Аудиторна робота (90 хв. )

Таблиця № 2

№ з/п

Терміни базових питань

Відповіді, визначення, рисунки, малюнки приладів, пояснення тощо

1.

Поверхневий натяг рідини (ПН)

Згідно з молекулярно-кінетичною теорією ПН рідини зумовлений силами притягання і відштов-хування між її молекулами. Всередині рідини сили притягання між молекулами взаємно компен-суються, бо кожна молекула оточена зі всіх боків такими ж. На молекули, що знаходяться в поверхневому шарі діє нескомпенсована резуль-туюча сила, спрямована всередину від поверхні і намагається втягнути ці молекули всередину рідини. На місці цих молекул у верхній шар піднімаються інші і т.д. В результаті дії цих сил густина рідини у поверхневому шарі (поверхні) менша ніж всередині рідини. Таким чином молекули поверхні знаходяться в середньому на більших відстанях між собою, ніж ті, що знаходяться всередині. Рідина у верхньому шарі (поверхня рідини) знаходиться в розтягнутому, напруженому стані. Все що відбувається в поверхневому шарі називається у фізиці “поверхневими явищами”. Вони у рідині вини-кають на межі її стикання з іншими тілами: рідина-газ, рідина-рідина, рідина-тверде тіло.

2.

КПН рідини

КПН – коефіцієнт поверхневого натягу рідини. Він позначається літерою α або σ (сігма) і є величина, за якою оцінюють поверхневий натяг рідини.

3.

Енергетичне визначення КПН. Одиниця вимірювання КПН.

Щоб перемістити молекулу з глибини на поверхню рідини, необхідно виконати роботу проти результуючої сили, яка тягне її всередину. В результаті молекули на поверхні рідини набувають певної потенціальної енергії, яка називається поверхневою енергією. Якщо на рідину не діють зовнішні сили, то значення поверхневої енергії U_п буде мінімальним. Такому значенню U_п відповідає мінімальна площа поверхні рідини. Ось чому краплі рідин намагаються мати форму кульок (мінімальна площа поверхні). Відношення поверхневої енергії U_п ділянки поверхні рідини до площі S цієї ділянки є величина постійна, не залежна від площі S. Ця величина називається КПН і позначається, як вказувалося, літерою σ. σ таким чином, представляє собою питому поверхневу енергію, тобто енергію одиниці площі поверхні рідини: σ = U_п /S (1) Одиниця її виміру:

4.

Силове визначення КПН. Одиниця вимірювання.

Тенденція до руху молекул, що на поверхні рідини в середину рідини під впливом дії на них не скомпенсованих сил взаємодії з молекулами нижніх шарів призводить до того, що поверхня рідини скорочується і знаходиться в стані своєрідного натягу. Сили, які зменшують (скорочують) площу S поверхні плівки називається силами поверхневого натягу. Сила F поверхневого натягу тим більша, чим довша границя (периметр) l плівки: F = σ l, де δ і є КПН. (2), де , що те саме: = = Таким чином, КПН рідини чисельно дорівнює силі поверхневого натягу, що діє на одиницю довжини границі плівки.

5.

Розміщення сили поверхневого натягу

Сила F завжди дотична до поверхні рідини, прикладена до границі обмежуючої поверхні плівки і перпендикулярна донеї.

6.

Формула Лапласа

(3), де Р – тиск газу чи повітря в пухирці чи в бульбашці; σ – КПН; r – радіус пухирця. Вона дає можливості визначити один з цих параметрів, якщо відомі два інші.

7.

Змочування і не змочування

При стиканні рідини з твердими тілами має місце змочування або незмочування їх поверхні. Рідина називається змочуючою по відношенню до твердого тіла, якщо у неї сили взаємодії між власними молекулами менші ніж сили взаємодії між молекулами рідини і твердого тіла. У протилежному випадку рідина називається не- змочуючою.  

8.

Капілярні явища

В тонких трубках (судинах), які ще називають капілярами змочуюча рідина А піднімається вище, а не змочуюча Б – спускається нижче рівня рідини в широкій судині. А Б     h₁

h₂

Рис. 1, А і Б

9.

ПАР (поверхнево-активна речовина)

ПАР – це така добавка до рідини, яка зменшує її поверхневий натяг. Наприклад, білок, мило, спирт зменшують КПН води.

10.

Фізичні фактори, від яких залежить поверхневий натяг рідини

Температура, природа рідини, різноманітні домішки, які збільшують або зменшують КПН.

11.

Методи вимірювання поверхневого натягу рідин

Існують безпосередні (абсолютні) і відносні методи визначення КПН. Перші з них полягають в тому, що визначають певними способами величини F і l, а потім за формулою (2) визначають КПН. Відносні методи полягають в порівнянні параметрів F, l і σ двох різних рідин, одна з яких є еталонною, тобто такою, для якої параметр σ₀ відомий, наприклад, дистильована вода. σ_x = σ₀ (4), де σ _х – КПН досліджуваної рідини F₀ і F_х – сили поверхневого натягу відповідно еталонної і досліджуваної рідин.

12.

