Содержание
Глава 17 Капиллярные явления. Новые источники энергии
Глава 17 Капиллярные явления
Отдельный класс устройств преобразования тепловой энергии среды образуют многочисленные капиллярные машины, производящие работу без затрат топлива. Подобных проектов в истории техники известно великое множество. Сложность в том, что те же силы молекулярного сцепления (смачивание), которые двигают жидкость вверх, наверху «не выпустят ее из своих объятий», поэтому капиллярный двигатель работать не будет без специальных «конструктивных хитростей».
Один из известных авторов в данной области, И.И. Эльшанский писал: «Ломоносов посвятил немало времени изучению явлений молекулярного сцепления и капиллярности. Растения без них не могли бы существовать. Как бы иначе поднималась влага по стволам и стеблям растений? Но, с другой стороны, по данным М. В. Ломоносова, вода по самому тончайшему капилляру поднимается максимум на десятки миллиметров. А деревья достигают высоты десятков метров! Если, как принято считать, влага самопроизвольно «перетекает» из одного капилляра древесных волокон в другой, почему не допустить, что капиллярный вечный двигатель возможен? Пояснения, что влага в растениях поднимается за счет корневого давления, вряд ли можно считать убедительными. Так где же истина?» (журнал «Новая энергетика», № 14, 2003 год.
На рис. 224 показан пример такого преобразователя энергии, изобретение Александра Родионова (г. Малоярославец, Россия).
Рис. 224. Капиллярная машина
Суть его изобретения в том, что «согласно законам Ньютона и Жюрена жидкость по капиллярам поднимается вверх и, истекая вниз, при этом, она вращает колесо».
Эльшанский обращает внимание на важные детали конструирования таких машин: «Однажды при сборке очередного прибора у меня не оказалось двух одинаковых стеклянных трубок. Пришлось вставить одну трубку из прозрачного полиэтилена. Но, сколько ни старался, вода в сообщающихся сосудах не устанавливалась на одинаковом уровне. В стеклянной трубке он постоянно был более высоким. Вообще-то иначе и быть не может, но все же не следует ли в закон о сообщающихся сосудах ввести слова: «изготовленных из одинаково смачиваемого материала»?
Вывод: при изготовлении капиллярных трубок, материал трубки может быть составной, с разным коэффициентом смачивания. В таком случае, создаются разные условия для «входа» жидкости в трубку, и для ее выхода. Фактически, как мы и рассматривали в начале книги условия работоспособности таких машин, необходимо сконструировать две различные физические системы, и организовать между ними связь.
Другой важный аспект, который предлагает Эльшанский для изучения, состоит в создании эффекта испарения. Именно испарение на верхнем конце капилляра создает в нем разряжение, и заставляет воду подниматься на десятки метров в стволе дерева. Он пишет: «Вероятно, ошибка Родионова и других авторов капиллярных двигателей в том, что они пытались добиться излияния воды из капилляра. А если ее не изливать, а испарять, как это происходит в почве и в растениях, тогда, вероятно, вечный двигатель заработает». В растениях, влага испаряется через поверхность листа.
Устройство Эльшанского признали изобретением, правда, назвали его не «вечный двигатель», как он предлагал, а «тепловой двигатель» (авторское свидетельство СССР № 1455040), рис. 225. Справа на рис. 225, показано устройство, в котором автор предложил применить натуральные капиллярные волокна растений для подъема жидкости и вращения ротора электрогенератора.
Рис. 225. «Испарительные» капиллярные двигатели Эльшанского
Интересный пример простого устройства предложил в 1970 году Лазарев из Новосибирска. Устройство назвали «кольцар Лазарева», поскольку в нем «закольцован» процесс испарения и циркуляции жидкости. При этом, в верхней части можно поставить небольшую турбинку или колесо с лопастями, для демонстрации того, что падающие капли воды могут производить полезную работу. Схема показана на рис. 226.
Рис. 226. Кольцар Лазарева – фонтан Кулибина
Отметим, что аналогичный «вечный фонтан» работает в часах Кулибина, уже более 200 лет (читайте журнал «Изобретатель и Рационализатор», № 11, 2001 год).
Рассмотрим современную схему конструкции, рис. 226. В качестве пористой перегородки, Лазарев использовал пористую керамику, но также вполне подходит древесина (волокна надо использовать вертикально) из лиственных пород. Хвойная древесина смолистая, поэтому хуже смачивается. Толщина пористой перегородки может быть минимальной, достаточной для прочности конструкции. Перегородка должна быть герметично приклеена к корпусу. Корпус – обычная пластиковая бутылка.
Трубка может быть пластиковая, диаметр 3–5 мм. Рабочая жидкость – бензин, или другая легко-испаряемая при комнатной температуре жидкость. Корпус должен быть герметично закрыт.
Принцип работы основан на том, что испаряемая перегородкой жидкость (в нижней части устройства) постепенно конденсируется под действием гравитации. Молекулы сами собой опускаются вниз, и переходят в жидкое состояние вещества. Поперек перегородки должен образоваться температурный градиент. Один из исследователей данного направления, И.А.Прохоров, предложил усилить эффект, поставив поперек перегородки несколько металлических болтов (их крепление тоже надо сделать на герметик), так как теплопроводность металла намного выше, чем у дерева. Перенос тепла усилит эффект испарения.
В общем, «игрушка» интересная, хотя до практически полезных мощностей ее трудно развить. Польза от нее может быть «психологическая», для убеждения «аудитории» в реальности работоспособности монотермического двигателя, поглощающего тепловую энергию среды, без использования двух источников температур. Данная машина способна работать годами, при условии качественного исполнения ее деталей. Масштабный проект может быть интересен, хотя вырабатывать значительную мощность в роторе электрогенератора сможет машина очень больших размеров.
Глава 11. Суд
Глава 11. Суд
Суд как суд. Обычный советский. Всё было предрешено заранее. После двух заседаний в июне 1986 г. МВТС под председательством академика А. П. Александрова, где доминировали работники Министерства среднего машиностроения — авторы проекта реактора, была объявлена
Глава 6
Глава 6
ВСТУПЛЕНИЕВ СУДЬБУШТУРМПеред боевым командиром, лишившимся возможности продолжать службу не только на подводных лодках, но и на надводных военных кораблях, было два проторенных пути. Первый — продолжать службу в штабах или управлениях. Второй путь —
Глава 1
Глава 1
ВОЗВРАЩЕНИЕВЫ ВЕРИТЕ?!Чудеса случаются во все времена. После томительных трех лет подозрений и недоверия — реабилитация.Наступила тяжелая, странная пора. Тысяча дней прокатились через жизнь Берга, и каждый день разрывал его душу и сердце. Волны раздирающих мозг
Глава 2
Глава 2
НА ПЕРЕДОВОЙПЕРЕЛОМ1943 год начинался в новых условиях. Потери немцев под Сталинградом: 175 тысяч убитых и 137 тысяч пленных, 23 дивизии в окружении — эти цифры потрясли весь мир. Громадный успех менял всю обстановку на фронтах. Оживились даже союзники. Италия
Глава 3
Глава 3
СЛОЖНЫЙФАРВАТЕРС МЕРТВОЙ ТОЧКИКак будет развиваться дальше эта необычная и обыденная история? История, так похожая на те, что разыгрываются вокруг нас и с нами в повседневной и всегда такой неповторимой жизни. События в личной жизни Берга назревали.В наркомате
Глава 4
Глава 4
КОНЕЦ!9 МАЯЕще один год позади. Встреча нового, 1945 года в стране прошла спокойно. Наши войска уже дрались близ Будапешта, и каждый день ожидалось сообщение о его взятии. Союзники, увы, не очень старались, и немцы их изрядно поколачивали. Но теперь развязка близилась,
Глава 2
Глава 2
ПАРАЛЛЕЛИУГЛУБЛЯЮТСЯЧЕМ НЕ ГОЛЕМ!Когда советские кибернетики перестали тратить часть усилий на споры, а сосредоточились на своих прямых обязанностях, их детища — кибернетические машины начали делать быстрые успехи.Электронные машины взбираются все выше по
Глава 3
Глава 3
БЕЛЫЙ ФЕРЗЬ ПОКИНУЛ СТОЯНКУПЕРВАЯ ДУЭЛЬПостепенно пришло время, когда сообщения об успехах советских кибернетических машин перестали восприниматься как нездоровая сенсация. Они сделались вестниками будней. Но удивлять людей ЭВМ продолжали — у них в запасе было
Глава 4
Глава 4
ВСТРЕЧА НА ВЕРШИНЕРОЗЫ И РЫБАЧитаешь «Проблемные записки», и бросается в глаза органическое переплетение многочисленных научных направлений, тесное содружество разных секций. Секция бионики, например, изучает живые организмы с целью перенесения в технику
Глава 5
Глава 5
САМЫЙ СЧАСТЛИВЫЙ ДЕНЬПРАВЫ ЛИ ЙОГИ!Мальчишка, чтобы сделать снежную бабу, скатал в ладонях маленький комок снега, бросил его на землю, покатил, и комочек стал расти, наслаиваясь новыми снежными пластами. Катить его труднее и труднее… Мальчишка вытирает варежкой
Глава 1
Глава 1
КАК СТАТЬ ЭЙНШТЕЙНОМ!НЕ ПОПРОБОВАТЬ ЛИ ГНИЛЫХ ЯБЛОК?Я приоткрыла дверь и, стараясь не привлекать к себе внимания, тихонько присела на свободный стул. В небольшой комнате за Т-образным столом сидело человек двадцать. Впрочем, я не успела ни сосчитать присутствующих,
Глава 2
Глава 2
ТРАГЕДИЯ СОРОКОНОЖКИОГОНЬ!Не считаясь с тем, что теории мышления еще не существует, Берг поставил перед советскими кибернетиками заманчивую и весьма принципиальную задачу — научиться составлять алгоритм для обучающей машины, не ожидая рождения теории
Глава 1
Глава 1
КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСОБЕННОСТИ
Более ста лет назад (илл. 1), в 1887 году в Москве на русском языке вышла книга В.В. Гринера «Ружьё». Есть там упоминание и о ружьях с односпусковым механизмом. В то далёкое время автор уже пишет, что, по его мнению, ружьё будущего будет
2.6. ОТКРЫТИЕ ЯВЛЕНИЯ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСТВА И УСТАНОВЛЕНИЕ ЗАКОНОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
2. 6. ОТКРЫТИЕ ЯВЛЕНИЯ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСТВА И УСТАНОВЛЕНИЕ ЗАКОНОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
Дальнейшее изучение явлений электричества и магнетизма привело к открытию новых фактов [1.4–1.6].В 1821 г. профессор Берлинского университета Томас Иоганн Зеебек (1770–1831 гг.), занимаясь
2.7. ОТКРЫТИЕ ЯВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ
2.7. ОТКРЫТИЕ ЯВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ
Большой вклад в современную электротехнику сделал английский ученый Майкл Фарадей, труды которого, в свою очередь, были подготовлены предшествовавшими работами по изучению электрических и магнитных явлений [1.1; 1.6; 2.6].Есть
Читателю, вероятно, приходилось наблюдать, как намокает полотенце, забытое на краю наполненной водой ванны. Происходит это оттого, что вода под действием так называемого капиллярного притяжения, пропитывая ткань, начинает подниматься вверх. Ряд изобретателей усмотрели в этом явлении возможность построения вечного двигателя. Но прежде чем рассказать об этих изобретениях, я хотел бы рассмотреть несколько весьма своеобразных схем гидростатических вечных двигателей.
