Лабораторная работа № 2 «Определение размеров малых тел»». Лабораторная работа определение толщины масляной пленки

8В ЛР razmer_molekuly

Определение диаметра молекул Цель: определить средний диаметр молекул растительного масла методом Релея. Сравнить результат с результатом Релея. Оборудование: ёмкость с растительным маслом, миллилитровый шприц, широкая ёмкость с водой, прозрачная плёнка, миллиметровая бумага, линейка, тальк. Ход работы: 1) Набрать в шприц растительного масла и измерить его объём ( VN)

2) Посчитать количество капель в шприце (N), аккуратно выдавливая масло обратно в ёмкость с маслом.

3) Вычислить объём одной капли V1 4) Посыпать поверхность воды тальком, и капнуть 1 каплю на поверхность воды. Дождаться пока маслинное пятно максимально растечётся. 5) Если образовалось пятно в форме круга, то померить диаметр круга (D). Затем посчитать площадь круга (S).

5) Если пятно получилось не правильной формы, то положить прозрачную плёнку на поверхность воды. Масляное пятно перейдёт на плёнку. Снять плёнку с поверхности воды и, глядя на просвет, фломастером обвести контур получившегося пятна. Приложить плёнку с получившимся контур к миллиметровой бумаге и измерить его площадь (S). 7) Вычислить средний диаметр молекул масла. Таблицы (1 строка) (можно без таблицы, аккуратно выписывать результаты):

Вывод: совпадает ли полученная оценка с результатом Релея? (В опыте Рэлея использовалась капля объемом V=0,9 мм3, которая была помещена в большой таз с водой и растеклась до пленки площадью S=0,55м^2)

Определение диаметра молекул Цель: определить средний диаметр молекул растительного масла методом Релея. Сравнить результат с результатом Релея. Оборудование: ёмкость с растительным маслом, миллилитровый шприц, широкая ёмкость с водой, прозрачная плёнка, миллиметровая бумага, линейка, тальк. Ход работы: 1) Набрать в шприц растительного масла и измерить его объём ( VN)

2) Посчитать количество капель в шприце (N), аккуратно выдавливая масло обратно в ёмкость с маслом.

3) Вычислить объём одной капли V1 4) Посыпать поверхность воды тальком, и капнуть 1 каплю на поверхность воды. Дождаться пока маслинное пятно максимально растечётся. 5) Если образовалось пятно в форме круга, то померить диаметр круга (D). Затем посчитать площадь круга (S).

5) Если пятно получилось не правильной формы, то положить прозрачную плёнку на поверхность воды. Масляное пятно перейдёт на плёнку. Снять плёнку с поверхности воды и, глядя на просвет, фломастером обвести контур получившегося пятна. Приложить плёнку с получившимся контур к миллиметровой бумаге и измерить его площадь (S). 7) Вычислить средний диаметр молекул масла. Таблицы (2 строкb) (можно без таблицы, аккуратно выписывать результаты):

Вывод: совпадает ли полученная оценка с результатом Релея? (В опыте Рэлея использовалась капля объемом V=0,9 мм3, которая была помещена в большой таз с водой и растеклась до пленки площадью S=0,55м^2)

Опыт Рэлея по определению размеров молекул

Дата: 1890.

Методы: количественный анализ на основе качественных соображений.

Прямота эксперимента: прямое наблюдение + общие предположения о строении вещества.

Искусственность изучаемых условий: естественные условия.

Исследуемые фундаментальные принципы: дискретность вещества.

Опыт, поставленный в начале XX века лордом Рэлеем (Джоном Вильямом Страттом, 1842–1919), был предельно простым по содержанию и сделал прорыв в молекулярной физике. Тем не менее, до Рэлея никто не отважился провести такой эксперимент, хотя, безусловно, представления о молекулярной структуре вещества существовали уже давно, хотя бы благодаря достижениям в химии.

Между прочим, некоторые величайшие ученые XIX века, такие как Эрнст Мах, настаивали на том, что атомы и молекулы являются абстракциями, существующими только в нашем сознании, и в описании мира, в конечном счете, нужно избавиться от таких понятий. Опыты Рэлея опровергли такую точку зрения, именуемую махизмом.

В опытах Рэлея использовалась капля оливкового масла, растекавшаяся по поверхности воды. Интересно, что липиды — молекулы жиров, в частности, масла — имеютамфимильную структуру. Это означает, что одна из частей молекулы смачивается водой (т.е. ее контакт с водой является энергетически выгодным), а другая — не смачивается. Молекулы масла имеют вид голов с двумя или тремя хвостами (см. рис. ниже), причем головы смачиваются водой, а хвосты — нет.   Это приводит к тому, что на поверхности раздела между водой и маслом молекулы последнего «смотрят» в воду своими головами (см. рис. справа), и капле масла оказывается энергетически выгодным растекаться по поверхности воды.

Растекание продолжается до тех пор, пока поверхность воды не останется покрытой всего лишь одним слоем молекул масла, направленных «головами вниз». В этом случае линейный размер молекул можно оценить как отношение объема исходной капли  к предельной площади масляной пленки . Здесь, конечно, неявно использовано предположение о том, что каждая молекула в жидкости занимает определенный удельный объем  (— число молекул), не зависящий от формы, которую приняла жидкость. Хотя в случае мономолекулярного масляного слоя это предположение теряет физический смысл, оно применимо в широком диапазоне условий и, в частности, отражается в несжимаемости жидкости (т.е. независимости ее удельного объема от давления, температуры и формы), имеющей место с высокой точностью.

В опыте Рэлея использовалась капля объемом , которая была помещена в большой таз с водой и растеклась до пленки площадью , так что размеры молекул оцениваются равными

И конечно же, как практически любой эксперимент, даже имеющий под собой простое физическое явление, эксперимент Рэлея содержал тонкости, которые делали его убедительным. Одной из них являлся способ, которым Рэлей определял, растеклась ли капля до своего максимального размера или нет. Действительно, визуально отличить двух- или трехмолекулярный слой масла от мономолекулярного очень непросто; с другой стороны, масло может растечься в пленку, внутри которой будет «озеро» из воды, не покрытой маслом. Рэлей элегантно обошел эту трудность, несколько переформулировав экспериментальную процедуру: теперь для заданной площади таза с водой  подбиралась капля минимального объема , способная покрыть всю поверхность воды. Чтобы проверить, действительно ли внутри масляной пленки нет «озер», попрошествии времени растекания капли Рэлей бросал в таз немного частиц камфоры. Это вещество известно тем, что на поверхности воды начинает «плясать», т.е. совершать хаотическое движение, подобное броуновскому, а на поверхности масла — нет. Оказалось, что капли только начиная с определенного объема  были способны покрыть всю поверхность воды — и именно этот объем подставлялся в расчетную формулу для размеров молекул.

