 |
|
ТРИЗ-задание 32. Мыльные пузыри
Чаще всего мыльные пузыри используются только для развлечений. Какие компоненты делают пузыри «долгоживущими»? Что такое «антипузырь»? Как ведут себя мыльные пузыри на морозе? Можно ли получить твёрдый мыльный пузырь (зимой на улице или дома в холодильнике)? А каково техническое применение мыльных пузырей? Подумайте, где ещё можно использовать мыльные пузыри?
ТРИЗ-задание 33. «Пузырьковые» технологии
Используя поисковые системы в сети Интернет, рассмотрите различные технологии использования пузырьков в технике и быту: флотáция, барботаж, эрлифт, везикулярный процесс, пузырьковая технология струйной печати. Какие достоинства и недостатки имеют пеноматериалы: пенобетон, пенометалл, пеностекло, пенопласт, поролон? Как делают газированную воду, кукурузные палочки, пористый шоколад, пузырьковую плёнку? Что такое пузырьковая панель? Как работает воздушно-пузырьковая стиральная машина? Какой закон в ТРИЗ рекомендует использовать «смесь» вещества с пустотой?
КАПИЛЛЯРЫ
Можно взять такой узкий сосуд (трубка или узкая щель), что искривлённой оказывается вся поверхность жидкости (плоской поверхности нет). Если расстояние между стенками сосуда сравнимо с радиусом кривизны поверхности жидкости, то такие сосуды называются капиллярами, а происходящие в них явления – капиллярными явлениями.
Используем формулу Лапласа для расчёта высоты поднятия жидкости в цилиндрическом капилляре радиусом r (рис. 58).
Если жидкость смачивает капилляр, то образуется вогнутый мениск радиусом R. Из рис. 58 следует, что радиусы r и R связаны формулой r = R cos Q, где Q - краевой угол жидкости.
Силы давления Dр направлены к центру кривизны, т.е. вверх, и жидкость поднимается до высоты h, на которой давление Лапласа уравновешивается гидростатическим давлением:
, 
, 
. (87)
Для полного смачивания (Q = 0, cos Q = 1) получаем:
R= r, 
.
Если жидкость не смачивает капилляр (рис. 59), мениск будет выпуклый, центр кривизны находится внутри жидкости, силы давления Лапласа направлены вниз. Глубину опускания жидкости («отрицательную высоту») находят по тем же формулам. Знак «минус» перед высотой h появляется автоматически, так как косинус тупого угла – отрицателен. Для полного несмачивания Q = p.
Если рассматривать рис. 58 как вид поверхности жидкости между двумя параллельными пластинками, находящимися друг от друга на расстоянии d, то аналогично можно получить формулу для расчёта высоты поднятия жидкости между ними:
