Реферат пəн : " Медициналық биофизика "

ҚАЗАҚСТАН
-
РЕСЕЙ
МЕДИЦИНАЛЫҚ
УНИВЕРСИТЕТІ
РЕФЕРАТ

Пəн
: “ 

Медициналық
биофизика
”
Тақырыбы
: 
Капиллярлық
құбылыстар
Орындаған
: 107 
А
тобының
студенті
Аманкельдиева
А
.
Тексерген
: 
Өтеуова
У
.
Д
.
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ
1.1 
Капиллярлық
қысым
3
НЕГІЗГІ
БӨЛІМІ
2
.
1
.
Капиллярлық
сіңдіру
5
2.2 
Табиғаттағы
жəне
техникадағы
8
капиллярлық
құбылыстар
2.3
Юнг
пен
Лаплас
теориясы
10
2.4
Сұйықтардың
қасиеттері
.
Беттік
керілу
13
2.5
Плато
тəжірибесі
15

2.6
Сулану
жəне
суланбау
құбылыстары
16
ҚОРЫТЫНДЫ
18
КІРІСПЕ

КАПИЛЛАРЛЫҚ

ҚҰБЫЛЫСТАР
– 
араласпайтын
орталар
шекарасындағы
фазааралық
беттік
керілу
əсерінен
туындайтын
құбылыстар
жиынтығы
; 
əдетте
басқа
сұйықтықпен
, 
газбен
немесе
затпен
шектесетін
олардың
бетінің
қисаюынан
туындаған
сұйықтықтардағы
құбылыстарды
қамтиды
.
паром
. 
Ол
- 
беттік
құбылыстардың
ерекше
жағдайы
.
Ауырлық
күші
болмаған
кезде
сұйықтың
беті
əрқашан
қисық
болады
.
Беттік
керілудің
əсерінен
сұйықтықтың
шектеулі
көлемі
шар
пішінін
алуға
бейім
, 
яғни
мин
.
беті
.
Гравитация
күштері
суретті
айтарлықтай
өзгертеді
.
Салыстырмалы
түрде
төмен
тұтқырлығы
бар
сұйықтық
сұйықтықтың
жеткілікті
үлкен
массасы
мен
үлкен
ауданы
болған
жағдайда
, 
ол
құйылатын
ыдыс
пішінін
жəне
оның
бос
бетін
(
ыдыстың
қабырғаларына
жақын
емес
) 
тез
қабылдайды
. 
бос
беті
іс
жүзінде
тегіс
.
Алайда
, 
сұйықтықтың
массасы
азайған
сайын
, 
беттік
керілудің
рөлі
ауырлық
күшіне
қарағанда
маңыздырақ
болады
.
Мəселен
, 
мысалы
, 
сұйықты
газдағы
(
немесе
сұйықтағы
газды
) 
ұсақтау
кезінде
сфералық
тамшылар
(
көпіршіктер
) 
пайда
болады
.
пішіндер
.
Құрамында
көптеген
тамшылар
немесе
көпіршіктер
(
эмульсиялар
, 
сұйық
аэрозольдар
, 
көбіктер
) 
бар
жүйелердің
қасиеттері
жəне
олардың
пайда
болу
шарттары
негізінен
осы
түзілімдердің
бетінің
қисаюымен
анықталады
.
Олар
сонымен
қатар
бу
конденсациясы
, 
сұйықтықтың
қайнауы
жəне
кристалдануы
кезінде
нуклеацияда
ойнайды
.
Сұйықтық
бетінің
қисаюы
оның
басқа
сұйық
немесе
қатты
заттың
бетімен
əрекеттесу
нəтижесінде
де
болуы
мүмкін
.
Бұл
жағдайда
бұл
беттің
сұйық
сулануының
болуы
немесе
болмауы
маңызды
.
Егер
сулану
орын
алса
, 
яғни
сұйықтың
1 
молекулалары
басқа
сұйықтықтың
(
немесе
газдың
) 2 
молекулаларына
қарағанда
қатты
дененің
3
бетімен
күшті
əрекеттессе
, 
онда
айырмашылықтың
əсерінен
молекула
аралық
əрекеттесу
күштері
, 
сұйықтық
ыдыстың
қабырғасы
бойымен
көтеріледі
жəне
сұйық
бетінің
қатты
денеге
іргелес
бөлігі
қисық
болады
.
Гидростатикалық
сұйықтық
деңгейінің
көтерілуінен
туындаған
қысым