С химической точки зрения, Рэлей исследовал растекание жира, содержащего хвосты остатков олеиновой кислоты , из которой оливковое масло состоит на 70–85%. Соответствующий жир является сложных эфиром глицерина и молекул олеиновой кислоты (триглицеридом), поэтому, как нетрудно подсчитать, состоит из полсотни атомов углерода и, в общей сложности, примерно из полутора сотен атомов. Размеры атомов имеют порядок не более нескольких ангстрем, белков — до тысяч ангстрем, а одной из самой длинных макромолекул, существующих в природе, является молекула ДНК, которая может достигать в длину нескольких метров.

Опыт, проведенный Рэлеем, поставил флаг на новой вершине в познании микромира, отметив масштабы расстояний , на которых начинает проявляться дискретность вещества. Следующим этапом на этом пути явилось измерение масс молекул, произведенное Жаном Перреном (см. соответствующий раздел).

studfiles.net

Лабораторная работа № 2 «Определение размеров малых тел»»

Технологическая карта урока по физике в 7 классе.

Лабораторная работа № 2 «Определение размеров малых тел»».

Структура и ход урока.

Приложение.

Мотивационный этап.

1. «Выучиться правильно измерять - одно из наиболее важных, но и наиболее трудно осуществимых этапов науки. Достаточно одного ложного измерения для того, чтобы помешать открытию закона и, что еще хуже, привести к установлению несуществующего закона». (Ле Шателье)

Обсуждение с учениками высказывания французского физика и химика Анри Луи Ле Шателье. После обсуждений ученики определяют тему урока и формулируют цель.

2.О том, что молекулы невообразимо малы вы знаете. Даже на кончике комариного жала, площадью около 10-12см2 могут уместиться десятки тысяч молекул воды. Несмотря на это, ученые смогли определить размеры молекул. Как? Обсуждение. Отвечают, предполагают. Я предлагаю вам самим проделать опыт по определению размеров молекул.

2. Изучение нового материала.

Входной контроль.

Цель: мотивация учебной деятельности и актуализация знаний учащихся.

Тест.

Тема: Молекулы. Размеры молекул

1. Цена деления прибора -
1. это расстояние между соседними делениями на шкале прибора, выраженное в единицах измерения прибора.
2. это расстояние между соседними делениями, обозначенными числами на шкале прибора, выраженное в единицах измерения прибора.
3. это минимальная величина, которую может измерить прибор.
4. это максимальная величина, которую может измерить прибор.
2. Молекула – это
1. мельчайшая частица вещества, определяющая его химические свойства.
2. мельчайшая  неделимая частица вещества, определяющая его химические свойства.
3. мельчайшая частица вещества, определяющая его физические свойства.
3. Молекула характеризуется:
1. массой,
2. размерами,
3.  составом атомов,
4. строением
4. Молекулы можно увидеть с помощью:
1. оптического микроскопа,
2. телескопа,
3. лупы,
4. электронного микроскопа
5. Электронный микроскоп дает увеличение:
1. 10,
2. 100,
3. 100 000,
4. 1000
6. По фотографии вещества можно определить диаметр молекулы:
1.  истинный,
2. видимый,
3. ложный
4. скрытый
7. Истинный размер молекулы можно определить, зная увеличение микроскопа по формуле: d=D/k      d=D*k    d=D+k
8. Средний истинный размер молекул составляет: 1 мм,  0,00001 мм, 0, 0000001мм
9. На поверхность воды капнули капельку масла. Какое из утверждений верно.
1. толщина масляной пленки может быть сколь угодно малой,
2. толщина масляной пленки не может быть меньше размера молекулы масла,
3. размер молекулы масла может быть 0,1 мм,
4. размер молекулы масла может быть 0,0001 мм
10. Для определения размеров малых тел используются:
1. Линейка
2. Штангенциркуль
3. Микрометр
4. Фотография тела

Бланк лабораторной работы № 2

Класс______Фамилия____________________Имя_______________Дата______

Лабораторная работа № 2 « Определение размеров малых тел»

Цель работы: научиться определять размеры малых тел с помощью линейки.

Оборудование: линейка, бисер, тонкая проволока или нитка, фотография молекул, карандаш, иголка.

Схема опыта: (сделайте рисунки)

Расчетные формулы: (запишите нужные Вам формулы)

Ход работы (таблица для измерений)

Упр 1. Определение диаметра бусинки бисера (используйте иголку для составления ряда).

Упр 2. Определение толщины проволоки (используйте карандаш, для намотки витков проволоки или нитки)

Упр3. Определение истинных размеров молекулы

Определите размер молекулы методом рядов по фотографии в учебнике.

Используя увеличение микроскопа, данное в тексте учебника, рассчитайте истинный размер молекулы в мм.

Данные занесите в таблицу.

Переведите мм в нанометры (1 нм= 0,000000001м, 1мм= 0,001м).

Сделайте выводы, ответив на вопросы:

1. какой метод использовался для измерения размеров малых тел в лабораторной работе.

2. от чего зависит точность измерения размеров малых тел при использовании данного метода.

3. назовите известные вам приборы для измерения размеров малых тел.

4. какие размеры в нанометрах имеет молекула белка на фотографии в учебнике.

Дополнительное задание повышенного уровня.

С помощью штангенциркуля или микрометра, измерьте диаметр бусинки бисера и толщину проволоки. Полученные результаты, сравните с аналогичными данными при использовании метода рядов. 

Сделайте выводы.

3. Рефлексия.

Выбери предложение.

Я все очень хорошо понял.

Мне было интересно.

Мне все понятно, но материал не всегда интересен.

Я не все понял, но мне было интересно.

Я ничего не понял и на уроке скучал.

