Диффузия, предполагающая равномерное распределение молекул, присутствует практически везде. Для того, чтобы клетки и ткани организма усваивали питательные вещества и тем самым поддерживали свою жизнедеятельность, в обязательном порядке должна происходить диффузия.
Диффузия является фундаментальным научным понятием, которое преподаётся на уроках физики и химии. Как привило, педагоги демонстрируют процесс диффузии, бросая пищевой краситель в колбу с водой. Опыт иллюстрирует как молекулы краски равномерно распределяются в растворителе, которым выступает Н2О. Подобная наглядная демонстрация использовалась педагогами на протяжении многих десятилетий. Но одна группа преподавателей решила сломать стереотипы и поставить под сомнение, действительно ли опыт отражает процессы диффузии.
Microgravity eXperience (Micro GX) – совместный проект Reduced Gravity Education Flight Program НАСА и Teaching from Space program, в рамках которого было выбрано 12 педагогов с разных уголков страны, которые провели ряд исследований в условиях микрогравитации на борту одного из самолётов NASA.
Dyane Fullwood, специализирующаяся на вопросах образования отмечает, что Micro GX весьма ценен для преподавателей и учащихся, поскольку обеспечит проведение опыта, основанного на применении знаний в области технологий, инженерных разработок и математики.
Педагоги, принимающие участие в Albert Einstein Distinguished Educator Fellowship Program выразили предположение, что растворение пищевого красителя в воде – это вовсе не диффузия, а скорее всего, отражение конвекции – движения молекул, обусловленного воздействием внешних факторов. Этим летом команда педагогов поднялась на борт научно исследовательского самолёта, чтобы протестировать обе концепции. В ходе полёта перед исследователями стояла цель – наблюдать за поведением растворённого в воде пищевого красителя в условиях частичной невесомости.
Ввиду того, что диффузия происходит в независимости от внешних факторов, команда ожидала, что раствор, в частности молекулы воды и пищевого красителя, будет иметь согласованное поведение. Однако записанная в ходе испытания видеозапись показала, что краситель сосредоточился в одном месте. Это свидетельствует о том, когда педагоги демонстрируют растворение краски в воде – это ничто иное как демонстрация процесса конвекции, поскольку гравитация, которая выступает внешним фактором вызывает перемещение молекул пищевого красителя.
По словам Sarah Young из Utah State Office of Education наблюдать за раствором в условиях микрогравитации было чрезвычайно интересно. Основываясь на результатах полученных данных, команда педагогов пришла к выводу, что для наглядной демонстрации процессов диффузии, целесообразнее смешивать пищевой краситель не с водой, а с кукурузным сиропом
Как объясняет Remy Dou, принимавший участие в исследованиях, много газов и жидкостей, в том числе и вода, подвержены конвекционным процессам, обусловленным изменениями внешних факторов, таких как гравитация и температура. Ввиду того, что кукурузный сироп имеет плотную текстуру, вероятность формирования конвекционных потоков чрезвычайно мала. Поэтому помещая пищевой краситель в сироп, с большей вероятностью можно говорить о протекании процесса диффузии.
Результаты проведённого теста не так давно получили высокую оценку со стороны National Association of Biology Teachers и были опубликованы в American Biology Teacher и нескольких других профессионально-педагогических журналах.