Гидростатический парадокс, который заключается в том, что очень малое количество жидкости уравновешивает очень большое ее количество, неоднократно предлагался в качестве способа построения очередного перпетуум-мобиле. Устройство, описанное физиком Дени Папеном (1647-1712) в «Философикэл транзекшнс» за 1685 год, по существу ничем не отличается от схемы вечного двигателя, приведенной на рис. 26. Изображенный на рисунке кубок может быть сделан из любого материала, но лучше всего, если он выдут из стекла. Ножка кубка имеет форму сужающейся полой трубки, которая загибается кверху и открытым своим концом нависает над кубком. Гипотеза изобретателя, конечно «же наивная с нашей точки зрения, состоит в следующем. Площадь поперечного сечения кубка в любой его плоскости больше площади поперечного сечения трубки. Поэтому под действием силы, создаваемой жидкостью в кубке, последняя будет передавливаться в полую трубку; гидростатическое равновесие в конце концов нарушится и жидкость будет выливаться обратно в кубок. Автор проекта искренне верил в то, что, однажды начавшись, такой круговорот воды никогда не остановится
Неудачи очень многих авторов проектов перпетуум-мобиле можно объяснить слабой научной подготовкой, а иногда и отсутствием элементарных знаний по физике. Этого, однако, никак нельзя сказать о знаменитом математике и философе Иоганне Бернулли (1667-1748), который также пытался создать вечно действующее устройство.
«Прежде всего сформулируем следующие условия:
Конструкция устройства. Приняв во внимание сформулированные выше условия, я предложил следующий проект вечного двигателя. Возьмем две любые порции разноплотных жидкостей (для определенности — равных объемов) и наполним ими сосуд ACDB до уровня А. Пусть отношение плотностей этих жидкостей будет выражаться отношением G/L. Возьмем затем открытую с обоих концов трубку ЕЕ такой длины, что AC/EF > 2L/G+L. Закроем нижнее отверстие F трубки фильтром или каким-либо материалом, отделяющим более легкую жидкость от более тяжелой (см. условие 5). Установим подготовленную таким образом трубку на дно сосуда. Я утверждаю, что жидкость будет непрерывно проходить через фильтр в отверстии F трубки и выливаться через ее край Е обратно в сосуд. Доказательство. Согласно конструкции устройства отверстие F закрыто фильтром, который отделяет более легкую жидкость от более тяжелой. Поэтому при погружении трубки в сосуд более легкая жидкость должна через фильтр подняться вверх. Уровень жидкости в трубке при этом превысит уровень жидкости в сосуде (см. условие 2) и будет повышаться до тех пор, пока не будет достигнуто равенство AC/EF=2L/G+L. Но поскольку конструкция устройства выполнена так, что AC/EF > 2L/G+L, более легкая жидкость непременно должна стекать в сосуд и вновь смешиваться там с более тяжелой жидкостью. Затем она вновь будет просачиваться через фильтр, подымать уровень жидкости в трубке и вновь возвращаться в сосуд. Таким образом движение жидкости будет длиться вечно»;
В отличие от Бернулли, верившего в возможность создания перпетуум-мобиле на основе различия плотностей жидкостей, Роберт Бойль (1627-1691) был убежден, что ключом к решению проблемы вечного движения являются капиллярные силы. Он считал, что некоторые явления природы могут быть объяснены исключительно действием этих сил. Размышления Бойля о капиллярных силах появились сперва в журнале «Атлас», а затем в 1827 году были перепечатаны журналом «Микэникс мэгэзин». «В природе постоянно имеет место огромное количество явлений, которые заставляют думать, что источником, дающим начало ручьям и рекам на вершинах и склонах гор, является возникающее под действием капиллярных сил скопление воды на возвышениях земного рельефа. Эти капиллярные силы действуют в больших скоплениях пористого материала или слоистых веществ».
В основу вечного двигателя, предложенного сэром Уильямом Конгревом (1772-1828), также положено капиллярное притяжение. Сэр Уильям, политический деятель и инженер, изобретатель названной его именем ракеты, занимался проблемой вечного движения в 1827 году, набираясь сил после изнурительной болезни. Рис. 29. Это устройство с цепью из губок изобрёл около 1870 года Уильям Чейпер из Филадельфии. Правая половина замкнутой цепи находится в баке с водой. Предполагается, что трение губок о дно бака отсутствует.
В его механизме использовалась соответствующим образом измененная идея Стевина о наклонных плоскостях. В углах вертикально расположенной рамы, имеющей форму прямоугольного треугольника с одним из катетов в основании, на горизонтальных осях установлены три ролика. На ролики насажен ремень, к которому прикреплены губки, а поверх губок надета цепь с равномерно распределенными грузами. Нижняя часть устройства погружена в воду на такую глубину, что губки, находящиеся между нижними роликами, оказываются под водой. Под действием капиллярных явлений в губках ремень должен вращаться в направлении против часовой стрелки. На вертикальном участке замкнутого треугольного контура цепь с грузами не оказывает действия на губки, которые удерживают впитанную ими ранее воду. В то же время губки, находящиеся на наклонном участке рамы, сжимаются под действием грузов и отдают воду. Таким образом, губки вертикального участка имеют больший вес и тянут всю цепь вниз. Этим и обеспечивается непрерывное движение в устройстве.
Сэр Уильям произвел расчет количества работы, которую можно, как он думал, получить с помощью его машины. Согласно подсчетам, хорошая губка способна впи- тать такое количество воды, что уровень последней понизится на один дюйм. При толщине ремня с губками в один фут и ширине в шесть футов площадь оказавшейся под водой части устройства составит 864 квадратных дюйма. Следовательно, общий вес воды, поднятой под действием капиллярных сил, достигнет тридцати фунтов.
Рис. 33. В отличие от большинства изобретателей конца XIX века, экспериментировавших с воздухом, нагнетаемым в резервуар с водой, автор этого проекта попытался создать вечный двигатель, используя идеи XVIII века. Он обратился к традиционным элементам — водяному колесу, насосу и кривошипу. Торжество изобретателя было столь же недолгим, сколь и пребывание воды в коллекторе этого «вечного» двигателя. Хотя Конгреву удалось запатентовать устройства, он так и не смог переубедить своих критиков, утверждавших, что «вечный двигатель» не сдвинется с места.
Рис. 34. В 1865 году швейцарец Герман Леонард изобрел этот «поплавковый» мотор, столь же простой, сколь и нереализуемый. В 1825 году журнал «Микэникс мэгэзин» поместил на своих страницах описание весьма замысловатого, но, тем не менее, совершенно неосуществимого устройства.