презентация к урокуPPT / 7.56 Мб 

xn--j1ahfl.xn--p1ai

Лабораторная работа Определение диаметра молекул

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Основная общеобразовательная школа №10»Определение диаметра молекул

Лабораторная работаИсполнитель: Масаев Евгений

7 класс «А»

Руководитель: Резник А. В.Гурьевский район

2010 ВведениеВ этом учебном году я начал изучать физику. Я узнал, что тела, которые нас окружают, состоят из мельчайших частиц – молекул. Меня заинтересовало, каковы размеры молекул. Из-за очень малых размеров молекулы нельзя увидеть невооруженным глазом или с помощью обыкновенного микроскопа. Я прочитал, что молекулы можно увидеть только с помощью электронного микроскопа. Ученые доказали, что молекулы разных веществ отличаются друг от друга, а молекулы одного и того же вещества одинаковы. Мне захотелось на практике измерить диаметр молекулы. Но к сожалению, в школьной программе не предусматривает изучение проблем такого рода, а рассмотреть её одному оказалось нелёгкой задачей и пришлось изучать литературу о методах определения диаметра молекул.

Глава I. Молекулы1.1 Из теории вопросаМолекула в современном понимании – это наименьшая частица вещества, обладающая всеми его химическими свойствами. Молекула способна к самостоятельному существованию. Она может состоять как из одинаковых атомов, например кислород О2, озон О3, азот N2, фосфор P4, сера S6 и т. д., так и из различных атомов: сюда относятся молекулы всех сложных веществ. Простейшие молекулы состоят из одного атома: это молекулы инертных газов – гелия, неона, аргона, криптона, ксенона, радона. В так называемых высокомолекулярных соединениях и полимерах каждая молекула может состоять из сотен тысяч атомов.

Экспериментальное доказательство существования молекул первым наиболее убедительно дал французский физик Ж. Перрен в 1906 г. при изучении броуновского движения. Оно, как показал Перрен, является результатом теплового движения молекул – и ничем иным.

Сущность молекулы можно описать и с другой точки зрения: молекула – устойчивая система, состоящая из ядер атомов (одинаковых или различных) и окружающих электронов, причем химические свойства молекулы определяются электронами внешних оболочек в атомах. Атомы объединяются в молекулы в большинстве случаев химическими связями. Обычно такая связь создается одной, двумя или тремя парами электронов, которыми владеют сообща два атома.

Атомы в молекулах соединены друг с другом в определенной последовательности и определённым образом распределены в пространстве. Связи между атомами имеют различную прочность; она оценивается величиной энергии, которую необходимо затратить для разрыва межатомных связей.

Молекулы характеризуются определёнными размером и формой. Различными способами было определено, что в 1 см3 любого газа при нормальных условиях содержится около 2,7x1019 молекул.

Чтобы понять, насколько велико это число, можно представить, что молекула – это «кирпич». Тогда если взять количество кирпичей, равное числу молекул в 1 см3 газа при нормальных условиях, и плотно уложить ими поверхность суши всего земного шара, то они покрыли бы поверхность слоем высотой 120 м, что почти в 4 раза превосходит высоту 10-этажного дома. Огромное число молекул в единице объёма указывает на очень малые размеры самих молекул. Например, масса молекулы воды m=29,9 x 10-27 кг. Соответственно малы и размеры молекул. Диаметром молекулы принято считать минимальное расстояние, на которое им позволяет сблизиться силы отталкивания. Однако понятие размера молекулы является условным, так как на молекулярных расстояниях представления классической физики не всегда оправданы. Средний размер молекул порядка 10-10м.

Молекула как система, состоящая из взаимодействующих электронов и ядер, может находиться в различных состояниях и переходить из одного состояния в другое вынужденно (под влиянием внешних воздействий) или самопроизвольно. Для всех молекул данного вида характерна некоторая совокупность состояний, которая может служить для идентификации молекул. Как самостоятельное образование молекула обладает в каждом состоянии определенным набором физических свойств, эти свойства в той или иной степени сохраняются при переходе от молекул к состоящему из них веществу и определяют свойства этого вещества. При химических превращениях молекулы одного вещества обмениваются атомами с молекулами другого вещества, распадаются на молекулы с меньшим числом атомов, а также вступают в химические реакции других типов. Поэтому химия изучает вещества и их превращения в неразрывной связи со строением и состоянием молекул.

Обычно молекулой называют электрически нейтральную частицу. В веществе положительные ионы всегда сосуществуют вместе с отрицательными.

По числу входящих в молекулу атомных ядер различают молекулы двухатомные, трехатомные и т.д. Если число атомов в молекуле превосходит сотни и тысячи, молекула называется макромолекулой. Сумма масс всех атомов, входящих в состав молекулы, рассматривается как молекулярная масса. По величине молекулярной массы все вещества условно делят на низко- и высокомолекулярные.1.2 Методы измерения диаметра молекулВ молекулярной физике главные «действующие лица» — это молекулы, невообразимо маленькие частицы, из которых состоят все на свете вещества. Ясно, что для изучения многих явлений важно знать, каковы они, молекулы. В частности, каковы их размеры.

Когда говорят о молекулах, их обычно считают маленькими упругими твердыми шариками. Следовательно, знать размер молекул, значит знать их радиус.

Несмотря на малость молекулярных размеров, физики сумели разработать множество способов их определения. В «Физике 7» рассказывается о двух из них. В одном используется свойство некоторых (очень немногих) жидкостей растекаться в виде пленки толщиной в одну молекулу. В другом размер частицы определяется с помощью сложного прибора — ионного проектора.

Строение молекул изучают различными экспериментальными методами. Электронография, нейтронография и рентгеновский структурный анализ позволяют получать непосредственную информацию о структуре молекул. Электронографии, метод, исследующий рассеяние электронов на пучке молекул в газовой фазе, позволяет рассчитать параметры геометрической конфигурации для изолированных сравнительно простых молекул. Нейтронография и рентгеновский структурный анализ ограничены анализом структуры молекул либо отдельных упорядоченных фрагментов в конденсированной фазе. Рентгенографические исследования кроме указанных сведений дают возможность получить количественные данные о пространственном распределении электронной плотности в молекулах.

Спектроскопические методы основаны на индивидуальности спектров химических соединений, которая обусловлена характерным для каждой молекулы набором состояний и отвечающих им энергетических уровней. Эти методы позволяют проводить качественный и количественный спектральный анализ веществ.