капиллярлық
қысыммен
теңестіріледі
- 
мəні
сұйық
бетінің
жергілікті
3
қисықтығымен
байланысты
қисық
беттің
үстіндегі
жəне
астындағы
қысым
айырмашылығы
.
Егер
сіз
ыдыстың
тегіс
қабырғаларын
сұйықтыққа
жақындатсаңыз
, 
онда
қисықтық
аймақтары
қабаттасып
, 
мениск
пайда
болады
- 
толығымен
қисық
бет
.
4
КАПИЛЛЯРЛЫҚ
 
ҚЫСЫМ
Беттік
(
фазааралық
) 
керілу
күштері
сұйықтың
бетіне
тангенциалды
бағытталғандықтан
, 
соңғысының
қисаюы
сұйықтық
көлемінің
ішіне
бағытталған
компоненттің
пайда
болуына
əкеледі
.
Нəтижесінде
капиллярлық
қысым
пайда
болады
, 
оның
мəні
Dp 
Лаплас
теңдеуі
бойынша
r0 
бетінің
орташа
қисықтық
радиусымен
байланысты
:
Dp = p1 - p2 = 2s12/r0
мұндағы
p1 
жəне
p2 - 1-
сұйықтықтағы
жəне
көршілес
2-
фазадағы
(
газ
немесе
сұйық
) 
қысымдар
, s12 - 
беттік
(
фазааралық
) 
керілу
.
Егер
сұйықтың
беті
ойыс
болса
(r0<0), 
ондағы
қысым
көрші
фазадағы
қысыммен
салыстырғанда
төмендейді
p1 < p2 
жəне
Dp < 0. 
Дөңес
беттер
үшін
(r0 > 0), Dp 
белгісі
. 
кері
.
Капилляр
қабырғалары
сұйықтықпен
суланған
кезде
пайда
болатын
теріс
капиллярлық
қысым
, h 
биіктігі
бар
сұйық
бағананың
салмағы
Dp 
қысым
айырмашылығын
теңестіргенше
сұйықтық
капиллярға
сорылатын
болады
.
Тепе
-
теңдік
жағдайында
капиллярлардың
көтерілу
биіктігі
Юрин
формуласымен
анықталады
:
мұндағы
r1 
жəне
r2 - 
сұйық
1 
жəне
ортаның
2 
тығыздығы
, g - 
ауырлық
күшінің
үдеуі
, r - 
капиллярдың
радиусы
, q - 
сулану
бұрышы
.
Капиллярдың
қабырғаларын
суламайтын
сұйықтықтар
үшін
cos q < 0, 
бұл
капиллярдағы

сұйықтықтың
жазық
бет
деңгейінен
төмен
түсуіне
əкеледі
(h < 0).
өрнектен
a = [2s12/(r1 - r2)g]1/2 
сұйықтың
капиллярлық
тұрақтысының
анықтамасы
шығады
.
Ол
ұзындық
өлшеміне
ие
жəне
Z[a 
сызықтық
өлшемін
сипаттайды
, 
бұл
кезде
капиллярлық
құбылыстар
маңызды
болады
.
Бөлшектердің
жанасу
аймағында
капиллярлық
конденсация
Dp < 0
төмендетілген
қысым
əсерінен
бөлшектердің
жиырылуына
əкеледі
.
Кельвин
теңдеуі
.
Сұйық
бетінің
қисықтығы
сол
температурада
жазық
бет
үстіндегі
ps 
қаныққан
бу
қысымымен
салыстырғанда
оның
үстіндегі
тепе
-
теңдік
бу
қысымының
p 
өзгеруіне
əкеледі
T. 
Бұл
өзгерістер
Кельвин
теңдеуі
арқылы
сипатталады
:
мұндағы
сұйықтың
молярлық
көлемі
, R – 
газ
тұрақтысы
.
Бу
қысымының
төмендеуі
немесе
жоғарылауы
беттің
қисаюының
белгісіне
5
байланысты
: 
дөңес
беттердің
үстінде
(r0 > 0) p > ps;
ойыс
үстінде
(r0 <
0) p < ps. .
Сонымен
, 
тамшылардың
үстінде
бу
қысымы
артады
;
көпіршіктерде
, 
керісінше
, 
ол
төмендейді
.
Кельвин
теңдеуі
негізінде
капиллярлық
конденсация
кезінде
капиллярлардың
немесе
кеуекті
денелердің
толтырылуы
есептеледі
.
Əртүрлі
өлшемдегі
бөлшектер
үшін
немесе
ойыстары
мен
шығыңқы
жерлері
бар
беттік
аймақтар
үшін
p 
мəндері
əртүрлі
болғандықтан
, 
теңдеу
жүйенің
тепе
-
теңдік
күйге
өтуі
кезіндегі
заттардың
тасымалдану
бағытын
да
анықтайды
.
Бұл
, 
атап
айтқанда
, 
салыстырмалы
түрде
үлкен
тамшылардың
немесе
бөлшектердің
кішіректерінің
булануы
(
ерітуі
) 
есебінен
өсетініне
, 
ал
кристалды
емес
денелердің
беткі
бұзылыстарының
шығыңқы
жерлерді
еруіне
жəне
ойпаттардың
жазылуына
байланысты
тегістелетініне
əкеледі
.
Бу
қысымы
мен
ерігіштіктегі
елеулі
айырмашылықтар
тек
жеткілікті
аз
r0 (
су
үшін
, 
мысалы
, r0 [0,1 
мкм
) 
кезінде
болады
.
Сондықтан
Кельвин
теңдеуі
коллоидтық
жүйелер
мен
кеуекті
денелердің
күйін
жəне
олардағы
процестерді
сипаттау
үшін
жиі
қолданылады
.
6
КАПИЛЛЯРЛЫҚ
 
