Контрольні запитання та завдання

1. Чим обумовлена ​​в'язкість рідини і від яких параметрів вона залежить ?

2. Що таке ідеальна , ньютонівська і неньютонівська рідини?

3. Що таке градієнт швидкості рухомої рідини ? У яких одиницях він вимірюється ?

4. Дайте визначення коефіцієнта в'язкості і вкажіть одиниці його вимірювання .

 5. У чому полягають відмінності стаціонарного і нестаціонарного плину рідин , ламінарної і турбулентної течій ?

 6. Що таке число Рейнольдса і який його фізичний зміст ?

7 . У чому полягає фізичний зміст рівняння нерозривності потоку, рівняння Бернуллі ?

8. Від яких параметрів залежить в'язкість крові ?

9. Як пов'язані між собою об'ємна і лінійна швидкості течії рідин ?

10. Визначити об'ємну і лінійну швидкості течії рідини , якщо діаметр судини 3 см, відносна в'язкість рідини дорівнює 2, щільність 1000 кг/ , число Рейнольдса 3000.

11. Визначити силу, що діє на 100 поверхні дна, якщо швидкість течії води в потоці лінійно зростає від нуля, на дні, до 1

Лабораторна робота №7

Визначення концентрації розчину поляриметричним методом

Мета роботи: вивчити фізичні основи концентраційної поляримерії, здобути навички роботи з поляриметром типу СУ-3, визначити питому постійну обертання і концентрацію розчину оптично активної речовини

Обладнання,прилади та матеріали: цукрометр СУ-3, розчин цукру.

Додаткові теоретичні відомості

Поляриметричними називаються методи, які засновані на вимірюванні кута повороту площини поляризації поляризованої світлової хвилі при проходженні її через оптично активні речовини.

Обертання площини поляризації світлової хвилі при взаємодії її з речовиною пов'язано з наявністю певної асиметрії будови молекули оптично активної речовини або ж з особливостями будови кристалічної решітки (наприклад, кварцу). Величина кута повороту площини поляризації φ залежить від природи речовини (тобто від будови його молекул), від кількості молекул, з якими взаємодіє хвиля на своєму шляху, а також від довжини хвилі у вакуумі.

Кількісно ця залежність для оптично активної речовини виразиться формулою:  = L,

для розчину оптично активної речовини:

 = _oсL ,

де  - кут повороту площини поляризації (град, рад.),  - постійна обертання, L - довжина шляху хвилі в речовині, c - концентрація розчину оптично активної речовини, _o - питома постійна обертання.

Величини  і _o залежать від природи речовини і від частоти світла (або довжини хвилі). Залежність їх від довжини хвилі називається дисперсією оптичної активності (обертальної дисперсією) і визначається законом Біо:

_о  1/² .

Розмірність  і _o залежить від вибору одиниць вимірювання , c, L.

У природі існують оптично активні речовини, як право обертаючі, так і ліво обертаючі. Поляриметричні методи застосовують не тільки для визначення концентрації, але і для вивчення структури біологічних об'єктів. Для проведення поляриметричних досліджень застосовуються прилади, які мають назву поляриметри (цукрометри). Прикладом поляриметра може служити цукрометр СУ-3. Це поляриметр цільового призначення для визначення концентрації сахарози в розчинах.

Принцип роботи цього поляриметра пояснюється на рис 1.

Потік природного світла від лампи (л) через світлофільтр (с/ф) падає на призму поляризатора (П), який являє собою дві схрещені призми Ніколя, які дають поляризоване світло з площинами, що утворюють рівні кути  з головною площиною аналізатора (А) . Далі поляризоване світло проходить через кювету (К), компенсаторний клин (Кл), здатний обертати і вправо, і вліво площини поляризації, аналізатор (А) і потрапляє в окуляр (Ок).

У початковому стані (позиція "а", рис.1) кювета з розчином відсутня, клин знаходиться в нейтральному положенні, і аналізатор однаково пропускає обидві половини потоку в зорову трубу. У цьому стані спостерігається розділене тонкою лінією рівномірно освітлене поле зору окуляра, так як згідно закону Малюса інтенсивності правої і лівої половин поля зору однакові:

I_л = I_п = I_о  cos²

Якщо між поляризатором і аналізатором помістити кювету з речовиною, що обертає площину коливань (поворот на кут ), то рівність кутів між площинами поляризації двох половин світлового потоку і площиною аналізатора порушується, і аналізатор по-різному пропускає ліву і праву частини потоку. Поле зору різко розділяється на дві різно-освітлені половини (I_л > I_п , позиція “b”).

Рис.1. Принцип роботи поляриметра

л - джерело світла, с/ф - світлофільтр, П - поляризатор (схрещені призми Ніколя),

К - кювета з розчином, Кл - ліво-і правообертальні компенсаторний клин,

А - аналізатор, Ок- окуляр поляриметра.

а) вихідне положення, b) обертання площини поляризації (0)

с) компенсація кута повороту площин поляризації

Для вирівнювання освітленості поля зору (позиція "с") необхідно повернути площини поляризації обох половин світлового потоку назад на той же кут(-).

Це здійснюється за допомогою компенсатора, що складається з нерухомого кварцового клина і рухомого, з яким пов'язано переміщення стрілки по шкалі приладу. Переміщенням одного клина відносно іншого можна підібрати необхідну для компенсації кута товщину кварцової пластинки і домогтися рівності освітленості полів зору окуляра, одночасно визначивши і кут обертання площини поляризації .