्य का उद्देश्य प्रसार और प्रसार प्रक्रियाओं की अवधारणा से परिचित होना, उत्पादन, प्रौद्योगिकी और चिकित्सा में इसके उपयोग का विश्लेषण करना है। इस विषय की विशिष्टताओं और उठाए गए मुद्दों की श्रृंखला को ध्यान में रखते हुए, कार्य की संरचना हमें पहले भाग में सैद्धांतिक प्रश्नों का लगातार उत्तर देने और दूसरे में प्रसार प्रक्रियाओं के व्यावहारिक उपयोग को सीखने की अनुमति देती है।

1. प्रसार की अवधारणा और पैटर्न

1.1 प्रसार प्रक्रियाओं की अवधारणा

अराजक गति के कारण एक पदार्थ के कणों (अणुओं, परमाणुओं, आयनों) के दूसरे पदार्थ के कणों के बीच प्रवेश की प्रक्रिया को प्रसार कहा जाता है। इस प्रकार, प्रसार किसी पदार्थ के सभी कणों की अराजक गति, किसी यांत्रिक क्रिया का परिणाम है।

चूँकि कण गैसों, तरल पदार्थों और ठोस पदार्थों में गति करते हैं, इसलिए इन पदार्थों में प्रसार संभव है। प्रसार विभिन्न प्रकार के परमाणुओं या अणुओं की गैर-समान सांद्रता के सहज समीकरण के कारण होने वाला पदार्थ का स्थानांतरण है। यदि विभिन्न गैसों के अंशों को एक बर्तन में डाला जाता है, तो कुछ समय बाद सभी गैसें समान रूप से मिश्रित हो जाती हैं: बर्तन की प्रति इकाई मात्रा में प्रत्येक प्रकार के अणुओं की संख्या स्थिर हो जाएगी, एकाग्रता समतल हो जाएगी (चित्र 1)

प्रसार को इस प्रकार समझाया गया है। सबसे पहले, दो मीडिया के बीच का इंटरफ़ेस दो निकायों के बीच स्पष्ट रूप से दिखाई देता है (चित्र 1 ए)। फिर, उनके आंदोलन के कारण, सीमा के पास स्थित पदार्थों के व्यक्तिगत कण स्थानों का आदान-प्रदान करते हैं। पदार्थों के बीच की सीमा धुंधली हो जाती है (चित्र 1बी)। दूसरे पदार्थ के कणों के बीच प्रवेश करने के बाद, पहले के कण दूसरे के कणों के साथ स्थानों का आदान-प्रदान करना शुरू कर देते हैं, जो अधिक गहरी परतों में स्थित होते हैं। पदार्थों के बीच का इंटरफ़ेस और भी धुंधला हो जाता है। कणों की निरंतर और यादृच्छिक गति के कारण, यह प्रक्रिया अंततः बर्तन में समाधान को सजातीय बना देती है (चित्र 1सी)।

चित्र .1। प्रसार की घटना की व्याख्या.

गैस या तरल में निलंबित बड़े कणों (उदाहरण के लिए, धुआं या सस्पेंशन कण) का प्रसार उनकी ब्राउनियन गति के कारण होता है। निम्नलिखित में, जब तक कि विशेष रूप से न कहा गया हो, आणविक प्रसार का मतलब है।

रासायनिक गतिकी और प्रौद्योगिकी में प्रसार एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। जब किसी उत्प्रेरक या किसी अभिकारक (उदाहरण के लिए, कोयला दहन) की सतह पर कोई रासायनिक प्रतिक्रिया होती है, तो प्रसार अन्य अभिकारकों की आपूर्ति और प्रतिक्रिया उत्पादों को हटाने की दर निर्धारित कर सकता है, यानी, निर्धारण (सीमित) प्रक्रिया हो सकती है। वाष्पीकरण और संघनन, क्रिस्टल विघटन और क्रिस्टलीकरण के लिए, प्रसार आमतौर पर निर्णायक होता है। छिद्रपूर्ण विभाजनों के माध्यम से या भाप की धारा में गैसों के प्रसार की प्रक्रिया का उपयोग आइसोटोप पृथक्करण के लिए किया जाता है। प्रसार कई तकनीकी प्रक्रियाओं का आधार है - सोखना, कार्बराइजेशन, आदि। प्रसार वेल्डिंग और प्रसार धातुकरण का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

तरल समाधानों में, अर्ध-पारगम्य विभाजन (झिल्लियों) के माध्यम से विलायक अणुओं के प्रसार से आसमाटिक दबाव की उपस्थिति होती है, जिसका उपयोग पदार्थों को अलग करने की भौतिक रासायनिक विधि में किया जाता है।

1.2 प्रसार के पैटर्न

एकाग्रता में अंतर प्रसार के लिए प्रेरक शक्ति है। यदि सांद्रता हर जगह समान है, तो पदार्थ का कोई फैला हुआ स्थानांतरण नहीं होता है। प्रसार के परिणामस्वरूप एकाग्रता का समानीकरण केवल बाहरी ताकतों की अनुपस्थिति में होता है। यदि किसी विद्युत क्षेत्र में, या ऐसी स्थितियों में जहां गुरुत्वाकर्षण महत्वपूर्ण है (ऊंचाई में बड़े अंतर के साथ), तापमान अंतर के साथ-साथ एकाग्रता अंतर मौजूद है, तो एकाग्रता को बराबर करना आवश्यक नहीं है। इसका एक उदाहरण ऊंचाई के साथ वायु घनत्व में कमी है।

आइए अनुभव की ओर मुड़ें। दो गिलासों में पानी है, लेकिन एक ठंडा और दूसरा गर्म है। उसी समय टी बैग्स को गिलासों में रखें। यह नोटिस करना आसान है कि गर्म पानी में, चाय पानी को तेजी से रंग देती है और प्रसार तेजी से होता है। बढ़ते तापमान के साथ प्रसार की दर बढ़ जाती है, क्योंकि परस्पर क्रिया करने वाले पिंडों के अणु तेजी से चलने लगते हैं।

गैसों में प्रसार सबसे तेजी से होता है, तरल पदार्थों में धीमा होता है, और ठोस पदार्थों में भी धीमा होता है, जो इन मीडिया में कणों की तापीय गति की प्रकृति के कारण होता है। प्रत्येक गैस कण का प्रक्षेपवक्र एक टूटी हुई रेखा है, क्योंकि टकराव के दौरान कण अपनी गति की दिशा और गति बदल देते हैं। गति की अव्यवस्था इस तथ्य की ओर ले जाती है कि प्रत्येक कण धीरे-धीरे उस स्थान से दूर चला जाता है जहां वह था, और एक सीधी रेखा के साथ उसका विस्थापन एक टूटी हुई रेखा के साथ यात्रा किए गए पथ की तुलना में बहुत कम होता है। इसलिए, प्रसार प्रवेश मुक्त गति की तुलना में बहुत धीमा है (उदाहरण के लिए, गंध के प्रसार की गति अणुओं की गति से बहुत कम है)। तरल पदार्थों में, अणुओं की तापीय गति की प्रकृति के अनुसार, एक अस्थायी संतुलन स्थिति से दूसरे तक अणुओं की छलांग द्वारा प्रसार होता है। प्रत्येक छलांग तब होती है जब अणु को पड़ोसी अणुओं के साथ अपने बंधन को तोड़ने और अन्य अणुओं के वातावरण में (एक नई ऊर्जावान रूप से अनुकूल स्थिति में) जाने के लिए पर्याप्त ऊर्जा दी जाती है। औसतन, छलांग अंतर-आणविक दूरी से अधिक नहीं होती है। किसी द्रव में कणों की प्रसार गति को घर्षण के साथ गति माना जा सकता है। किसी तरल पदार्थ में प्रसार गुणांक तापमान के साथ बढ़ता है, जो गर्म होने पर तरल संरचना के "ढीला" होने और प्रति इकाई समय में छलांग की संख्या में इसी वृद्धि के कारण होता है।

एक ठोस में कई तंत्र काम कर सकते हैं: रिक्तियों के साथ परमाणुओं के स्थानों का आदान-प्रदान (क्रिस्टल जाली के खाली स्थान), अंतरालों के साथ परमाणुओं की गति, कई परमाणुओं की एक साथ चक्रीय गति, दो पड़ोसी परमाणुओं के स्थानों का प्रत्यक्ष आदान-प्रदान, आदि। पहला तंत्र प्रबल होता है, उदाहरण के लिए, संस्थागत ठोस समाधानों के निर्माण में, दूसरा - अंतरालीय ठोस समाधानों के निर्माण में। दोषों की संख्या (मुख्य रूप से रिक्तियों) में वृद्धि से ठोस में परमाणुओं की गति, प्रसार की सुविधा होती है और प्रसार गुणांक में वृद्धि होती है। ठोस पदार्थों में प्रसार का गुणांक तापमान पर तीव्र (घातीय) निर्भरता की विशेषता है। इस प्रकार, तापमान 20 से 300 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ने पर तांबे में जस्ता के प्रसार का गुणांक 1014 गुना बढ़ जाता है।

प्रसार गुणांक निर्धारित करने के लिए सभी प्रायोगिक तरीकों में दो मुख्य बिंदु होते हैं: फैलने वाले पदार्थों को संपर्क में लाना और प्रसार को बदलने वाले पदार्थों की संरचना का विश्लेषण करना। संरचना (विसरित पदार्थ की सांद्रता) रासायनिक रूप से, वैकल्पिक रूप से (अपवर्तक सूचकांक या प्रकाश के अवशोषण में परिवर्तन द्वारा), द्रव्यमान स्पेक्ट्रोस्कोपिक रूप से, लेबल किए गए परमाणुओं की विधि आदि द्वारा निर्धारित की जाती है।

2.प्रसार प्रक्रियाओं का उपयोग

2.1 धातु प्रसंस्करण में प्रसार

डिफ्यूजन मेटलाइज़ेशन धातुओं या मेटलॉइड्स के साथ उत्पादों की सतह के प्रसार संतृप्ति की प्रक्रिया है। प्रसार संतृप्ति पाउडर मिश्रण, गैसीय वातावरण या पिघली हुई धातु (यदि धातु का गलनांक कम हो) में किया जाता है।

बोराइडिंग - कठोरता, संक्षारण प्रतिरोध और पहनने के प्रतिरोध को बढ़ाने के लिए बोरॉन के साथ धातुओं और मिश्र धातुओं की सतह का प्रसार संतृप्ति पिघले हुए बोरॉन नमक में इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा किया जाता है। बोराइडिंग विशेष रूप से उच्च सतह कठोरता, पहनने के प्रतिरोध प्रदान करता है, और संक्षारण प्रतिरोध और गर्मी प्रतिरोध को बढ़ाता है। बोरेटेड स्टील्स में हाइड्रोक्लोरिक, सल्फ्यूरिक और फॉस्फोरिक एसिड के जलीय घोल में उच्च संक्षारण प्रतिरोध होता है। बोराइडिंग का उपयोग कच्चा लोहा और इस्पात भागों के लिए आक्रामक वातावरण (रासायनिक इंजीनियरिंग में) में घर्षण स्थितियों के तहत काम करने के लिए किया जाता है।

एल्युमिनाइजिंग एल्यूमीनियम के साथ सतह परत के प्रसार संतृप्ति की एक प्रक्रिया है, जो एल्यूमीनियम के पाउडर मिश्रण या पिघले हुए एल्यूमीनियम में किया जाता है। लक्ष्य स्टील भागों की सतह का उच्च ताप प्रतिरोध प्राप्त करना है। एल्युमिनाइजिंग ठोस और तरल मीडिया में किया जाता है।

सिलिकॉनाइजेशन - सिलिकॉन के साथ प्रसार संतृप्ति गैस वातावरण में किया जाता है। स्टील के हिस्से की सिलिकॉन-संतृप्त परत में बहुत अधिक कठोरता नहीं होती है, लेकिन उच्च संक्षारण प्रतिरोध होता है और समुद्री जल, नाइट्रिक, हाइड्रोक्लोरिक और सल्फ्यूरिक एसिड में पहनने का प्रतिरोध बढ़ जाता है। सिलिकॉनयुक्त भागों का उपयोग रसायन, लुगदी और कागज तथा तेल उद्योगों में किया जाता है। गर्मी प्रतिरोध को बढ़ाने के लिए, मोलिब्डेनम और टंगस्टन पर आधारित मिश्र धातुओं से बने उत्पादों के लिए सिलिकॉनीकरण का उपयोग किया जाता है, जिनमें उच्च गर्मी प्रतिरोध होता है।

धातुओं में प्रसार प्रक्रियाएँ महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। यदि दो धातुओं को संलयन किरण द्वारा या एक धातु के पाउडर को दूसरे पर दबाकर निकट संपर्क में लाया जाता है और पर्याप्त उच्च तापमान के संपर्क में लाया जाता है, तो दोनों धातुओं में से प्रत्येक दूसरे में फैल जाएगी। यदि धातुओं में से एक तरल है, तो यह एक साथ ठोस में फैल जाती है और उसे घोल देती है।

यदि हम शुद्ध धातुओं से शुरू करते हैं, तो मध्यवर्ती परत में दोनों धातुओं के चरणों की एक पूरी श्रृंखला बनती है, जो आमतौर पर सीमा चरणों के मिश्रण से अलग होती है। अलग-अलग परतों में सांद्रता का अंतर बहुत भिन्न होता है; इसलिए प्रसार की दर जाली संरचना पर अत्यधिक निर्भर है। ठोस समाधानों की निरंतर श्रृंखला के मामले में, प्रसार की दर समान रूप से थोक की संरचना पर निर्भर करती है; इस प्रकार, उच्च गलनांक के साथ तांबे का निकल में प्रसार तांबे में निकल के प्रसार की तुलना में बहुत धीमा होता है। अन्य धातुएँ एक ही धातु में विसरित हो जाती हैं, जैसा कि सीसे के साथ हेवेज़ और सेप्ट्स के प्रयोगों से पता चला है, अधिक गति से, वे आवधिक प्रणाली में अपने समूहों में एक दूसरे से जितना दूर होते हैं (वे अपनी संयोजकता में उतने ही आगे होते हैं)। सीसे के रेडियोधर्मी आइसोटोप का उपयोग करके, यह भी स्थापित किया जा सकता है कि सजातीय परमाणु विशेष रूप से धीरे-धीरे स्थानों का आदान-प्रदान करते हैं। इस ऑटोडिफ्यूजन का तथ्य उच्च तापमान पर धातु परमाणुओं की गति को स्पष्ट रूप से प्रदर्शित करता है, जो क्रिस्टलीकरण और क्रिस्टल विकास का आधार भी है।