Спектры поглощения или испускания в микроволновой области спектра позволяют изучать переходы между вращательными состояниями, определять моменты инерции молекул, а на их основе - длины связей, валентные углы и другие геометрические параметры молекул. Инфракрасная спектроскопия исследует, как правило, переходы между колебательно-вращательными состояниями и широко используется для спектрально-аналитических целей, поскольку многие частоты колебаний определенных структурных фрагментов молекул являются характеристическими и слабо меняются при переходе от одной молекулы к другой. В то же время инфракрасная спектроскопия позволяет судить и о равновесной геометрической конфигурации. Спектры молекул в оптическом и ультрафиолетовом диапазонах частот связаны главным образом с переходами между электронными состояниями. Результатом их исследований являются данные об особенностях потенциальных поверхностей для различных состояний и значения молекулярных постоянных, определяющих эти потенциальные поверхности, также времена жизни молекул в возбужденных состояниях и вероятности переходов из одного состояния в другое.

О деталях электронного строения молекул уникальную информацию дают фото- и рентгеноэлектронные спектры, а также оже-спектры, позволяющие оценить тип симметрии молекулярных орбиталей и особенности распределения электронной плотности. Широкие возможности для изучения отдельных состояний молекул открыла лазерная спектроскопия (в различных диапазонах частот), отличающаяся исключительно высокой селективностью возбуждения. Импульсная лазерная спектроскопия позволяет анализировать строение короткоживущих молекул и их превращения в электромагнитное поле.

Разнообразную информацию о строении и свойствах молекул дает изучение их поведения во внешних электрических и магнитных полях.

Существует, однако, очень простой, хотя и не самый точный, способ вычисления радиусов молекул (или атомов) Он основан на том, что молекулы вещества, когда оно находится в твердом или жидком состоянии, можно считать плотно прилегающими друг к другу. В таком случае для грубой оценки можно считать, что объем V некоторой массы m вещества просто равен сумме объемов содержащихся в нем молекул. Тогда объем одной молекулы мы получим, разделив объем V на число молекул N.

Число молекул в теле массой m равно, как известно, , где М — молярная масса вещества NA — число Авогадро. Отсюда объем V0 одной молекулы определяется из равенства .В это выражение входит отношение объема вещества к его массе. Обратное же отношение есть плотность вещества, так что .Плотность практически любого вещества можно найти в доступных всем таблицах. Молярную массу легко определить, если известна химическая формула вещества.

Объем одной молекулы, если считать ее шариком, равен , где r - радиус шарика. Поэтому .откуда мы и получаем выражение для радиуса молекулы: .Первый из этих двух корней — постоянная величина, равная ≈ 7,4 · 10-9 моль1/3, поэтому формула для r принимает вид .Например, радиус молекулы воды, вычисленный по этой формуле, равен rВ ≈ 1,9 · 10-10 м.

Описанный способ определения радиусов молекул не может быть точным уже потому, что шарики нельзя уложить так, чтобы между ними не было промежутков, даже если они соприкасаются друг с другом. Кроме того, при такой «упаковке» молекул- шариков были бы невозможны молекулярные движения. Тем не менее вычисления размеров молекул по формуле, приведенной выше, дают результаты, почти совпадающие с результатами других методов, несравненно более точных.

Глава II. Определение диаметра молекулы2.1 Метод Ленгмюра и ДевоОборудование: микропипетка со шкалой, ванна размером 40х30 см, раствор жидкости в спирте с концентрацией 1:400 (олеиновая кислота и др.), тальк (ликоподий, пудра, порошок мела), линейка измерительная, лист бумаги.

Цель работы: определить приблизительно диаметр молекулы.

Исследуемая жидкость должна растворяться в спирте (эфире) и быть легче воды, не растворяясь в ней. При попадании капли раствора на поверхность воды спирт растворяется в воде, а исследуемая жидкость образует пятно площадью S и толщиной d (порядка диаметра молекул).

Если допустить, что молекула имеет форму шара, то объем одной молекулы равен: где d – молекулы.

В лабораторной работе необходимо определить диаметр молекулы d. В микропипетку набираю 0,5 мл раствора и, расположив ее над сосудом, отсчитываю число капель n, содержащихся в этом объеме. Проделав опыт несколько раз, нахожу среднее значение числа капель в объеме 0,5 мл, а затем подсчитываю объем исследуемой жидкости в капле: м3,где n – число капель в объеме 0,5 мл, 1:400 – концентрация раствора.

В ванну наливаю воду толщиной 1 – 2 см. Насыпаю тальк тонким слоем на лист бумаги, ударяя слегка пальцем по коробочке. Расположив лист бумаги выше и сбоку от ванны на расстоянии 10 – 20 см, тальк сдуваю с бумаги. На поверхность воды в ванне из пипетки капаю одну каплю раствора. Линейкой измеряю, средний диаметр образовавшегося пятна D и подсчитываю его площадь. Опыт повторяю 2- 3 раза, а затем подсчитываю диаметр молекул d.

При выполнении лабораторной работы следует иметь в виду, что иногда вода из городской сети имеет примеси, затрудняющие растекание капли.

В этом случае необходимо тщательно промыть ванну и использовать дистиллированную воду.

Спирт, имеющий примеси, может легко растекаться по поверхности воды, поэтому для раствора необходим чистый этиловый спирт.

Для приготовления раствора необходимой концентрации нужно отмерить 0,5 мл жидкости и добавить в нее 4,5 мл спирта, затем в 0,5 мл полученного раствора с концентрацией 1:10 добавить 4,5 мл спирта; в 0,5 мл полученного раствора с концентрацией 1:100 добавить 1,5 мл спирта. Получившийся раствор будет иметь концентрацию 1:400. Если применять раствор большей концентрации, то необходимо иметь ванну больших размеров.

ВыводВ результате работы я изучил литературу о строении молекул, о методах определения диаметра молекул. Используя метод Ленмюра и Дево, я провел исследования по определению приблизительного диаметра молекулы олеиновой кислоты и получил следующие результаты: d=9,3Ч10-10 м.

