Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.abitu.ru/en2002/closed/viewwork.html?thesises=169 Дата изменения: Fri May 5 15:24:58 2006 Дата индексирования: Tue Oct 2 03:50:42 2012 Кодировка: koi8-r Поисковые слова: воздушные массы

Общеизвестно, что пузыри являются главными участниками очень важных
технологических процессов и физических явлений:
Флотации (процессе, при котором руда освобождается от пустой породы),
кавитации (процессе появления несплошностей в жидкости вследствие местного
понижения давления; при этом несплошности превращаются в пузырьки, которые,
схлопываясь, могут изъязвлять и разрушать металл, находящийся в жидкости, в
частности гребные винты кораблей), барботажа (продувания сквозь жидкость
газовых пузырьков, поток которых приводит к совершенному перемешиванию
жидкости, а иной раз используется для ее равномерного прогрева), «дыхания»
жидкости и ее кипения, и многих других.
Эти процессы могут быть организованы лучшим образом, а явления использованы
с наибольшим успехом, если будут поняты физические закономерности,
управляющие поведением пузырей.
Недаром Марк Твен говорил: «Мыльный пузырь, пожалуй, самое восхитительное и
самое изысканное явление природы».
В настоящее время большую актуальность приобретает проблема исследования
движения воздушных пузырей в жидкостях, содержащих поверхностно-активные
вещества.
Данная проблема является сравнительно малоисследованной и имеет большое
народнохозяйственное значение. Ее значимость ежегодно повышается в связи с
возрастанием интереса к созданию высокопроизводительных стиральных машин.
Детальному рассмотрению физических процессов, лежащих в основе
движения воздушных пузырьков а также их практическому их применению (в
частности, в стиральных машинах) и посвящена настоящая работа.
В настоящей работе была рассмотрена физика возникновения и движения
воздушных пузырьков в жидкости, содержащей поверхностно-активные вещества.
Представлены формулы, позволяющие производить оценки параметров пузырьков,
включая характерные размеры и скорость движения, а также моделировать их
движение. Все это имеет большое практическое значение. В реферате
представлен обширный материал по современным методам стирки белья в
стиральных машинах известных фирм изготовителей. Были тщательно
проанализированы достоинства воздушно-пузырьковой стирки и предложены
методические рекомендации для усовершенствования стиральных машин. Но
только на этом практическое применение рассмотренного материала не
заканчивается.
Как известно галактическая межзвездная среда сильно неоднородна: есть
плотные холодные молекулярные облака, есть области разреженного горячего
газа. Сложна и структура межзвездного газа в непосредственной солнечной
окрестности (200-300 парсек вокруг нас). В этой области доминирует т.н.
"местная каверна" или "локальный пузырь" (Local Bubble). Это область
разреженного горячего газа неправильной формы. Средний радиус каверны
составляет 100-150 пк.
Локальный пузырь.
Возникает резонный вопрос: как же возник такой пузырь? Наиболее
вероятно, что основной вклад в создание каверны внесли не ветра от молодых
массивных звезд, а недавние (несколько миллионов лет) вспышки сверхновых.
Причем ученые пришли к мысли, что одной-двух сверхновой было бы
недостаточно.
Для получения этих результатов проводились очень сложные вычисления, потому
что нужно учесть не только движение газа, выброшенного после взрывов, но и
его взаимодействие с окружающей неоднородной средой, излучение газа,
которое в свою очередь зависит от химического состава и т.д. и т.п. Задача
о взрыве вообще очень сложна. (Не зря самые мощные компьютеры стоят в
центрах, занятых разработкой нового, в первую очередь термоядерного,
оружия, что позволяет считать новейшие суперкомпьютеры оборудованием,
представляющим стратегический интерес.) А тут произошло несколько взрывов
подряд!!!
Солнечные окрестности в более мелком масштабе, чем на верхнем рисунке.
(рисунок из Астрономической картинки дня 000412).
Как показывают недавние расчеты Смита (R.Smith), Кокса (D.Cox) и Маис-
Апелланица (Maiz-Apellaniz) для образования столь крупной области горячего
газа надо 3-6, а возможно и больше сверхновых. Причем, чтобы картина не
рассеялась к нашему времени, необходимо было взорвать все эти звезды не
более 10 млн. лет назад, а последнюю совсем недавно - менее 1 млн. лет
назад.
Все это довольно странно. С одной стороны темп взрывов в окрестности Солнца
получается несколько выше чем темп образования радиопульсаров в Галактике
(напомним, что основный остатки, образующиеся при взрыве - нейтронные
звезды, а считается, что все почти молодые нейтронные звезды являются
радиопульсарами). С другой - где же нейтронные звезды, возникшие в
результате всех этих взрывов?
МЫЛЬНЫЕ ПУЗЫРИ ПЕРЕРАБАТЫВАЮТ НЕФТЬ.
Чтобы превратить нефть в различные материалы, необходимые человечеству, ее
приходится перерабатывать. Так называемое жидкофазное окисление
углеводородов позволяет превратить нефть в органические кислоты, эфиры,
мономеры. Именно из этих веществ потом получают полимеры, красители,
лекарства и многое другое. Однако такая переработка нефти требует высоких
температур, а значит много энергии, и дорогих катализаторов. Все это долго
и дорого.
А что будет, если в уже очищенную нефть добавить воды и поверхностно
активные вещества, ПАВ, проще говоря, мыло? Такое вещество всегда находятся
на границе между органической и водной средой. Поэтому в нефти образуются
стабильные "мыльные пузыри", наполненные водой. Стенки пузырьков состоят из
молекул ПАВ. Оказалось, что в таких пузырьках, которые ученые назвали
"мицеллами", легко идут химические реакции, которые в обычных условиях
требуют нагрева или высокого давления. Ученые сконструировали такие
"микрореакторы" для окислительной переработки углеводородного сырья. Стенки
микрореакторов построены из ПАВ и соединений переходных металлов.
Интересно, что в этом случае высокая температура не требуется: в мицеллах
стенки подвижные и легко подстраиваются под геометрию реакции. А чтобы
ускорить ее, ученые используют ультразвук.
Таким образом, ученые предложили новый промышленный метод переработки
нефти, который использует низкие температуры и оставляет минимум
нетоксичных отходов.
Все это многократно подчеркивает какое значение имеют воздушные пузыри в
жидкости для развития науки и народного хозяйства.