Газова емболія

Це явище утворення в судинах організму пухирців повітря або газу. Повітря може попасти в судини при ін’єкціях, під час використання систем, через які вводяться в судини розчини ліків, при пошкодженнях судин під час аварій тощо. Утворення пухирців газу може мати місце при швидкому піднятті з глибини водолаза, різкому піднятті людини(пілота) в повітрі. Емболія є дуже небезпечним явищем, оскільки утворені пухирці можуть зупинити потік крові, що нерідко призводить до паралічу окремих ділянок тіла, органів, і навіть, миттєвої смерті.

4.2. Завдання для самостійної роботи та самоконтролю

Ці завдання сформульовані в теоретичних питаннях (п.5.1.) до заняття на наступній сторінці. Відповіді на поставлені питання знайдете в попередньому параграфі (п.4.1.)

Методичні поради (вказівки) до виконання завдання

Згідно базових питань (завдань) спочатку вивчіть матеріал цієї теми в правій колонці таблиці № 2 (п.4.1). Потім закрийте листом паперу праву колонку і спробуйте коротко письмово відповісти на вказані в лівій колонці базові питання. Після цього порівняйте Ваші відповіді з тими, що були закриті листком в правій частині таблиці. З цього порівняння дізнаєтесь як Ви підготувалися до заняття.

Примітка: Базові питання таблиці № 2 корегують з теоретичними питаннями, що в п. 5.1.

5. САМОСТІЙНА РОБОТА СТУДЕНТІВ

ДО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ № 1

5.1. Теоретичні питання до заняття

5.1.1. Поняття про поверхневий натяг рідин. Пояснити на основі молекулярно-кінетичної теорії.

5.1.2. Як направлені сили поверхневого натягу?

5.1.3. Коефіцієнт поверхневого натягу (КПН), який його фізичний зміст. Одиниці вимірювання.

5.1.4. Дати енергетичне і силове визначення коефіцієнта поверхневого натягу.

5.1.5. Від чого залежить КПН? Пояснити чому.

5.1.6. Що таке поверхнево-активні речовини, який механізм їх впливу на поверхневий натяг рідини?

5.1.7. Використання КПН в медицині.

5.1.8. Капілярні явища в живій і неживій природі.

5.1.9. Пояснити капілярні явища змочування і незмочування.

5.1.10. Газова емболія. Пояснити як вона виникає.

5.1.11. В чому полягають абсолютний та відносний методи визначення

КПН?

5.1.12. Які методи відносного визначення КПН, в чому вони полягають?

5.1.13. В чому суть визначення КПН в лабораторній роботі № 1?

5.1.14. Як виводиться формула для визначення КПН, що застосовується в лабораторній роботі № 1?

5.1.15. Записати формулу Лапласа. Пояснити її фізичний зміст.

5.2. Домашнє завдання

5.2.1. Підготувати протокол Лабораторної роботи № 1 за прийнятою на кафедрі схемою (див. джерело [4], стор.4).

5.2.2. Опис методу і приладу взяти з джерела [4], стор.24.

5.2.3. Вивчити теоретичні питання (п.5.1.).

5.3. Практичні завдання, які виконуються в Лабораторній роботі №1

Завдання №1. Ознайомитись з установкою (приладами) роботи.

Завдання №2. Підготувати установку до роботи, набути навичок вимірювання поверхневої сили F.

Завдання № 3. Визначити сили поверхневого натягу еталонної і досліджуваної рідин і занести їх у таблицю.

Завдання № 4. Провести обробку результатів вимірювань, проаналізувати отримані результати і зробити висновок про дослідження.

5.4. Проведення тестового контролю знань, набутих при вивченні цієї теми

Таблиця № 3

№ з/п	ТЕСТИ (питання)	ВАРІАНТИ ВІДПОВІДЕЙ
1.
2.

Див. додаток № 1 (див. нижче)

АУДИТОРНА РОБОТА (90 хв.)

Порядок проведення заняття по видам роботи і регламенту

1. Вступ ……………………………………………………………. 2 хв.

2. Основна частина ………………………………………………. 88 хв.

а) Перевірка виконання дом. завдання …………………….. 8-10хв.

б) Відповіді на запитання студентів …………...……………. 5-8 хв.

в) Виконання лабораторної роботи ………...…………….. 40-45 хв.

г) Обробка і аналіз отриманих результатів експерименту ….. 20хв.

3. Тестування знань студентів, набутих при вивченні теми ……. 15 хв.

4. Заклична частина ………………………………………….... до 5 хв.

а) Оголошення результатів тестування ……………………….. 4 хв.

б) Завдання до наступного заняття ………………………….. 1 хв.

7. ЛІТЕРАТУРА

Основна:

1. Ремизов А.Н. Курс физики, електроники и кибернетики.М., Высшая школа, 1982

2. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. М., Высшая школа, 1987

3. Ливенцев Н.М. В2-х томах, том 1, Высшая школа, 1978.

4. Дяков В.А. і співавори. Лабораторний практикум з медичної і біологічної фізики. Видавництво Віндержмедуніверситету, 1999.

Додаткова:

1. Эссаулов И.А. и соавт. Руководство к лабораторным работам по мед. и биол. физика.М., Высшая школа, 1987.

2. Чалий О.В. і співавт. Медична і біологічна фізика. Практикум.К., Книга плюс, 2003.

ДОДАТОК № 1

до теми 5.1. (Лабораторна робота №1)

для проведення тестування знань

Таблиця № 3

Дата добавления: 2015-10-28