Данный результат не может быть точным, так как шарики нельзя уложить так, чтобы между ними не было промежутков, даже если они соприкасаются друг с другом. Кроме того, при такой «упаковке» молекул- шариков были бы невозможны молекулярные движения. Тем не менее вычисления размеров молекул по формуле, приведенной выше, дают результаты, почти совпадающие с результатами других методов, несравненно более точных.

Список литературы

молекула атом размер диаметр

1.   Анциферов, Л. И. Самодельные приборы для физического практикума в средней школе [Текст] / Л. И. Анциферов.- М.: Просвещение, 1985.

2.   Блудов, М. И. Беседы по физике [Текст] / М. И. Блудов. – М.: Просвещение, 1992. - 140 с.

3.   Физика. Большой справочник для школьников и поступающих в вузы [Текст]/ - М.: Дрофа, 1999. - 688 с.

4.   Физический энциклопедический словарь [Текст]/ - М.: Советская энциклопедия, 1983. - 928 с.

5.   Энциклопедический словарь юного физика [Текст]/ - М.: Педагогика, 1984.

Размещено на Allbest.ru

bukvasha.ru

Масляная пленка - ua.MotoFocus.eu

При работающем двигателе между подшипниками и шатунными шейками образуется и сохраняется масляная пленка.

Масляная пленка выполняет две функции.Основное предназначение масляной пленки - отделить подшипник от шатунной шейки, что снижает трение и предотвращает износ дорогостоящих частей. Толщина смазочной пленки определяется четырьмя факторами: нагрузкой на подшипник, скоростью скольжения, вязкостью смазочного масла и люфтом подшипника.

Вторая функция масляной пленки — охлаждение подшипника и шатунных шеек. По той причине, что молекулы масла перетекают по узкому смазочному зазору, они «трутся» друг о друга, а такое трение вызывает нагрев масла, подшипников и шатунных шеек. Большая часть генерируемой теплоты должна отводиться за счет самой масляной пленки. Оставшаяся часть теплоты передается через коленчатый вал и вкладыш подшипника на картер двигателя или шатун. Затем генерируемую теплоту необходимо отвести опять же за счет самой масляной пленки. В современных двигателях основная часть потока масла используется для охлаждения подшипников, а его совсем незначительная часть необходима собственно для самой смазки.

Смазывание подшипников двигателяДля того чтобы обеспечить подачу масла к различным подшипникам, двигатель снабжен широкоразветвленной системой маслопроводов. Сначала масло всасывается из поддона картера и насосом подается через масляный фильтр. Затем оно проходит через отверстия в блоке двигателя, отверстия и пазы верхнего вкладыша коренного подшипника на шейку коренного подшипника коленчатого вала.

Давление масла в коренном подшипнике обеспечивает обильную подачу масла через отверстия в коленчатом вале далее на шатунный подшипник (Рисунок 1). В двигателях, работающих при больших нагрузках, давление масла в шатунном подшипнике «перекачивает» часть масла через отверстие в шатуне на малую головку шатуна (Рисунок 2), которая также может смазываться каплями масла, стекающего с поршней. В этом случае масло проходит через отверстие в верхней части головки шатуна на втулку малой головки шатуна/подшипник поршневого пальца.

[Рис. 1]Шейки коленчатого вала с маслопроводами, показанными прерывистыми линиями. Давление масла в коренных подшипниках «перекачивает» масло по этим маслопроводам к шатунным подшипникам.

Кроме смазочных отверстий вкладыши подшипников и втулки часто имеют и смазочные канавки, предназначенные для равномерного распределения масла по подшипнику. Смазочные канавки также помогают передавать масло через отверстия в шейке коленчатого вала далее к точкам смазки.

Втулки малой головки шатуна и поршневые пальцы совершают маятниковое движение относительно друг друга, а такое движение не обеспечивает столь же хорошее распределение масла, как вращательное движение коренного и шатунного подшипников. Поэтому, для улучшения распределения смазочного масла, втулки малой головки шатуна могут быть снабжены широкими смазочными канавками.

[Рис. 2]На рисунке маслопровод шатуна показан прерывистой линией. Давление масла в шатунных подшипниках «перекачивает» масло поэтому маслопроводу к втулке поршневого пальца в малой головке шатуна.

Физические свойства смазкиОдной из функций масляной пленки является отделение подшипников от шатунных шеек. Говоря о смазке, мы выделили два физических явления: гидродинамическую смазку, вызываемую вращением, и гидростатическое смачивание, амортизирующее ударные нагрузки. В двигателях внутреннего сгорания эти два явления накладываются друг на друга.

Гидродинамическая смазкаПринцип гидродинамической смазки разъяснен на Рисунке 3. Вал, на который воздействует сила, вращается в своем подшипнике. Масло подается на подшипник сверху через смазочные отверстия. Благодаря трению вал забирает масло через смазочный зазор и создает масляную пленку, которая равномерно распределяет давление, что ведет к отделению вала от подшипника. Однако масло не только втягивается через смазочный зазор, но и поперечно вытекает из подшипника.

[Рис. 3] Гидродинамическая смазкаПринцип гидродинамической смазки: шейка коленчатого вала показана синим цветом, подшипник — красным, а зазор подшипника — желтым цветом. Предположим, что на шейку коленчатого вала действует постоянная сила f. Между поверхностью и маслом, а также внутри самого масла существует трение, из-за которого проворачивающийся коленчатый вал разрывает масло между поверхностями подшипника и коленчатого вала.Благодаря такому воздействию создается масляная пленка, разделяющая поверхности подшипника и шейки коленчатого вала. Масляная пленка становится толще, если: а) коленчатый вал вращается быстрей; б) зазор уменьшается; в) используется масло большей вязкости; и г) нагрузка на подшипник уменьшается.

Гидростатическое смачиваниеПринцип гидростатического смачивания проиллюстрирован на Рисунке 4. В приведенном примере вал и шейки отделены друг от друга масляной пленкой. Периодически возникающая нагрузка внезапно подается сверху, например при воспламенении топливовоздушной смеси в камере сгорания. Такая периодически возникающая сила вытесняет масло, подавая его во всех направлениях из смазочного зазора между валом и подшипником. Чем больше вязкость масла, тем больше сопротивление такому вытеснению, и такое сопротивление значительно возрастает по мере уменьшения толщины масляной пленки. Таким образом, сопротивление масла вытеснению предотвращает соприкосновение вала с подшипником во время воздействия кратковременной периодической нагрузки.

