Міністерство освіти i науки України

Полтавський національний педагогічний університет

імені В.Г. Короленка

Фізико-математичний факультет

Кафедра загальної фізики і математики

Ультразвукове дослідження стисливості кремній – органічних з’єднань

Дипломна кваліфікаційна робота

зі спеціальності 7.04020301 Фізика

Рекомендовано до захисту «____» _____201__р. протокол № ___________________ Зав. кафедри___________________

Виконала: студентV курсу, групи Ф-52 Щербак Олексій Олегович Науковий керівник: Доктор фізико-математичних наук, професор, зав. кафедрою загальної фізики і математики Руденко Олександр Пантелеймонович

Полтава – 2014

Ультразвукове дослідження стисливості кремній – органічних з’єднань

Зміст

ВСТУП……………………………………………………………………..………4

РОЗДІЛ І. В’ЯЗКІСТЬ І РЕОЛОГІЯ. ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ ………….………6

1. Теорія Бачинського………………………………………………...14

2. Теорія Френкеля……………………………………………………16

3. Теорія Андраде……………………………………………………..17

4. Теорія вільного об’єму……………………………………………..18

РОЗДІЛ ІІ. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ УСТАНОВКИ І ТЕОРІЯ ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДІВ………………………………………………………………………..21

2.1. Метод Стокса…………………………………………………………26

2.2. Метод Пуазейля………………………………………………………28

2.3. Капілярний метод дослідження в’язкості…………………………..30

2.4. Визначення густини пікнометричним способом…………………..32

РОЗДІЛ ІІІ. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ГУСТИНИ, В’ЯЗКОСТІ І ШВИДКОСТІ ПОШИРЕННЯ ЗВУКУ……………….….…..36

3.1. Об’єкт дослідження………………………………………………….36

3.2. Результати вимірювання густини і кінематичної в’язкості

ПМС-400………………...……………………………………………...…39

3.3. Результати дослідження швидкості і температурну залежність коефіцієнта пружності…………..……...………………………………...42

ВИСНОВКИ……………………………………………………………………...45

РЕЗЮМЕ…………………………………………………………………………46

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ……………………………………….47

ВСТУП

Актуальність теми: основне завдання молекулярної теорії рідини полягає у встановленні зв’язку між властивостями рідких систем та їх будовою, виявлення молекулярних механізмів та нерівноважних процесів, що протікають у результаті теплового руху. Експериментальні і теоретичні дослідження органічних рідин вздовж кривої рівноваги продовжують залишатися одними із актуальних задач фізики конденсованого стану речовини.

Результати вимірювань фізичних властивостей рідинних систем вздовж кривої рівноваги знаходять своє практичне застосування і продовжують залишатись об’єктом систематичних подальших фундаментальних досліджень, як експериментальних, так і теоретичних.

На даний час ці дослідження досягли значних успіхів завдяки розвитку сучасної флуктуаційної теорії фазових переходів, а також використанню різноманітних сучасних експериментальних методів. Одержані різноманітні рівняння стану рідин як поблизу критичної точки, так і в широкому околі термодинамічних параметрів. Але ці успіхи найчастіше стосуються вивчення рівноважних властивостей рідинних систем.

Експериментальних і теоретичних досліджень рівноважних властивостей рідинних систем, особливо з використанням акустичних методів у широкому діапазоні частот, недостатньо. У той же час методи акустичної спектроскопії дозволяють зареєструвати в системах динамічні процеси в дуже широкому інтервалі частот із характерними часами 1 1с. Це дозволяє при досліджені рідинних систем простежити одночасно процеси, пов’язані із флуктуаційними та молекулярними механізмами. Саме це і зумовлює актуальність проведення експериментальних та теоретичних досліджень рівноважних властивостей органічних рідин за допомогою методів експериментальної спектроскопії у широкому діапазоні температур, тисків і частот.

Мета роботи: встановлення характеру особливостей температурної залежності реологічних та акустичних властивостей кремнійорганічних сполук вздовж кривої рівноваги, виявлення і з’ясування молекулярних та флуктуаційних механізмів релаксаційних процесів, що мають місце у досліджуваній системі вздовж кривої рівноваги.

Для реалізації цієї мети поставлено такі завдання: експериментально дослідити температурну залежність реологічних та акустичних властивостей кремнійорганічних сполук; дослідити коефіцієнт зсувної в’язкості та температурну залежність швидкості поширення звуку; дослідити зв'язок між будовою молекули рідини і кінетичними властивостями рідини.

Предметом дослідження є реологічні і акустичні властивості.

Об’єктом дослідження є виявлення температурної залежності релаксаційних процесів, характер між молекулярною взаємодією та механізмом в’язкої течії.

Методи дослідження: пікнометрія, віскозиметрія, акустична спектроскопія.

Вивчення природи рідкого стану речовини є однією з найбільш актуальних проблем сучасної молекулярної фізики. Велику роль у вивчені фізичних властивостей і станів рідин відіграють експериментальні методи.