Авиационно инженерство Административно право Административно право Беларус Алгебра Архитектура Безопасност на живота Въведение в професията „психолог” Въведение в икономиката на културата Висша математика Геология Геоморфология Хидрология и хидрометрия Хидросистеми и хидравлични машини Културология Медицина Психология икономика дескриптивна геометрия Основи на икономически т Oria професионална безопасност Пожарна тактика процеси и структури на мисълта, Професионална психология Психология Психология на управлението на съвременната фундаментални и приложни изследвания в апаратура социалната психология социални и философски проблеми Социология Статистика теоретичните основи на компютъра автоматично управление теория на вероятностите транспорт Закон Turoperator Наказателно право Наказателно-процесуалния управление модерна производствена Физика Физични феномени Философски хладилни инсталации и екология Икономика История на икономиката Основи на икономиката Икономика на предприятията Икономическа история Икономическа теория Икономически анализ Развитие на икономиката на ЕС Спешни ситуации ВКонтакте Однокласници Моят свят Facebook LiveJournal Instagram
border=0

Проучване на законите на броуновското движение и определяне на размера на суспендираните частици

Ако разгледаме течност в силен микроскоп, в която има малки частици, които не се разтварят в течност (например, частици боя във вода), то в полето на видимост на микроскопа можете да видите масата на случайно движещите се частици. Това явление се нарича Броуново движение.
Броуново движение е резултат от сблъсък на флуидни молекули с частици, суспендирани в него. Тъй като молекулярното движение е хаотично, частицата получава по-голям импулс, от една страна, след това от друга страна, и в резултат на това също започва да се движи произволно.
Количествената теория на броуновското движение за първи път е разработена от Айнщайн и, независимо от него, Smoluchowski. Основната връзка на тази теория, заключението на която е дадена в препоръчаната литература, се нарича закон Айнщайн. Този закон гласи: средната стойност на квадрата на проекцията на движението на броунова частица за даден период от време по определена посока е пропорционална на този период от време, т.е. , (1)
където коефициентът на пропорционалност
, (2)
Като заменим (2) в (1), получаваме:
, (3)
където - средния квадрат на проекцията на движението на броуновите частици по определена посока;
- празнина време на движение на частиците;
- универсална газова константа;
- абсолютната температура на емулсията;
- коефициент вискозитет на средата, в която се движат броунови частици;
- радиуса на броуновската частица;
- Номер Авогадро.
Формула (3) ви позволява да изчислите средната стойност на квадрата от измествания, като средната стойност се взема за всички частици, участващи в движението. Но тази формула е валидна за средната квадратична стойност. много последователни движения на една частица на равни интервали от време.
От експериментална гледна точка е по-удобно да се наблюдава движението на единична частица. Подобни наблюдения са извършени от френския физик Перин.
Предложеният метод за определяне на размера на частиците се основава на използването на закона на Айнщайн (виж формула 3).

Описание на инсталацията и техника за измерване

  1. Описание на инсталацията. Инсталацията се състои от микроскоп, апарат за теглене, осветител и наклонена маса. Устройството на микроскопа и апарата за изтегляне и правилата за употреба тяхната работа трябва да бъде проучена преди това върху фабричните описания на тези устройства, както и книгата "Физическа работилница", изд. проф. VI Iveronova, 1963, стр. I79-I8I.
  2. Препарат за емулсия. Като броуновски частици, можете да вземете частици от боя, разтворени във вода, или частици от емулсия на колофон в разтвор на алкохол и вода. В последния случай емулсията се приготвя предварително, както следва:

10 cm 2% разтвор на колофон в алкохол се налива
капки след 15 дестилирана вода при
внимателно смесване. Полученият млечен
бяла емулсия се поставя поне за един ден
уреждане. През това време най-големите частици
утаи. Слоест емулсионен слой
взети за опит.
Забележка. Преди започване на експериментите е полезно да се разтвори червената карминова боя в получената емулсия и да се центрофугира разтворът.

  1. Определяне на нарастването на инсталацията (микроскоп с теглително устройство).

а) След като коригира осветяването на зрителното поле на микроскопа с помощта на осветителя и огледалото, укрепете апарата за изтегляне на неговата тръба.
б) Микрометър на обект се поставя пред лещата на микроскопа. На специална маса те укрепват лист хартия (милиметър) и гарантират, че ударите на микрометъра и върха на молива са ясно видими на фона на хартията през машината за рисуване. Поставете тези удари на милиметрова хартия. Знаейки цената на разделянето на обекта-микрометър, определете увеличаването на инсталацията (микроскоп с апарат за теглене).

  1. Проверете закона на Айнщайн.
  2. 2-3 капки от емулсията се вкарват в отвора на пързалката, предварително се втриват с алкохол и препаратът се покрива с прозрачно покривно стъкло, така че под покривното стъкло да няма въздушни мехурчета. Излишната емулсия под покривно стъкло се отстранява с помощта на филтърна хартия.
  3. Лекарството се поставя пред лещата и микроскопът се фокусира, за да се постигне ясна представа за броунови частици и точката на молива на фона на лист хартия с графика, поставен под огледалото на апарата за теглене.
  4. След като избра ясно видимата движеща се броунова частица, върхът на молива се комбинира с неговия образ, а правите сегменти свързват позициите на броуновата частица на равни интервали, например след 5.10,15.20 секунди. В резултат на това се получава проекция на траекторията на броуновите частици на лист от графична хартия. Точките са номерирани (виж фиг.).

След това получената траектория на броуновската частица се прожектира върху определено избрания OX и получава точките , Определяне на сегменти от проекции Изчислете квадратите на проекциите на движението на броуновската частица, например, през времето секунди.

  1. След това изчислете средния квадрат на проекцията на движението на броуновите частици след 10 секунди:
  2. , k = 1,2,3, .. n.
  3. Използвайки същата картина на траекторията на броуновската частица (виж фиг.), Изчислете средните квадрати на проекциите на броуновската частица на интервали от време С, в.

;
,
д) Ако тогава е приложим законът на Айнщайн.

  1. Определяне на радиуса на броунова частица. От формулата (3) изразяваме радиуса на броунова частица

(4)
и се изчислява, като се вземат от таблици и
= 6.023 х I023 ,
Забележка. ако увеличаване на инсталацията C, а след това в системата GHS
,





Вижте също:

Манометър за термопар - Вакуум

Определяне на коефициента на повърхностно напрежение при използване на хоризонтален капиляр

Определяне на зависимостта на коефициента на вискозитет от температурата с вискозиметър Оствалд

Стресовото състояние под напрежение-компресия и законът на тангенциалното сдвояване

Определяне на коефициента на повърхностно напрежение на течността съгласно метода на отваряне на пръстена

Връщане към Съдържание: Физика

2019 @ ailback.ru