Описание рисунка. Левое колено прибора 1 наполнено водой до отметки А; Клапаны 2 и 3 открываются только вверх; правое колено 4 заполнено по всей длине воздухом: клапаны 5, 6 открываются только вниз. Предполагается, что весь аппарат воздухо- и водонепроницаем. Кружки 7 схема изображают полые шары, которые могут погружаться в воду на четверть своего объема. Вес трех шаров, помещенных в правом колене над четвертым шаром, удерживает последний у самой поверхности воды В. Добавление еще одного шара в правое колено вытеснит нижний шар к основанию левого колена С, в результате чего он начнет подниматься. Таким образом все устройство приходит в движение. Шар 8, поднимающийся вверх по левому колену, доходит до клапана 3, ударяется в него и за счет выталкивающей силы воды открывает его, проходя выше по колену. После прохода шара клапан 3 с помощью соответствующих грузов и пружин закрывается. Дойдя до следующего клапана 2, шар сходным образом проходит и через него и устремляется еще выше. Достигнув точки А, шар 8 всплывает на поверхность воды на три четверти своего объема. Следующий шар, поднимающийся по левому колену следом за шаром 8, полностью вытеснит его из воды. Проходя мимо точки D, шар 8 попадает в правое колено (заполненное воздухом) и падает на клапан 5, который под действием удара открывается и пропускает шар ниже по колену. После этого клапан закроется с помощью пружин и грузов. Далее шар 8 будет катиться по изогнутой части правого колена прибора к клапану 6, который преодолевается уже описанным способом. Изгиб позволяет увеличить время движения шаров по правому колену и делает более наглядными происходящие в приборе процессы. Затем, упав на четыре шара, находящиеся в нижней части правого колена, шар 8 заставляет самый нижний из них сместиться к точке С. На этом цикл работы заканчивается». Рис. 36. Джон Сатклифф из Хантсвилла, штат Миссури, получил патент на «поплавковый» мотор в 1882 году. Мехи приводились в действие кривошипом и поджимались тяжелым шаром L. Они нагнетали воздух в резиновый пузырь, когда последний находился под водой. Рис. 37. Все это тяжеловесное описание не оставляет читателю никаких сомнений в том, что автор проекта был не только человеком, далеким от практики, но и в том, что он имел совершенно нелепые представления о физических свойствах воды и воздуха. Как можно было ожидать, чтобы полый шар — «в одну четверть веса воды» — проходил через изогнутую трубку или открывал клапаны в левом колене, преодолевая давление на них столба воды!
Описанная схема практически неработоспособна, поскольку основывается на совершенно невыполнимых условиях взаимодействия ее элементов. В частности, вечному движению здесь препятствуют значительные силы трения, возникающие при контакте веревки с сужающимся концом трубки (не говоря уже о трении в подшипниках блока). Понятно, что, для того чтобы воспрепятствовать утечке жидкости из трубки, сужающийся конец последней должен оказывать определенное давление на веревку. Если попытаться увеличить «мощность на поднимание», удлинив прямую часть трубки, то увеличится объем и вес воды, а значит, возрастет вероятность ее утечки из конусообразного сужения. В свою очередь, это вызовет необходимость еще туже зажать веревку в конце трубки, увеличив тем самым трение между веревкой и трубкой… Коэффициент полезного действия такого устройства будет значительно меньше единицы, а ведь вечное движение возможно лишь тогда, когда этот коэффициент, напротив, больше единицы.
1 Пинта(англ.) = 0.57 литра, 1 унция = 28,35 миллилитра. — Прим. ред. |
Области применения капиллярных методов контроля
Капиллярный метод выявляет только дефекты, имеющие выход на поверхность детали. Если дефект будет неглубоким, то пенетрант не будет задерживаться и будет вымываться из дефекта и такой дефект нельзя обнаружить капиллярным методом. Чтобы работал капиллярный метод, надо чтобы глубина дефекта не менее чем в 10 раз превосходила раскрытие дефекта.
Капиллярным методом можно контролировать детали из любых конструкционных материалов: чёрных и цветных металлов (магнитных и немагнитных), пластмасс, стекла и керамики. Но! Незаменимая область применения капиллярных методов – контроль изделий из немагнитных, неметаллических, композиционных и других перспективных материалов, где капиллярный метод является одним из немногих, а зачастую и единственным.
Капиллярные методы позволяют контролировать объекты любых форм и размеров, начиная от корпуса ракеты и кончая миниатюрной лопаткой турбореактивного двигателя, которые имеют очень сложную форму и выполнены из немагнитных материалов. И только капиллярные методы обеспечивают полный контроль всей поверхности лопатки, гарантируя безопасную работу авиадвигателя и всего летательного аппарата.
В настоящее время уже разработаны методы капиллярного контроля пористых изделий и материалов, например, таких перспективных материалов, как керамические изделия, находящие все большее применение в машиностроении, автомобильной промышленности, медицине.
Важным достоинством капиллярного метода, особенно люминесцентного, является высокая чувствительность — 0,1 мкм. С помощью капиллярного метода выявляются сварочные, термические, шлифовочные, усталостные, деформационные трещины, пористость, трещины на фоне пористости и т.п. Основными объектами контроля являются ответственные детали массового производства, особенно сложной формы, такие как лопатки турбин, крепеж, литье, детали корпусов и элементов систем управления из легких сплавов и аналогичные детали энергетических и транспортных машин из коррозионно-стойких немагнитных никелевых и титановых, а также других термостойких сплавов.
Важно, что капиллярный метод используется не только при контроле качества деталей при их изготовлении в цехах завода и лабораториях. Он применяется широко и в полевых условиях при необходимости технического обследования таких сооружений, как мосты, грузоподъемные краны, трубопроводы и сосуды под давлением и других сложных технических объектов. Ведь весь комплект необходимых материалов для цветного капиллярного контроля размещается в небольшой переносной сумке.
Можно контролировать и внутренние поверхности труб, отверстий, пазов, но на глубину не больше диаметра трубы, отверстия или ширины паза. При использовании роботов и волоконной оптики капиллярный метод доступен для неразрушающего контроля внутренних полостей большой протяженности.
Авторитет капиллярного контроля ощутимо подняла аэрозольная упаковка дефектоскопических материалов. Аэрозольные баллончики сделали капиллярный контроль портативным и мобильным. Такие баллончики удобны, когда объектом контроля является не все изделие, а лишь отдельные участки поверхности, в труднодоступных местах, в случае применения на открытом воздухе. Пенетрант, содержащийся в баллончике, имеет гарантированное качество и может использоваться без дополнительной проверки. Баллончики экономичны, компактны, имеют небольшой вес и легко удерживаются в одной руке.
Постоянно расширяется температурный диапазон капиллярного метода. Образцы отечественных наборов российского производства допускают применение (от –40 °С до +100 °С), фирма Неlling предлагает наборы до +175 °С, а ВYCOSIN до +200 °С.
Универсальность капиллярного метода позволяет его использовать в самых различных областях машиностроения: от общего до атомного и космического, на транспорте (авиационный, железнодорожный, морского и др.), в химической и нефтеперерабатывающей отраслях, при транспортировке нефти и газа и множестве других.
Широка номенклатура деталей авиационной техники, контролируемых капиллярным методом: рабочие лопатки, диски тяговых двигателей и компрессоров, силовые шпангоуты, стрингеры, лонжероны, лопасти воздушных винтов самолётов и вертолётов, стойки и колёса шасси и др.
Для капиллярного контроля элементов ракет и управляемых снарядов из-за опасности контакта жидкого кислорода с индикаторной жидкостью на нефтепродуктах используются специальные пенетранты на водной основе.
Для нефтеперерабатывающих и химических предприятий методы капиллярной дефектоскопии применяются для контроля наличия коррозии деталей под воздействием хлоридов, для контроля дефектов в резервуарах и сварных швах трубопроводов.
Главные недостатки капиллярного неразрушающего контроля:
- большая трудоёмкость и многооперационность;
- сравнительно большая доля ручного труда;
- трудно поддается автоматизации;
- некоторые дефектоскопические материалы токсичны и пожароопасны;
- ультрафиолетовое облучение влияет на здоровье дефектоскописта;
- большая продолжительность всего процесса контроля;
- чувствительность к точности выполнения технологических операций;
- результаты контроля во многом зависят от квалификации дефектоскописта, его самочувствия в момент контроля, а также его добросовестности;
- переработка отходов капиллярного контроля при его массовом применении требует проведения специальных мероприятий по пожарной безопасности и охране окружающей среды.
Процесс развития капиллярных методов контроля в настоящее время связан прежде всего с ликвидацией указанных выше недостатков. Выпуск новых малотоксичных, пожаробезопасных и экологически чистых дефектоскопических материалов, автоматизация контроля и оценка его результатов с помощью современной вычислительной и телевизионной техники, сделают его еще более привлекательным.
Отдельно следует упомянуть, что капиллярный контроль может входить в состав комплекса методов (капиллярный, ультразвуковой, вихретоковый), которые применяются для критичных деталей, например, лопатки турбин отдельных видов газотурбинных двигателей.
САМАЯ «МАЛАЯ ТЕХНИКА» ДЛЯ КУХНИ
Любая привычная домашняя утварь, даже такая незаметная, как хозяйственная тряпка, таит в себе немало занятного и неведомого. Писал же гениальный сказочник Андерсен увлекательные истории о штопальной игле, калошах, бутылочном горлышке, красных башмаках, воротничке, пере и чернильнице, старом чайнике и многих других удивительных вещах. И были это не сказки, а чистая правда. Давайте и мы поговорим о вроде бы незначительных пустяках, предметах быта, которым не принято уделять серьезного внимания (но попробуйте без них обойтись!).
«ВЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ»
Наука и жизнь // Иллюстрации
Неосуществимый «вечный двигатель» из книги Я. И. Перельмана «Занимательная физика».
Ткани, в капиллярах которых образуются вогнутые мениски, хорошо впитывают влагу, так как давление на искривленную книзу поверхность оказывается меньше, чем на плоскую и выпуклую.
Мягкие и эластичные салфетки из вискозы и полиэстра. Предназначены для влажной и сухой уборки.
Губчатые салфетки из целлюлозы и хлопка хорошо впитывают жидкость, не оставляют ворсинок на очищаемой поверхности и долго служат (выдерживают 25 стирок при температуре 60о С).
Губка для мытья ванны, кафеля, сантехники. Изготовлена из поролона, чистящий слой (более жесткий) — из нейлонового волокна.
Тряпка с отличными впитывающими свойствами для полов всех видов.
Швабра-моп с ручкой и ведро с насадкой для выжимания швабры.
‹
›
Открыть в полном размере
Странно, что мы никогда не удивляемся такому простому домашнему «инвентарю», как кухонная тряпка. Вот на клеенке блестит небольшая лужица. Накрываем ее тряпкой — и лужицы как не бывало. Но с какой стати вода, которая всегда течет сверху вниз, переместилась, вопреки закону тяготения, вопреки нашему житейскому опыту, снизу вверх и собралась в тряпке? Оказывается, тряпка действует, как насос. Но где же источник энергии, питающий его?
Вот мы и договорились до того, что обыкновенная хозяйственная тряпка — это «вечный двигатель». И действительно, на таком принципе был основан один известный, но недействующий проект «вечного двигателя», о котором писал Я. И. Перельман в книге «Занимательная физика». Суть этого проекта в том, что вода, налитая в нижний сосуд, должна подниматься с помощью фитилей сначала в верхний сосуд, затем по другим фитилям — еще выше, а уже оттуда — по желобу стекать на лопатки водяного колеса и вращать его. Но она не стекает! Двигатель не действует.
А тряпка отлично действует и представляет собой пример самого распространенного применения капиллярных явлений. Дело в том, что между тончайшими волокнами ткани есть множество очень узких каналов — капилляров. Если молекулы вещества, из которого состоят волокна, имеют достаточно большие силы сцепления с молекулами жидкости, то поверхностное натяжение образует в капиллярах вогнутые мениски (так называется искривленная внутрь поверхность жидкости). Давление на искривленную книзу поверхность меньше, чем на плоскую, и жидкость в капиллярах поднимается вверх, пока разность давлений не уравновесится. Чем тоньше капилляры, тем выше поднимается по ним влага. Вот и нашелся источник энергии, питающий наш «вечный двигатель». Правда, вечным он быть не может: чтобы тряпка постоянно работала капиллярным насосом, надо время от времени ее отжимать.
КАПИЛЛЯРНЫЙ НАСОС В ДОМАШНЕМ ХОЗЯЙСТВЕ
Из понимания, что кухонная тряпка — это капиллярный насос, можно извлечь полезные знания, пригодные для домашнего хозяйства. Запомните: тряпка для мытья должна быть мягкой и рыхлой, из хлопчатобумажных или льняных волокон. Их поверхность хорошо смачивается водой, и в капиллярах образуются вогнутые мениски. Кстати, в старину наряду с тряпками пользовались морскими губками. Тела этих многоклеточных животных пронизаны множеством тонких сосудов. После обработки в кипятке они превращаются в полые капиллярные ходы. От того времени, когда казалось, что богатства природы бесконечны, осталось выражение: «впитывает, как губка».
Давно налажен выпуск искусственных губок из полимерных материалов. Но широко распространенный у нас поролон, хотя и имеет пористую структуру, на роль губки не годится: его молекулы плохо сцепляются с молекулами воды. Специально разработаны другие синтетические материалы, лишенные этого недостатка. Из них и делают искусственные губки для домашнего хозяйства.
Хорошо служит и такой природный материал, как замша — особым образом обработанная кожа. Она вся пронизана множеством мелких каналов. Замшей удобно мыть окна, кафель и другие гладкие поверхности. В отличие от тряпки она совсем не оставляет волокон. Привлекательны симпатичные замшевые, размером с ладонь, подушечки для мытья окон, зеркал, стекол в шкафах и кафеля. Чтобы такая подушечка удерживала в себе больше влаги и чтобы ее было удобно держать в руке, ее наполняют мягким пористым полимером.
Как вы считаете, какой тряпкой лучше вытирать мокрое — сухой или влажной? Логика подсказывает, что сухой, житейский опыт говорит: влажной, хотя это и непонятно. Теперь-то, когда мы разобрались с капиллярами, все становится ясным. Тряпку лучше сначала обильно намочить, чтобы все ее капилляры наполнились водой, а потом хорошенько отжать — и капилляры со стенками, покрытыми тончайшей водяной пленкой, готовы к работе. А мы-то удивлялись, почему сухая тряпка так медленно впитывает, долго размазывает лужу.
На роль тряпки для мытья не годится ни шерсть, ни синтетика. Молекулы их веществ не связываются с водой, и в капиллярах образуются выпуклые поверхностные мениски. На них давление повышенное, и жидкость в капиллярах находится даже ниже уровня воды, которую требуется впитать. Так что влага не только не впитывается, но даже отталкивается. Зато такими тряпками удобно делать сухую уборку, протирать полированную мебель. От трения волокон возникает статическое электричество, и пылинки сами притягиваются к тряпке.
ТРЯПКА И НАУЧНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ТРУДА
Где лучше держать тряпку или швабру для вытирания пола? У чистоплотных хозяек она спрятана где-нибудь подальше, например в чулане или туалете. Чтобы вытереть пол в коридоре, приходится проделывать такой маршрут: сначала в чулан за тряпкой, потом к раковине, чтобы ее намочить, потом к луже, чтобы ее вытереть, и снова к раковине — вымыть и отжать тряпку, затем в чулан — положить ее на место. Не многовато ли беготни? Оптимальный вариант, когда тряпка находится под раковиной. Тогда маршрут сокращается вдвое.
Перейдем от теории к практическим советам. Сырая, скользкая на ощупь, кое-как скомканная да еще рваная кухонная тряпка у кого угодно вызовет неприязнь к домашней работе. Волокна ткани, осыпающиеся по краям, остаются на поверхностях, которые вы моете. Прежде чем пользоваться новой тряпкой, хорошо бы подрубить на швейной машине ее края. Потратив на это совсем немного времени, вы много сэкономите в будущем.
Чтобы тряпка дольше служила, не становилась липкой и грязно-серой, ее нужно регулярно стирать в теплой воде со стиральным порошком и хорошо высушивать. Если этого не делать, она начнет гнить, издавая неприятный запах. Избавиться от него можно кипячением, которое убивает гнилостные бактерии. Если вы пользуетесь синтетическими губками, которые не выносят высокой температуры, достаточно время от времени выдерживать их в крепком растворе поваренной соли. Соль убивает микроорганизмы и уничтожает запахи.
ЦИВИЛИЗОВАННЫЕ ТРЯПКИ, ИЛИ СОВРЕМЕННАЯ ТРЯПОЧНАЯ ИНДУСТРИЯ
Сегодня в магазинах широкий выбор симпатичных предметов для домашней уборки. Их гениально простой принцип действия тот же: капиллярный. Они, как правило, не текстильные и не имеют ничего общего с применяемыми в хозяйстве изношенными рубашками, джинсами, кусками занавесок. Это созданный специально для хозяек легкий пористый материал, которому придана наиболее удобная для уборки форма. Такие тряпки отлично впитывают жир и влагу, не осыпаются по краям и не оставляют волокон, их не надо подрубать. Те, что подороже, бывают пропитаны специальным антисептиком, препятствующим развитию микроорганизмов.
Над современными тряпочками-мочалочками серьезно работают физики, химики, технологи, создавая предметы кухонной утвари с принципиально новыми свойствами. Например, выпускаемые по последней технологии многоразовые хозяйственные тряпки из особого нетканого материала обладают высокой впитываемостью: они могут вобрать в себя в шесть раз больше воды, чем весят сами. А все потому, что изготовлены из тончайших микроволокон (обычно из вискозы с добавлением 15-20 процентов волокон полипропилена, а также специально синтезированных новых волокон эльтре, нонуоуэнса и других), суммарная поверхность которых гораздо больше, чем, допустим, у хлопчатобумажных тканей, да и смачиваемость поверхности максимально высока. Если посмотреть сквозь такую тряпку на свет — она вся покрыта ровными рядами аккуратных отверстий. Благодаря этой перфорации тряпочка легко ополаскивается и быстро высыхает по окончании работы, что лишает бактерий удобной среды обитания, а значит, препятствует распространению запахов.
Для мытья столовой посуды широко предлагаются губки из пористого материала на основе вискозы с добавлением синтетики. Иногда используется нетоксичный поролон (исключительно для объема) и перлон. Технологи позаботились о нашем удобстве и выпускают пухлые губочки с углублениями по бокам для пальцев. Благодаря этому губка не выскальзывает из рук, а пальцы не соприкасаются ни с грязной посудой, ни с моющими химикатами. Хороши для мытья посуды, в том числе кастрюль и сковород, синтетические мочалки из полипропиленового волокна в виде плоских тонких пластин. На ощупь они похожи на очень тонкую проволоку, но не колются и не царапают посуду. Зато обладают отличными абразивными свойствами: ими можно отмывать застарелые пятна от чая без классических рецептов, включающих соду или соль, и легко наводить блеск на серебряные и мельхиоровые столовые приборы.