[Рис. 4] Гидростатическое смачиваниеПринцип гидростатического смачивания: предположим, что коленчатый вал неподвижен, а между шейкой коленчатого вала и подшипником есть масляная пленка. Кроме того, шейка коленчатого вала кратковременно нагружается силой f, которая перемещает шейку коленчатого вала к подшипнику. Вязкость масла создает сопротивление такому перемещению. Масло между шейкой и подшипником вытесняется. Сопротивление возрастает, когда масляная пленка становится тоньше. Например, при уменьшении первоначально толщины

пленки вдвое, сопротивление возрастает в 8 раз, т.е. даже очень тонкая масляная пленка создает сопротивление, достаточное для противодействия ударным нагрузкам. Такие ударные нагрузки возникают при воспламенении топлива в камере сгорания.

На вал воздействуют как силы сгорания, так и инерционные силы, создающие сложную траекторию перемещения шатунных шеек внутри подшипника (Рисунок 5). Минимальная толщина масляной пленки, т.е. самый маленький зазор между шатунными шейками и подшипниками, создается во время процесса сгорания. Как показали расчеты, этот зазор может составлять менее одного микрометра.

[Рис. 5]Горение и инерционные силы перемещают шейку коленчатого вала внутри подшипника. На рисунке приведена типичная траектория перемещения шейки коленчатого вала в шатунном подшипнике (вид со стороны подшипника). Расстояние между поверхностями подшипника и шейки коленчатого вала указаны как Σ при Σ = 0, шейка коленчатого вала располагается посередине подшипника при Σ = 1, шейка коленчатого вала и подшипник соприкасаются. Как видно из рисунка, наименьшее расстояние возникает в верхнем вкладыше подшипника при относительно длинной траектории перемещения шейки, что объясняет причину большего износа верхнего вкладыша шатунного подшипника по сравнению с нижним вкладышем.

Проблемы загрязненияЧастицы загрязнения с диаметром больше 25 микрон с большой вероятностью отфильтровываются из масла за один проход через фильтр. Однако, чем меньше размер частиц загрязнения, тем меньше вероятность того, что они будут уловлены масляным фильтром. В нашем примере частицы с диаметром 5 микрон будут уловлены в относительно небольшом количестве всех случаев.

Следовательно, мельчайшие частицы загрязнения не будут задержаны масляным фильтром. Тем не менее, даже такие частицы способны повредить подшипники и шатунные шейки. Данное соображение явным образом свидетельствует о важности поддержания абсолютной чистоты при капитальном ремонте двигателя.

[Рис. 6]Эффективность стандартного бумажного масляного фильтра зависит от размера частиц загрязнения, содержащихся в масле, при однократном прохождении масла через фильтр.

По материалам компании Federal-Mogul

ua.motofocus.eu

1. Определение верхней границы размера молекулы

1. Естественные науки
2. Биология
3. Биохимия
4. Генетика

Related documents

Экспертный отчет о клинических испытаниях при

Задачи по физике. Школьный тур 2013

7 кл задачи СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА

Нано-автомобиль

Аптечка для дома и в поездку

Ароматические масла и ароматерапия

36000 36( / ) 10( / ) 3600 м км час м с с = =

памятка - FedorovMedCenter.ru

Уход за больным ребенком

Физические Химические Биологические 1. Прозрачна 1

Изменение толщины смачивающих водных пленок в

studydoc.ru

Определение размеров малых тел

Просмотр содержимого документа «Определение размеров малых тел»

План-конспект урока по физике в 7 классе.

Лабораторная работа № 2 « Определение размеров малых тел»».

Структура и ход урока.

Приложение.

Мотивационный этап.

1. «Выучиться правильно измерять - одно из наиболее важных, но и наиболее трудно осуществимых этапов науки. Достаточно одного ложного измерения для того, чтобы помешать открытию закона и, что еще хуже, привести к установлению несуществующего закона». (Ле Шателье)

Обсуждение с учениками высказывания французского физика и химика Анри Луи Ле Шателье. После обсуждений ученики определяют тему урока и формулируют цель.

2.О том, что молекулы невообразимо малы вы знаете. Даже на кончике комариного жала, площадью около 10-12см2 могут уместиться десятки тысяч молекул воды. Несмотря на это, ученые смогли определить размеры молекул. Как? Обсуждение. Отвечают, предполагают. Я предлагаю вам самим проделать опыт по определению размеров молекул.

2. Изучение нового материала.

Входной контроль.

Цель: мотивация учебной деятельности и актуализация знаний учащихся.

Тест№1.

Тема: Молекулы. Размеры молекул

1. Цена деления прибора -

   1. это расстояние между соседними делениями на шкале прибора, выраженное в единицах измерения прибора.

   2. это расстояние между соседними делениями, обозначенными числами на шкале прибора, выраженное в единицах измерения прибора.

   3. это минимальная величина, которую может измерить прибор.

   4. это максимальная величина, которую может измерить прибор.

2. Молекула – это

   1. мельчайшая частица вещества, определяющая его химические свойства.

   2. мельчайшая неделимая частица вещества, определяющая его химические свойства.

   3. мельчайшая частица вещества, определяющая его физические свойства.

3. Молекула характеризуется:

   1. массой,

   2. размерами,

   3. составом атомов,

   4. строением

4. Молекулы можно увидеть с помощью:

   1. оптического микроскопа,

   2. телескопа,

   3. лупы,

   4. электронного микроскопа

5. Электронный микроскоп дает увеличение:

   1. 10,

   2. 100,

   3. 100 000,

   4. 1000

6. По фотографии вещества можно определить диаметр молекулы:

   1. истинный,

   2. видимый,

   3. ложный

   4. скрытый

7. Истинный размер молекулы можно определить, зная увеличение микроскопа по формуле: d=D/k d=D*k d=D+k

8. Средний истинный размер молекул составляет: 1 мм, 0,00001 мм, 0, 0000001мм

9. На поверхность воды капнули капельку масла. Какое из утверждений верно.

