№ | Слайд | Текст |
1 |
 |
Задача №8 Сахар и сольВсероссийский турнир юных физиков Докладчик: команда «Кипящий лед», МБОУ СОШ №93, город Барабинск, Новосибирская область 1 |
2 |
 |
Условие задачиЗадача №8. Сахар и соль Если осветить контейнер со слоем раствора сахара, расположенным над слоем раствора соли, то на отброшенной им тени может наблюдаться характерный узор. Исследуйте данное явление и его зависимость от существенных параметров. 2 |
3 |
 |
План работыИзготовить экспериментальную установку; Провести наблюдение за процессом образования узоров; Объяснить явление на основе научной теории; Провести ряд экспериментов, исследуя зависимость явления от различных параметров. 3 |
4 |
 |
Экспериментальная установкаОптическая скамья Воронка Аквариум Стеклянная трубка с иглой 4 |
5 |
 |
Эксперимент №15 |
6 |
 |
Параметры растворовV1 = V2 = 400 мл T1 =T2 = 25 °C mсоли в рассоле = 15г mсахара в сладком растворе = 15г Р соли = 1, 027 г/см3 Р сахара =1, 014 г/см3 6 |
7 |
 |
Эксперимент №1 t=0, h=07 |
8 |
 |
Эксперимент №1 t=10 мин, h=0,2см8 |
9 |
 |
Эксперимент №1 t=30 мин, h=0,7см9 |
10 |
 |
Эксперимент №1 t=60 мин (1ч), h=1,3см10 |
11 |
 |
Эксперимент №1 t=90 мин (1,5ч), h=1,9см11 |
12 |
 |
Эксперимент №1 t=120 мин (2ч), h=2,5см12 |
13 |
 |
Эксперимент №1 t=360мин (6ч), h=5 см13 |
14 |
 |
Физика явления14 |
15 |
 |
Процесс образования пальцевУстойчиво Сахар, ?1 Соль, ?2 ?1 <? 2 Но! Случайная нестабильность отправляет небольшой объем сахара вниз 15 |
16 |
 |
Процесс образования пальцевСахар, ?1 Соль, ?2 16 |
17 |
 |
Процесс образования пальцев?1’ ?1’>?1 ?2’ ?2’<?2 Сахар, ?1 Соль, ?2 17 |
18 |
 |
«Соляно-температурная» системаГорячий рассол Холодная пресная вода Коэффициент теплопроводности больше, по сравнению с коэффициентом диффузии соли: KT/KS = 100. 18 |
19 |
 |
Зависимость ширины пальцев от их длиныТеория (по Штерну) L ? h1/4 , где L – ширина, h – длина Эксперимент 19 |
20 |
 |
Зависимость длины пальцев от времениh ? t2 t2 Теория (по Штерну): L ? t1/2 L ? h1/4 20 |
21 |
 |
Зависимость длины пальцев от времениЭксперимент 21 |
22 |
 |
Зависимость явления от различных параметров22 |
23 |
 |
Скорость диффузии соли зависит от: Температуры Концентрации Высотыслоев 23 |
24 |
 |
Зависимость явления от ТЕМПЕРАТУРЫ РАСТВОРОВ24 |
25 |
 |
Зависимость скорости диффузии от температуры1. 4. 2. 5. 3. Сахар Растворы комнатной температуры Соль Холодный раствор над горячим Сахар Соль Сахар Два горячих раствора Соль Горячий раствор над холодным Сахар Соль Сахар Два холодных раствора Соль 25 |
26 |
 |
Зависимость длины пальцев от времени при изменении температурыРастворы комнатной температуры: T1 = T2 = 25?С Горячие растворы: T1 = T2 = 55?С 26 |
27 |
 |
Зависимость длины пальцев от времени при изменении температурыРастворы комнатной температуры: T1 = T2 = 25?С Холодные растворы: T1 = T2 = 15?С 27 |
28 |
 |
Зависимость длины пальцев от времени при изменении температурыДиффузивная конвекция t1 < t1’ < t2’ < t2 Сахар, t1 Холодный сладкий (менее соленый) слой, t1’ Более теплый соленый слой, t2’ Соль,t2 28 |
29 |
 |
Зависимость длины пальцев от времени при изменении температурыУстойчиво ?1 < ? 2 Сахар, ?1 Соль, ?2 29 |
30 |
 |
Зависимость явления от КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРОВ30 |
31 |
 |
Зависимость скорости диффузии от концентрацииПределы концентрации сахара и соли в растворе: 6 г/л < С < 20 г/л 31 |
32 |
 |
Зависимость скорости диффузии от концентрацииКонцентрация соли зафиксирована на 10 г/л, плотность 1, 07 г/мл Длина солевых пальцев растет быстрее, когда концентрация сахара повышается 32 |
33 |
 |
Зависимость скорости диффузии от концентрацииКонцентрация сахара зафиксирована на 12 г/л, плотность 1,003 Соленые пальцы при повышении концентрации соли увеличиваются в длине медленнее 33 |
34 |
 |
Зависимость явления от ТОЛЩИНЫ СЛОЕВ34 |
35 |
 |
Зависимость скорости диффузии от толщины слоевКонцентрация соли 12 г/л; концентрации сахара 10 г/л Скорость роста солевых пальцев увеличивается, когда толщина слоев уменьшается. 35 |
36 |
 |
Итоги работыОбъяснили механизм образования пальцев на основе научной теории. Экспериментальным путем получили диапазон концентрации сахара и соли в растворах, при которых явление является наблюдаемым. Проследили зависимость длины пальцев от температуры растворов, их концентрации и толщины слоев. Полученные данные сравнивались с теоретическими оценками, предложенными Тернером и Штерном и в большинстве случаев находились в согласии с ними. 36 |
37 |
 |
Благодарю за внимание37 |
«Задача №8 Сахар и соль» |