Продаются также салфетки, пропитанные специальным чистящим и полирующим составом. Они без воды и порошков до блеска полируют столовые приборы и посуду из нержавеющей стали.
От проволочных мочалок для кастрюль и сковород лучше избавиться. Проволока оставляет на поверхности эмалированной и металлической посуды микроцарапины, в которых в дальнейшем скапливается грязь. Кроме того, иные проволочные мочалки больно колют пальцы, так, что даже хозяйственные перчатки не в состоянии защитить руки. Исключение составляют посудные мочалки из мягкой медной стружки. Хорошо удаляют любую грязь маленькие мочалки из тонкого темно-серого металлизированного волокна, пропитанного сухим моющим средством. Но они быстро ржавеют и рассыпаются. Секрет, как продлить их жизнь, прост, но почему-то он не упомянут на упаковке: такую мочалку никогда не следует мочить в воде, смачивать надо только очищаемую поверхность.
Бытовые салфетки для мытья всех видов полов, керамической плитки, стен из декоративного камня и других шероховатых поверхностей имеют оригинальную структуру: два слоя нетканых волокон соединены частыми машинными строчками из прочных синтетических нитей с добавлением льняных. Проколы машинной иглы создают полезную перфорацию, о которой говорилось выше, а прочные стежки делают материал устойчивым к истиранию. По такой технологии изготовлена, например, отечественная бытовая салфетка «Умница» (как ей идет это название!). Она впитывает огромное по сравнению со своим весом количество влаги, хорошо удаляет грязь, не оставляет на обрабатываемой поверхности обрывков волокон, а также следов в виде некрасивых полос и имеет высокие показатели износостойкости.
Безусловный лидер в ряду приспособлений для мытья полов — швабры-мопы, напоминающие огромную малярную кисть. Их делают обычно из скрученного хлопка и целлюлозы. Такие швабры гигиеничны, обладают высокой впитываемостью и служат весьма долго. Они равномерно собирают грязь, легко проникают в любое место (не то что швабры, называемые в народе «ленивками» или «лентяйка ми»), не оставляют разводов на блестящей поверхности, хорошо стираются и быстро сохнут.
Особняком стоят чистящие салфетки-тряпки из особого активного волокна с высокими абразивными свойствами. Они экономят воду и моющие средства. Секрет в том, что их наружная поверхность покрыта своеобразной щетинкой из тонких жестких волокон. Нередко такие салфетки выпускают в виде хозяйственных рукавиц, внутренняя поверхность которых, в отличие от внешней, гладкая и мягкая. С их помощью, кстати, очень удобно и быстро чистить молодую картошку — достаточно слегка обтереть каждую картофелину рукавицей, и тонкая кожура легко сходит. Дарю идею, в инструкции к рукавице этого нет.
Радует разнообразие окрасок фирменных тряпок-салфеток, мочалок и губок. Можно подобрать весь набор этой «малой техники» в красивой цветовой гамме, вписывающейся в интерьер вашей кухни.
ЧТОБЫ НЕ ЗАБОЛЕТЬ ОТ ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТРЯПКИ
В английском научном бюллетене «UC Berkeley Wellness Letter» опубликованы результаты исследова ния 500 мокрых хозяйственных тряпок и губок, в большинстве из которых были обнаружены болезнетворные бактерии. Около 25% тряпок содержали сальмонеллу и стафилококк (два главных возбудителя болезней, передаваемых через пищу). Выводом научной публикации стала рекомендация вытирать стол или разделочную доску после обработки сырого мяса, рыбы, птицы не тряпкой или губкой, а бумажным полотенцем, которое тут же выбрасывать. Возьмем на вооружение и эту «одноразовую» тряпку…
А чтобы дольше служила «многоразовая» тряпка, ее нужно регулярно стирать. Практически все хозяйственные тряпки, в красивых упаковках продающиеся в магазинах, приспособлены для стирки в стиральных машинах. О режиме стирки и оптимальной температуре воды обычно сообщается на упаковке. Чаще всего рекомендуется стирка при 60оС с применением порошка без смягчающих средств или хозяйствен ного мыла. Но есть фирменные тряпки из современных материалов, которые выдерживают температуру 90-95оС, их можно стирать в стиральных машинах в режиме «стирка с кипячением» вместе с хлопчатобумажным бельем. Следует непременно этим воспользоваться. Встречаются советы почаще класть тряпки и губки в посудомоечную машину вместе с грязной посудой. Ведь в посудомойке используются очень активные моющие вещества при температуре порядка 70оС. В конце концов выдержать 20-30 минут хозяйственную тряпку при высокой температуре можно и просто в посуде с водой на включенной плите.
ШЕСТНАДЦАТИГРАННЫЕ И ДРУГИЕ ТРЯПКИ
«Новички» самой малой кухонной техники нарядны, разноцветны и душисты, и язык не поворачивается называть их тряпками. Если это отечественные изделия, то на упаковке пишут, например, «салфетка для уборки» или «бытовая салфетка». На зарубежных упаковках чаще всего пишут «cleaning cloth». Но и к этим промышленно изготовленным хозяйственным тряпкам последнего поколения стоит применить кое-какую смекалку, чтобы извлечь из не такой уж копеечной покупки максимум пользы.
Красивую и совершенную «салфетку для уборки», или «cleaning cloth», можно усовершенствовать. Если это квадрат размерами приблизительно 45х45 см — сложите его пополам и сшейте вдоль длинного края. Выверните получившуюся «трубу» швом внутрь. Сложите ее вдвое поперек, затем еще раз вдвое, чтобы получился аккуратный пухлый сверток, который удобно держать в ладони. Вот и мойте им столы, окна, двери, стены, бытовую технику — все, что вы хотите сделать чище. «Конструкция» вашего изделия такова, что его можно складывать снова и снова шестнадцатью разными способами! Запачкалась одна сторона — сложите по-другому и продолжайте работу. Таких «тряпок» желательно иметь несколько. На генеральную уборку квартиры уходит штуки три, после чего «шестнадцатигранные» тряпки можно бросить в стиральную машину, высушить — и снова в дело. Лучше стирать их, пока они влажные от уборки. После высыхания они отстирываются гораздо труднее.
Для мытья всевозможных поверхностей продаются симпатичные пухлые цветные мочалочки из пористого материала, довольно точно имитирующие природные морские губки. Увы, они годятся в основном для легкого протирания гладких и малозагрязненных поверхностей. Если прикладывать к ним усилия, оттирая присохшую грязь, они быстро крошатся.
Зато есть интересный класс очень эффективных мочалок для уборки, у которых в русском языке пока нет названия. Они тоже пористые, но более жесткие, и на их упаковке обычно написано «dry sponge». Наши хозяйки не обращают внимания на слово «dry» — сухой, смачивают их моющим средством и пользуются, как обычными мочалками. А они предназначены для работы всухую! Эти вещицы не имеют ничего общего с тряпками и пористыми губками с их капиллярами. Они только внешне похожи и служат той же цели — наведению чистоты. На самом деле «dry sponge» работают, как школьный ластик, счищая и впитывая грязь. Они идеальны для поддержания в чистоте оклеенных обоями стен, декоративных потолочных плит, окрашенных масляной или латексной краской поверхностей.
К «dry sponge» тоже можно применить немного российской смекалки: складывать их пополам и очищать поверхности сначала одной стороной, затем другой, потом вывернуть и продолжить уборку. Когда мочалка равномерно почернеет со всех сторон, ее можно просто выбросить. Отмывать и высушивать эту вещь бесполезно, вторично использовать ее сложно и хлопотно.
НЕМНОГО О ЩЕТКАХ И ЕРШИКАХ
Специальная щетка на длинной ручке хороша для мытья сковород с рифленым дном и других предметов кухонного обихода с шероховатой поверхностью. Удобно мыть ею мясорубки, терки и соковыжималки. Такая щетка замечательна прежде всего тем, что бережет ваши руки.
Бутылочный ерш — необходимая вещь для мытья бутылок. Только все ли знают, что и ерш, и вышеупомяну тую щетку перед работой необходимо обмакнуть в моющий раствор или хотя бы намылить? Тогда мытье идет намного легче, а его качество — лучше. Кстати, намыленный ерш с успехом может заменить посудную щетку на длинной ручке при мытье мясорубки, терки, ваз, стеклянных банок.
Капиллярные явления 10 класс онлайн-подготовка на Ростелеком Лицей
Смачивание
Вспомним предыдущий урок, на котором мы рассматривали поверхностное натяжение жидкости. При этом мы говорили, что взаимодействием молекул жидкости, которые находятся в приповерхностном слое, с молекулами газа можно пренебречь, потому что концентрация молекул газа очень мала по сравнению с концентрацией молекул в жидкости.
Если жидкость граничит не с газом, а с твёрдым телом, взаимодействием молекул жидкости с молекулами твердого тела пренебрегать, конечно же, нельзя.