   1. толщина масляной пленки может быть сколь угодно малой,

   2. толщина масляной пленки не может быть меньше размера молекулы масла,

   3. размер молекулы масла может быть 0,1 мм,

   4. размер молекулы масла может быть 0,0001 мм

10. Для определения размеров малых тел используются:

    1. Линейка

    2. Штангенциркуль

    3. Микрометр

    4. Фотография тела

Бланк лабораторной работы № 2

Класс______Фамилия____________________Имя_______________Дата______

Лабораторная работа № 2 « Определение размеров малых тел»

Цель работы: научиться определять размеры малых тел с помощью линейки.

Оборудование: линейка, бисер, тонкая проволока или нитка, фотография молекул, карандаш, иголка.

1. Схема опыта: (сделайте рисунки)

1. Расчетные формулы: (запишите нужные Вам формулы)

1. Ход работы (таблица для измерений)

Упр 1. Определение диаметра бусинки бисера (используйте иголку для составления ряда).

Упр 2. Определение толщины проволоки (используйте карандаш, для намотки витков проволоки или нитки)

Упр3. Определение истинных размеров молекулы

1. Определите размер молекулы методом рядов по фотографии в учебнике.

2. Используя увеличение микроскопа, данное в тексте учебника, рассчитайте истинный размер молекулы в мм.

3. Данные занесите в таблицу.

4. Переведите мм в нанометры (1 нм= 0,000000001м, 1мм= 0,001м).

Сделайте выводы, ответив на вопросы:

1. какой метод использовался для измерения размеров малых тел в лабораторной работе.

2. от чего зависит точность измерения размеров малых тел при использовании данного метода.

3. назовите известные вам приборы для измерения размеров малых тел.

4. какие размеры в нанометрах имеет молекула белка на фотографии в учебнике.

multiurok.ru

Mitsubishi Airtrek Turbo 11,[email protected] RDRC › Бортжурнал › О моторном масле. Мифы и суровая реальность.

Ну здравствуйте мои дорогие душители железа!

Вводная часть:Пока Вы заливаете свои синие зенки на новогодние праздники…

я, находясь в отпуске, и далее захватив все новогодние праздники, ввиду ожесточения санкций и кратного увеличения стоимости используемого мною моторного масла решил подобрать альтернативную замену, но сделать выбор не потому что "посоны советуют", а предварительно самому разобравшись во всех процессах, показателях и учитывая характеристики огромного выбора масел а так же конкретного мотора(ов) сделать правильный выбор

ну и заодно Вам помочь разобраться во многих вопросах, утаиваемых производителями, что бы не позволить себя оболванить маркетологам компаний и горе слесарями которые тоже советуют, потому что сидят на откате от знакомого манагера за поставляемое, советуемое и продаваемое масло. Забегая вперёд скажу, здесь не будет восхваление чудных свойств какого либо масла или наоборот — ужасов об его использовании — только сухие факты экспертиз и метрологических исследований, которые в дальнейшем вносились в сертификат и паспорт к конкретному маслу и информация, которая Вам позволит подобрать нужное масло исходя из Ваших потребностей.Итак, ковыряя научные труды, тесты, экспертизы, работы теоретиков и практикантов пришёл к выводу, что с большой вероятностью мой сток мотор (если Вы читали предыдущие серии моего бортовика) был успешно положен в том числе и благодаря использованию не соответствующего по вязкости масла, не рекомендованного производителем в сток мотор, а именно, если Вы посмотрите мануал или потыкаете подбор масла на сайтах производителей, то увидите, что например для 4G63T мотора значения по вязкости 0W-40 0W-30 5W-40 10W-40 5W-30 для эво и аналогичные у турбо аута и турботрека и опять и снова, скажем мы, что производители наших моторов и производители масел не шарят ничо и зальём в сток мотор пятидесяточку или шестидесяточку с надписью "РАСИНГ" или "Формула 1" или на худой конец с надписью SPORT и поедем душить. Напомню, я лил 10-60(не буду уточнять марку, дабы не заниматься антирекламой). Да, мой режим эксплуатации был не сток, турбина не сток и многое что было не сток, но факт остаётся фактом, вскрытие показало — поршень размазало о стенки цилиндра, а температура ЕГТ при этом всегда была в норме…тем более учитывая что всё произошло в 4ом (где стоял сенсор одного из самых точных, надёжных и быстрореагирующих на изменение температуры датчиков на сегодняшний момент на рынке) и первом котле…870 — это максимум который я видел в отсечках в четвёртом котле где всё случилось — на лицо мидл постоянная прожарка, т.е. перегрев . Итак начнём пожалуй…не буду рассказывать определения вязкозти и т.д и т.п. — это вы и так всё знаете или можете загуглить…нас интересует другое — правильный подбор масла в мотор.

Вязкость масла и мифы

Самые популярные наши заблуждения относительно вязкости :1 миф: «Если я люблю душить – значит сток моторное масло со сток вязкостью не подходит – типа нужно заливать более спортивные автомобильные масла» — Поздравляю — Вы пошли по моим стопам, готовьте бабки на новый мотор + реальная потеря мощности.2 миф: «Когда разрабатывался 4g63t мотор – то не было таких крутых современных аля спортивных масел с большой вязкостью, так что автопроизводитель и не мог их рекомендовать» — не было тогда не только современных марок моторного масла, не было еще и технологий производства двигателей, рассчитанных на такое современное автомасло (речь за сток мотор со сток зазором), так что начинайте снова копить на капиталку)