СІҢДІРУ
Ойыс
менисканың
астындағы
қысымның
төмендеуі
сұйықтықтың
қисықтық
радиусы
кішірек
менискаға
қарай
капиллярлық
қозғалысының
себептерінің
бірі
болып
табылады
.
Мұның
ерекше
жағдайы
кеуекті
денелердің
сіңдіруі
болып
табылады
- 
лиофильді
кеуектер
мен
капиллярларға
сұйықтықтардың
өздігінен
сіңуі
.
Көлденең
орналасқан
капиллярдағы
(
немесе
ауырлық
күші
аз
болған
кезде
өте
жұқа
тік
капиллярда
) 
менисктің

қозғалу
жылдамдығы
v 
Пуазейль
теңдеуі
бойынша
анықталады
.
Егер
q 
жанасу
бұрышы
v 
жылдамдыққа
тəуелді
болмаса
, t 
уақыт
ішіндегі
сіңірілген
сұйықтықтың
мөлшерін
мына
қатынас
бойынша
есептеуге
болады
:
l(t) = (rts12cos q/2h)l/2. 
Егер
q v 
функциясы
болса
, 
онда
l 
жəне
v 
күрделірек
тəуелділіктермен
байланысты
.
Ағашты
антисептиктермен
өңдеуде
, 
маталарды
бояуда
, 
кеуекті
тасымалдағыштарға
катализаторларды
қолдануда
, 
тау
жыныстарының
бағалы
компоненттерін
сілтілеу
жəне
диффузиялық
экстракциялауда
жəне
т
.
б
. 
сіңдіру
жылдамдығын
есептеу
үшін
қолданылады
. 
Сіңдіруді
жылдамдату
үшін
беттік
белсенді
заттар
жиі
q 
жанасу
бұрышын
азайту
арқылы
сулануды
жақсартатын
қолданылады
.
Капиллярлық
сіңдіру
нұсқаларының
бірі
- 
бір
сұйықтықты
кеуекті
ортадан
екіншісімен
ығыстыру
, 
ол
біріншімен
араласпайды
жəне
кеуектердің
бетін
жақсырақ
ылғалдандырады
.
Бұл
, 
мысалы
, 
беттік
белсенді
заттардың
сулы
ерітінділері
бар
қабаттардан
қалдық
мұнайды
алу
əдістерінің
жəне
сынапты
порозиметрия
əдістерінің
негізі
.
Физика
-
химиялық
гидродинамикада
компоненттердің
адсорбциясы
мен
диффузиясымен
жүретін
ерітінділердің
кеуектерге
капиллярлық
сіңірілуі
жəне
араласпайтын
сұйықтықтардың
кеуектерден
ығысуы
қарастырылады
.
Сұйықтықтың
сипатталған
тепе
-
теңдік
күйлері
мен
оның
кеуектер
мен
капиллярлардағы
қозғалысымен
қатар
, 
сұйықтың
өте
аз
көлемдерінің
, 
атап
айтқанда
, 
жұқа
қабаттардың
жəне
қабықшалардың
тепе
-
теңдік
күйлерін
де
капиллярлық
құбылыстар
деп
атайды
.
Бұл
капиллярлық
құбылыстарды
көбінесе
II 
типті
капиллярлық
құбылыстар
деп
атайды
.
Олар
, 
мысалы
,
сұйықтықтың
беттік
керілуінің
тамшылардың
радиусына
тəуелділігімен
жəне
сызықтық
керілумен
сипатталады
.
7