Более того, в некоторых случаях силы притяжения между молекулами жидкости и твердого тела оказываются большими, чем силы притяжения между молекулами самой жидкости. В этом случае говорят, что жидкость смачивает твердое тело (рис. 1).
Рис. 1. Жидкость смачивает поверхность
Если же силы притяжения между молекулами жидкости больше сил притяжения молекул твердого тела и молекул жидкости, то говорят, что жидкость не смачивает поверхность твердого тела (рис. 2).
Рис. 2. Жидкость не смачивает поверхность
Примером того, что жидкость смачивает поверхность, может служить то, как вода ведет себя на чистом стекле. Примером того, как поверхность не смачивается жидкостью, может служить то, как вода ведет себя на стекле, покрытом копотью или стеарином (рис. 3).
Рис. 3. Вода смачивает чистое стекло (внизу). Вода не смачивает стекло, покрытое стеарином (вверху)
Введем параметр, характеризующий смачивание жидкостью вещества. Для этого нарисуем плоскую поверхность и каплю жидкости на ней (рис. 4).
Краевой угол образуется плоской поверхностью твердого тела и плоскостью, касательной к свободной поверхности жидкости, где граничит твердое тело, жидкость и газ (угол на рис. 4). Причем, внутри краевого угла всегда находится жидкость. Для смачивающих жидкостей краевой угол острый, а для несмачивающих – тупой.
Рис. 4. Определение краевого угла
Для того чтобы действие силы тяжести не искажало краевой угол, каплю нужно брать как можно меньше.
Обратим внимание на то, что поскольку краевой угол сохраняется не только для горизонтального, но и для вертикального расположения твердого тела, можно сделать вывод, что смачивающая жидкость у краев сосуда будет немного приподыматься (рис. 5а), а несмачивающая жидкость – наоборот, немного опускаться (рис. 5б).
Рис. 5. Смачивающая и несмачивающая жидкость в сосуде
Обратите внимание на границу соприкосновения жидкости и стенок сосуда (рис. 6). Поверхность жидкости становится изогнутой. Такая изогнутая поверхность жидкости называется мениском (от греческого μηνισκος – серп луны). В смачивающих жидкостях жидкости имеют вогнутый мениск, а в несмачивающих – выпуклый (рис. 5).
Рис. 6. Граница соприкосновения жидкости и стенок сосуда
Значение смачивания
Обсудим значение смачивания в промышленности и в быту. Для начала, рассмотрим знакомый всем бытовой пример – мытьё рук. Вы, конечно же, знаете, что мыть руки лучше тёплой водой и с мылом. Давайте разберемся почему. Если вы моете руки холодной водой, то следует понимать, что у воды достаточно большой коэффициент поверхностного натяжения, а это значит, что вода будет плохо смачивать ладони. Для того чтобы уменьшить коэффициент поверхностного натяжения воды, мы увеличиваем температуру воды (с увеличением температуры воды коэффициент поверхностного натяжения уменьшается), и пользуемся мылом, которое содержит поверхностно активные вещества, сильно уменьшающие коэффициент поверхностного натяжения воды. Как результат, смачивание ладоней намного лучше.
Эффекты смачивания так же работают при использовании клея. Склеивание деревянных, резиновых, бумажных и других поверхностей тоже основано на взаимодействии между молекулами жидкости и молекулами твердого тела. Любой клей в первую очередь должен смачивать склеивающие поверхности.
Еще один пример – это пайка. Она тоже связана со свойствами смачивания. Чтобы расплавленный припой (сплав олова и свинца) хорошо растекался по поверхности спаиваемых металлических предметов, нужно эти поверхности тщательно очищать от жира, пыли и оксидов. Те из вас, кто занимался пайкой деталей на уроках труда, хорошо знают, что прежде чем что-либо паять, нужно очистить от нагара жало паяльника, иначе припой не будет к нему приставать.
Примером применения смачивания в живой природе могут служить перья водоплавающих птиц. Эти перья всегда смазаны жировыми выделениями из особых желез, что приводит к тому, что перья этих птиц не смачиваются водой. Толстый слой воздуха, запасаемый таким образом в перьях утки, служит хорошим теплоизолятором.
Капилляры
Действие поверхностного натяжения и эффектов смачивания наглядно проявляется в так называемых капиллярных явлениях (движении жидкости по тонким трубкам). Обратите внимание на то, как распределяется жидкость в сообщающихся сосудах различной толщины (рис. 7). Из курса физики 7-го класса вы должны помнить, что в сообщающихся сосудах жидкость должна находиться на одинаковом уровне, однако, как вы видите на иллюстрации, в тонких сосудах жидкость поднимается выше. Давайте разберемся в причинах такого поведения.
Рис. 7. Сообщающиеся сосуды различной толщины
Для начала заметим, что смачивающая жидкость будет подниматься по капилляру, а несмачивающая – опускаться. Известно, что в случаях полного смачивания или несмачивания мениск в узких трубках представляет собой полусферу, радиус которой равен радиусу канала трубки. Вдоль границы поверхности жидкости, имеющей форму окружности, на жидкость со стороны стенок трубки действует сила поверхностного натяжения, направленная вверх в случае смачивающей жидкости, и вниз в случае несмачивающей. Эта сила заставляет жидкость подниматься (или опускаться) в узкой трубке.
Высота поднятия жидкости в капиллярных трубках
Подъем жидкости по капилляру остановится тогда, когда сила поверхностного натяжения уравновесится силой тяжести, действующей на столб поднятой жидкости (рис. 8).
Рис. 8. Условие того, что жидкость прекратила подниматься по капилляру
Давайте найдем, на какую высоту поднимется смачивающая жидкость в капиллярной трубке. Запишем условие того, что жидкость прекратила подниматься по капилляру, в виде второго закона Ньютона:
.
Теперь распишем каждую силу, входящую в это выражение. Сила поверхностного натяжения равна:
где – коэффициент поверхностного натяжения, – длина окружности, которую можно выразить через радиус капилляра . Сила тяжести равна:
где – плотность жидкости, – ускорение свободного падения, – объем столбика жидкости, который выражается через высоту столбика жидкости и радиус капилляра . В итоге получаем выражение:
,
откуда легко выражается высота поднятия жидкости
Отметим, что формула для высоты, на которую опустится несмачивающая капилляр жидкость, будет точно такой же.
Капиллярные явления в природе, быту и технике
Обсудим то, как распространены капиллярные явления в природе, в быту и в технике.
Самый распространенный пример капиллярного явления – это принцип работы обыкновенного полотенца или бумажной салфетки. Вода с рук уходит на полотенце или бумажную салфетку за счет подъема жидкости по тонким волокнам, из которых они состоят.
Второй пример – это горение свечки. Топливо поступает по фитилю за счет движения по волокнам фитиля, как по капиллярным трубкам.
В живых организмах, как вы знаете, именно капилляры являются важной частью кровоснабжения. Для растений крайне важно движение воды в почве. Почва имеет рыхлое строение, и между ее частицами находятся промежутки. Эти промежутки представляют собой капилляры, по которым вода снабжает растения необходимой влагой и питательными солями.
Пример из техники. Строителям приходится учитывать подъем влаги из почвы по порам строительных материалов. Если этого не учесть, то стены зданий отсыреют. Для защиты фундамента и стен от таких вод используют гидроизоляцию.
Заключение
Итак, мы изучили поверхностные свойства жидкостей, дали определение понятию поверхностного натяжения, разобрались с тем, что такое смачивание и научились вычислять высоту поднятия жидкости по капилляру.
Список литературы
- Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский. Физика 10. – М.: Просвещение, 2008.
- Я. Е. Гегузин. Пузыри, Библиотека Квант. – М.: Наука, 1985. (Источник)
- Б. М. Яворский, А. А. Пинский. Основы физики. т. 1.
- Г. С. Ландсберг. Элементарный учебник физики. т. 1.
Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет
- Youtube (Источник)
- Youtube (Источник)
- Youtube (Источник)
- Youtube (Источник)
Домашнее задание
Решив задачи к данному уроку, вы сможете подготовиться к вопросам 7, 8, 9 ГИА и вопросам А8, А9, A10 ЕГЭ.
- Гельфгат И. М., Ненашев И. Ю. Физика. Сборник задач 10 класс. 5.50, 5.51, 5.52, 5.53 (Источник).
- Зная коэффициент поверхностного натяжения воды и ее плотность, определите диаметр обычной медицинской пипетки по высоте столбика воды, поднимающегося по пипетке без резинового колпачка.
- Рассмотрите следующие вопросы и ответы на них:
Список вопросов-ответов
Вопрос: Как капиллярный эффект зависит от длины трубки?
Ответ: Капиллярный эффект никак не зависит от длины трубки. Посмотрите на формулу для определения высоты поднятия жидкости в трубке. В эту формулу не входит длина трубки.
Вопрос: Чем отличается процесс смачивания на Земле и в космическом корабле?
Ответ: Ничем, поскольку процесс смачивания происходит за счет сил взаимодействия молекул жидкости, а они не зависят от наличия или отсутствия веса.
Вопрос: Как еще можно пронаблюдать капиллярные явления на опыте?
Ответ: Возьмите шнурок от ботинка и опустите его одним концом в стакан с водой. Через некоторое время вода поднимется по тонким волокнам шнурка, и весь шнурок окажется мокрым.