Пащиму? Спросите Вы…узнаем об этом далее…но по порядку, итак :Основная задача любого масла – исключить сухое трение движущихся внутренних деталей двигателя и обеспечить минимальную силу трения при максимальной герметичности рабочих цилиндров. Получить масло, которое обладало бы необходимыми для этого свойствами, и при этом имело бы стабильные характеристики в широком диапазоне температур невозможно, а диапазон рабочих температур масла в двигателе достаточно широк и постоянно изменяется. Более того, все моторы имеют разный пробег, зазоры бывают разными и т.д…главное в вязкости масла – способность оставаться на поверхности внутренних деталей мотора и при этом сохранять текучесть при определённых условиях работы.Хочу обратить Ваше внимание на то, что та температура, которую большинство автолюбителей наблюдают на приборной доске, и которую принято называть температурой двигателя – на самом деле является температурой охлаждайки, которая на исправном авто стабильна в прогретом двигателе и равна она примерно 90 градусов. Если мы установим датчик температуры масла в машину то увидим, что темпер масла при этом далеко не рядом и постоянно скачет в зависимости от режимов душения и может доходить даже до 130 градусов если жёстко продолжительное время дубастить, и наоборот — мы можем видеть, что охлаждайка давно прогрета — типа можно ехать, но моторное масло даже не встало на 40 градусов.Поэтому, для каждого конкретного мотора производитель определяет оптимальные параметры для используемого масла, которые должны обеспечить максимальный КПД при минимальном износе внутренних деталей мотора в ходе его эксплуатации. Так же надо понимать, что вязкость масла меняется в зависимости от температуры и является не постоянной величиной, поэтому существует классификация всех масел по вязкости, которая указывает на вязкость конкретного масла при различных рабочих температурах, т.е. данная классификация указывает диапазон температур, в котором работа конкретного двигателя является нормальной, т.е. безопасной, при условии, что производитель допустил это моторное масло с такими параметрами для езды для такого мотора.Моторное масло должно эффективно прокачиваться по масляным каналам и обеспечивать разделение поверхностей трения, т.е. создавать масляную пленку нужной толщины между этими поверхностями. При недостаточной толщине масляной пленки или ее отсутствии возможно возникновение контактов металл-металл, отсюда повышенный износ и задиры/сваривание поверхностей — это приводит к так называемым проворотам вкладышей и прихватам цилиндров.Вязкость масла влияет на толщину масляной пленки, которая образуется между трущимися поверхностями. Чем выше вязкость масла, тем больше толщина масляной пленки, чем ниже вязкость, тем меньше толщина масляной пленки. Там, где в моторе конструктивно невозможно создание масляной пленки необходимой толщины (например, кулачок распредвала-толкатель), предотвращение износа осуществляется благодаря противоизносным/противозадирным присадкам масла.

Нужно понимать основные требования к вязкости масел:Вязкость масла не должна быть слишком низкой, потому что это может привести к повреждению двигателя из-за возникновения трения «металл-металл»Вязкость масла не должна быть очень большой потому, что деталям будет «трудно двигаться» относительно друг друга (представьте, что в двигателе мёд) и его будет тяжело прокачать по масляным каналам, что приведет к отсутствию смазки в узлах трения и возникновению «сухого трения», а также повышенному расходу топлива.Вязкость масла должна быть оптимальной! Она изначально рассчитывается при создании каждого конкретного типа двигателя и указывается в руководстве по эксплуатации и обслуживанию двигателя/автомобиля.Так как же зависит вязкость моторного масла от температуры?С ростом температуры вязкость моторного масла падает, т.е. масло становится более жидким. Вязкость масла может уменьшаться в интервале температур от 0°С до +120°С в сотни и тысячи раз. На практике этот эффект используется при замене масла – масло всегда меняют после прогрева двигателя, т.е. когда масло разжижается, иначе слить его максимально полно с двигателя нельзя.«Обычное минеральное» моторное масло при 0°С гуще воды более чем в сотни и тысячи раз, а при +100°С всего лишь в десятки. Кинематическая вязкость моторного масла показывает именно «степень густоты» моторного масла. Она измеряется в сСт (сантиСтоксы или мм /с, 1 сСт = 1 мм /с).

Скорость падения кинематической вязкости с ростом температуры характеризуется ИНДЕКСОМ ВЯЗКОСТИ масла. Проще говоря, индекс вязкости показывает «степень разжижения» масла. Это безразмерная величина, т.е. не измеряется в каких-либо единицах (метрах, километрах, килограммах и т.д.) – это просто цифра!

Чем ниже индекс вязкости моторного масла, тем сильнее масло разжижается, т.е. толщина масляной пленки становится очень маленькой (а за этим следует повышенный износ). Чем выше индекс вязкости моторного масла, тем меньше масло разжижается, т.е. обеспечивается необходимая для защиты трущихся поверхностей толщина масляной пленки.

На практике, в случае реальных моторных масел, низкий индекс вязкости означает плохой запуск двигателя при низких температурах или плохая его защита от износа при высоких температурах.Пример: нашерашское масло M10ДМ – минеральное масло (индекс вязкости ИВ ~100…110), запуск двигателя (при исправном состоянии) при -15°С затруднен; Shell 10W-30 (ИВ~130) – запуск двигателя при его исправном состоянии гарантирован при -25°С – почувствуйте разницу!

Вывод: чем выше индекс вязкости моторного масла, тем в более широком температурном диапазоне (окружающей среды) масло обеспечивает работоспособность двигателя – обеспечивается более легкий пуск двигателя при низких температурах и достаточная толщина масляной пленки (и, соответственно, защита двигателя от износа) при высоких температурах.

Итак, мы должны для себя чётко понимать, что вязкость автомасла на стоковом моторе на стоковых зазорах должна соответствовать требованиям автопроизводителя, не зависимо от возраста, пробега, стиля вождения, бюджета и мнения "посонов".Вы можете начать закидывать меня какашками, вываливая их на вентилятор, но это действительно так — это доказано, это как велосипед который не нужно изобретать, всё лежит на поверхности …и второй немаловажный фактор — индекс вязкости — и он нужен, чем выше — тем лучше. Вооот… теперь то мы знаем какой показатель масла в сертификатах, так злостно скрываемый производителями, нам то и нужен для того чтобы отделить мух от говна и наоборот…но вы не переживайте…я за Вас это сделал мои любимые разрушители моторов))) Но об этом потом, после уточнения ещё некоторых характеристик, спрятанных производителем от наших глаз и даже не указываемых мелким шрифтом на этикетке…ну ничего…мы и до них доберёмся) И ни какая пыль в глаза с роликов ютюба не собьют нас с правильного пути… До встречи…постараюсь как можно быстрее вывалить главное.

www.drive2.ru

• 
  Как очистить от пленки свиную печень
• 
  Окна из пленки пвх для беседки
• 
  Защитная пленка samsung galaxy a5 2017
• 
  Как убрать пленку с говяжьей печени
• 
  Как куриную печень очистить от пленки
• 
  Белая пленка на вине при брожении
• 
  Как упаковать сумку в самолет пленкой
• 
  Печать планов эвакуации на фотолюминесцентной пленке
• 
  Нужно ли удалять пленку у опят
• 
  Помогает ли убрать живот пищевая пленка
• 
  Проявка и печать фотографий с пленки