Вопрос: Почему нельзя сделать «вечный двигатель», который работал бы на капиллярном эффекте?
Ответ: Действительно, кажется, что возможно построить вечный двигатель на капиллярном эффекте, если взять трубочку высоты, меньшей, чем высота столбика жидкости. Однако капелька сверху трубки не будет стекать по ней, поскольку ее будут удерживать те же силы поверхностного натяжения, которые ее поднимали. Поэтому такой «вечный двигатель» не будет работать.
Вопрос: Как будет вести себя капля в капилляре переменной толщины?
Ответ: Если жидкость смачивает капилляр, она будет двигаться в сторону уменьшения толщины капилляра, если же жидкость несмачивает капилляр, то она будет двигаться в сторону увеличения толщины капилляра. (Подробное обоснование см. И.М. Гельфгат, Л.Э. Генденштейн, Л.А. Кирик. 1001 задача по физике с указаниями и решениями, задача 10. 40 (Источник).
Термостат (терморегулятор) капиллярный для водонагревателя Gorenje, Asko, Mora 580428 в Москве по лучшей цене
Маркировка детали:
IMIT TR 5/75С° TYPE TR2 0325
N.C. C-1 16(6)A/250V~
15(2,5)A/250V~ DIN TR/S TB1211
549012
Подходит для модели (представлены не все модели):
Gorenje, Asko, Mora:
WSE30Slim, WSE30-SLIM, WSE50Slim, WSE50-SLIM, WSE80Slim, WSE80SLIM, WSE100Slim, WSE100-SLIM, AC75, AC80, AC100, AC150, AC200, GBK200RN/V/, GBK200RN/V9, GBK200LN/V/, GBK200LN/V9, AP3/10OB, AP03/10OB, AP3/15OB, P4/102UB, TGB30/TEC, TGB50/TEC, TGB80/TEC, TGB100/TEC, TGB120/TEC, TGB150/TEC, TGB200/TEC, SI15O, GBFU50/V6, GBFU80/V6, GBFU100/V6, GT10O/V6, GT10U/V6, GT15O/V6, GT15U/V6, GBK80RN/V6, GBK80RNC6, GBK80LN/V6, GBK80LNC6, GBK100RN/V6, GBK100RNC6, GBK100LN/V6, GBK100LNC6, GBK120RN/V6, GBK120RNC6, GBK120LN/V6, GBK120LNC6, GBK150RN/V6, GBK150RNC6, GBK150LN, GBK150LN/V6, GBK150LNC6, GBK200RN/V6, GBK200RNC6, GBK200LN/V6, GBK200LNC6, 7580STT, CSUTSP102, CSUTSP10, EHT-KRU102, 21051, P352, 21052, P352UB, WSE120PLUS, WSE150PLUS, DG50013TR, DG65013TR, DG80013TR, RDG5013TR, RDG6513TR, RDG8013TR, TRM5500, TRM5650, TRM5800, OTG50SLIM/GA, OTG80SLIM/GA, OTG100SLIM/GA, OTG120/GA, OTG150/GA, TEG10U, GBF50V, GBF80V, GBF100V, GBF120V, GBF150V, TEG10UMB, KRU102, BTO10IN, 21051NZ, 21052NZ, 21101NZ, 21102NZ, OGB65SSLIM, OGB65SSLIMV9, OGB80SSLIM, OGB65BSLIM, OGB65BSLIMV9, OGB80BSLIM, GBFU50B6, GBFU80B6, GBFU100B6, GBFU120B6, GBFU150B6, GBU200B6, GBK80LNB6, GBK80RNB6, GBK100LNB6, GBK100RNB6, GBK120LNB6, GBK120RNB6, GBK150LNB6, GBK150RNB6, GBK200LNB6, GBK200RNB6, OGB50SLSIMBV9, OGB80SLSIMBV9, OGB100SLSIMBV9, OGB120SLSIMBV9, BKT65LED, SPDT50, SPDT80, SPDT100, OTG80SLSIMV9, OTG80SLSIMBV9, OGB50SLSIMV9, OGB80SLSIMV9, OGB100SLSIMV9, OGB120SLSIMV9, OTG30SLSIM, OTG50SLSIM, OTG80SLSIM, OTG100SLSIM, OTG120SLSIM, OTG50SLSIMV9, OTG100SLSIMV9, OTG120SLSIMV9, OTG50SLSIMBV9, OTG100SLSIMBV9, OTG120SLSIMBV9, OTG80SLSIMB, OTG50SLSIMBB6, OTG80SLSIMBB6, OTG100SLSIMBB6, KWh40VS, OTG50SLSIMB6, OTG80SLSIMB6, OTG100SLSIMB6, OTG50SLSIMC6, OTG80SLSIMC6, OTG100SLSIMC6, OTG120SLSIMC6, OTG50SLSIMBC6, OTG80SLSIMBC6, OTG100SLSIMBC6, OTG120SLSIMBC6, OGB30C6, OGB50C6, OGB80C6, OGB100C6, OGB120C6, OGB150C6, OGB200C6, GBK150RN, GBK200RN, GBK200LN, OTG80SLSIM/P, OTG100SLSIM/P, OTG80SLSIMB/P, M/GB50N, M/GB80N, M/GB100N, M/GB150N, M/GB200N, GTB-80, GTB-100, GTB-150, GTB-200, GBFU50-3/4C10, GBFU80-3/4C10, GBFU100-3/4C10, GBFU120-3/4C10, GBFU150-3/4C10, GBU200-3/4C10, GBFU50MT, GBFU80MT, GBFU100MT, GBK100L3/4GGN, GBK120L3/4GGN, VHE-80, VHE-100, VHE-150, VHE-200, GBH50, GBH80, GBh200, GBh220, GBH50C6, GBH80C6, GBh200C6, GBh220C6, GT10O, GT10U, GT15O, GT15U, GB50N, GB80N, GB100N, GB120N, GB150N, GBL50N, GBL80N, GBK80RN, GBK80LN, GBK100RN, GBK100LN, GBK120RN, GBK120LN, OTG30N, OTG50N, OTG80N, OTG100N, OTG120N, OTG150N, OTG30SLIM, OTG30Slim, OTG30SLIMNC6, OTG50Slim, OTG50SLIM, OTG50SLIMNC6, OTG80Slim, OTG80SLIM, OTG80SLIMNC6, OTG100Slim, OTG100SLIM, OTG100SLIMNC6, HWS10. 3OK-A/U, GBF50N, GBF80N, GBF120N, HWS10.3A/O, HWS10.3A/U, HWS15.3A/O, HWS15.3A/U, OGB30SLIM, OGB50SLIM, OGB100SLIM, 2000SLN50L, CARATOPAL2000SLN50L, 2000SLN80L, CARATOPAL2000SLN80L, 2000SLN100L, CARATOPAL2000SLN100L, 2000SLN120L, CARATOPAL2000SLN120L, TEG10UN, WSE15Slim, WSE15-SLIM, GBH50V9, GBH80V9, GBh200V9, GBh220V9, GBU50, GBU50B6, GBU50C6, GBU80, GBU80B6, GBU80C6, GBU100, GBU100B6, GBU100C6, GBU120, GBU120B6, GBU120C6, GBU150, GBU150B6, GBU150C6, GBU200, GBFU50N, GBFU80N, GBFU100N, GBFU120N, GBFU150N, HWS50.3N2, HWS50.3NA, HWS80.3N2, HWS80.3NA, HWS30.6n, HWS30.6N, HWS50.6n, HWS50.6N, HWS80.6n, HWS80.6N, BGO10, BGO15, AP3/10, AQUAPOINT3/10, AP3/15, AQUAPOINT3/15, INSTAFLOW+10, INSTAFLOW+, INSTAFLOW+15, L080, L120, K080L, K080P, K120L, K120P, K150L, K150P, OV10, GBFU50N(UNI), GBFU50N/UNI, GBFU50NC6, GBFU80N(UNI), GBFU80N/UNI, GBFU80NC6, GBFU100N(UNI), GBFU100N/UNI/, GBFU100NC6, GBFU120N(UNI), GBFU120N/UNI/, GBFU120NC6, GBFU150N(UNI), GBFU150N/UNI/, GBFU150NC6, GBFU50N(P), GBFU50N/P, GBFU80N(P), GBFU80N/P/, GBFU100N(P), GBFU100N/P/, GBFU120N(P), GBFU120N/P, GBFU150N(P), GBFU150N/P, (291510), 291510, (291511), 291511, (291515), 291515, GT10O(CZ), GT10O-CZ, GT10U(CZ), GT10U-CZ, GT15O(CZ), GT15O-CZ, GT15U(CZ), GT15U-CZ, GT10O(P), GT10O/P/, GT10U(P), GT10U/P/, GT15O(P), GT15O/P/, GT15U(P), GT15U/P/, AL-867, KDO052G, KDU052G, SI10, GBU200B, OTG30SLIM(UA), OTG50SLIM(UA), OTG80SLIM(UA), OTG100SLIM(UA), GT10O(UA), GT10U(UA), GT15O(UA), GT15U(UA), BKT500TS, BKT650TS, BKT800TS, 7550, 7565, 7580, AL-868, OTG30SLIM(DE), OTG30SLIM/DE, OTG50SLIM(DE), OTG50SLIM/DE/, OTG80SLIM(DE), OTG80SLIM/DE/, GBK80RN(PT), GBK80RN/PT, GBK80LN(PT), GBK80LN/PT, GBK100RN(PT), GBK100RN/PT, GBK100LN(PT), GBK100LN/PT/, GBK120RN(PT), GBK120LN(PT), GBK150RN(PT), GBK150RN/PT/, GBK150LN(PT), GBK150LN/PT, GBK200RN(PT), GBK200RN/PT/, GBK200LN(PT), GBK200LN/PT/, TEAA-30, TEAA-50, TEAA-80, TEAA-100, SPLHSP50, SPLHSP80, SPLHSP100, SPLHSP120, SPLHSP150, TO10UP, TO10IN, TO15UP, TO15IN, GT10OEVE, GT10UEVE, GT15OEVE, GT15UEVE, OTG30SEVE, OTG50SEVE, OTG80SEVE, OTG100SEVE, OTG30EVE, OTG50EVE, OTG80EVE, OTG100EVE, OTG120EVE, OTG150EVE, OGB30SEVE, OGB50SEVE, OGB80SEVE, OGB100SEVE, OGB30EVE, OGB50EVE, OGB80EVE, OGB100EVE, OGB120EVE, OGB150EVE, GBK80REVE, GBK100REVE, GBK120REVE, GBK150REVE, GBK80LEVE, GBK100LEVE, GBK120LEVE, GBK150LEVE, GBK80RN/V9, GBK80LN/V9, GBK100RN/V9, GBK100LN/V9, GBK120RN/V9, GBK120LN/V/, GBK120LN/V9, GBK150RN/V/, GBK150RN/V9, GBK150LN/V/, GBK150LN/V9, KDO052, KDU052, DG10502, DG15602, DO15652, OV15, GT5OMT, GT5UMT, GT10OMT, GT10UMT, GT15OMT, GT15UMT, ATLANTGT10O, ATLANTGT10U, GT5O/D, GT5U/D, GT10O/D, GT10U/D, GT15O/D, GT15U/D, TOM5P, TOM5N, TOM10N, TOM15N, GT15O/SE, GT15U/SE, TR3500T10T, TR3500T15B, AP3/05OB, GT5O/V6, GT5U/V6, GT5O, GT5U, GT5O/P, GT5U/P, GT10O/P, GT10U/P, GT15O/P, GT15U/P, GT5OEVE, AP3/05, GT5UEVE, GT5O/CZ, GT5OC6, GT5U/CZ, GT5UC6, GT10O/CZ, GT10OC6, GT10U/CZ, GT10UC6, GT15O/CZ, GT15OC6, GT15U/CZ, GT15UC6, GT10O/B9, GT10U/B9, GT15O/B9, GT15U/B9, SI15, TEG10UN(CZ), TEG10UN/CZ, TEG1020UC6, HIT-10, OTG30SLB6, OTG50SLB6, OTG80SLB6, OTG100SLB6, TO5UP, TO5IN, OTG65SLIM, OTG65SLIMV9, OTG30SLV9, OTG50SLV9, OTG80SLV9, OTG100SLV9, GBF120T/V9, GBF150T/V9, KWH50VS, KWH80VS, KWh200VS, KWh220VS, KDO102, KDU102, KDO152, KDU152, KDO302, KDO101, KDU101, BTOM10P, GB30N, 2000SLN30L, CARATOPAL2000SLN30L, PAW-TG15C1EZ, TR3500T30B, TR3500T50B, TR3500T80B, TR3500T100B, DG30011D2, DG50011D2, DG80011D2, DG10011D2, HWS30. 3N2, HWS30.3NA, AP3/30, AP3/50, AP3/80, AP3/100, GT5O(P), GT5O/P/, GT5U(P), GT5U/P/, AQUAPOINT3/05, GT5O(CZ), GT5O/CZ/, GT5U(CZ), GT5U/CZ/, GBFU50, GBFU50/V9, GBFU80, GBFU80/V9, GBFU100, GBFU100/V9, GBF50/V9, GBF80/V9, GBF100/V9, GBF50T/V9, GBF80T/V9, GBF100T/V9, GBK150RN3/4V9, GBK150LN3/4V9, GBK200RN3/4V9, GBK200LN3/4V9, (291550), 291550, (291555), 291555, (291560), 291560, (291565), 291565, (291570), 291570, GB50EVE, GB80EVE, GB100EVE, GB150EVE, GB200EVE, P3103, 21101, P3103UB, 21102, TEG10UN-CZ и др…
Окислительная способность и плотность капилляров диафрагмодвигательных единиц
Сравнительное исследование
. 1989 г., август; 67 (2): 620-7.
doi: 10.1152/jappl.1989.67.2.620.
Дж. Г. Энад
1
, M Fournier, GC Sieck
принадлежность
- 1 Факультет биомедицинской инженерии, Университет Южной Калифорнии, Лос-Анджелес
-1451.
PMID:
2529236
DOI:
10.1152/яппл.1989.67.2.620
Сравнительное исследование
JG Enad et al.
J Appl Physiol (1985).
1989 авг.
. 1989 г., август; 67 (2): 620-7.
doi: 10.1152/jappl.1989.67.2.620.
Авторы
Дж. Г. Энад
1
, М. Фурнье, Г. К. Зик
принадлежность
- 1 Факультет биомедицинской инженерии, Университет Южной Калифорнии, Лос-Анджелес
-1451.
PMID:
2529236
DOI:
10.1152/яппл.1989.67.2.620
Абстрактный
Двигательные единицы в диафрагме кошки (DIA) выделяли in situ путем микродиссекции и стимуляции филаментов вентрального корня C5. Двигательные единицы классифицировали на основе их реакции на изометрическую силу сокращения и индексов утомления (FI). Мышечные волокна, принадлежащие отдельным единицам (т. е. мышечной единице), идентифицировали с использованием метода истощения гликогена. Волокна были классифицированы как тип I или II на основании гистохимического окрашивания миофибриллярной аденозинтрифосфатазы (АТФазы) после предварительной инкубации в щелочной среде. Уровень активности сукцинатдегидрогеназы (СДГ) каждого волокна определяли с помощью микрофотометрической процедуры. Расположение капилляров определяли по поперечным срезам мышц, окрашенным на АТФазу, после предварительной инкубации в кислоте (pH = 4,2). Капиллярность волокон мышечных единиц определяли путем подсчета количества капилляров, окружающих волокна, и путем подсчета количества капилляров на площадь волокна. Была обнаружена значимая корреляция между сопротивлением усталости единиц ДИА и средней активностью СДГ волокон мышечных единиц. Значительная корреляция также наблюдалась между сопротивлением усталости единицы DIA и обоими индексами капиллярности мышечного волокна. Средняя активность СДГ и средняя плотность капилляров мышечных единиц также коррелировали. Мы пришли к выводу, что сопротивление усталости двигательных единиц DIA зависит, по крайней мере частично, от окислительной способности и плотности капилляров волокон мышечных единиц.
Похожие статьи
Капиллярность диафрагмы и окислительная способность в постнатальном развитии.
Sieck GC, Cheung TS, Blanco CE.
Sieck GC и соавт.
J Appl Physiol (1985). 1991 янв.; 70(1):103-11. doi: 10.1152/jappl.1991.70.1.103.
J Appl Physiol (1985). 1991.PMID: 1826289
Сопротивление утомлению мышц диафрагмы в постнатальном развитии.
Sieck GC, Fournier M, Blanco CE.
Sieck GC и соавт.
J Appl Physiol (1985). 1991 г., август 71(2):458-64. doi: 10.1152/jappl.1991.71.2.458.
J Appl Physiol (1985). 1991.PMID: 1834623
Физиологические реакции двигательных единиц подошвенной мышцы крысы на перегрузку, вызванную хирургическим удалением ее синергистов.
Ольга А.Е., Жасмин Б.Дж., Мишель Р.Н., Гардинер П.Ф.
Ольга А.Е. и соавт.
J Нейрофизиол. 1988 декабря; 60 (6): 2138-51. doi: 10.1152/jn.1988.60.6.2138.
J Нейрофизиол. 1988 год.PMID: 2976814
Экспрессия профиля ферментов быстрых волокон в камбаловидной мышце кошки после спинализации.
Цзян Б., Рой Р.Р., Эдгертон В.Р.
Цзян Б. и др.
Мышечный нерв. 1990 нояб.; 13(11):1037-49. doi: 10.1002/mus.880131107.
Мышечный нерв. 1990.PMID: 2146497
Рекрутирование диафрагмальных моторных единиц во время дыхательного и невентиляционного поведения.
Mantilla CB, Sieck GC.
Мантилья С.Б. и др.
Респир Физиол Нейробиол. 2011 15 октября; 179 (1): 57-63. doi: 10.1016/j.resp.2011.06.028. Epub 2011 6 июля.
Респир Физиол Нейробиол. 2011.PMID: 21763470
Бесплатная статья ЧВК.Обзор.
Посмотреть все похожие статьи
Цитируется
Автоматическая оценка дыхательных сигналов для получения информации о дыхательном драйве.
Khurram OU, Gransee HM, Sieck GC, Mantilla CB.
Хуррам О.У. и др.
Респир Физиол Нейробиол. 2022 июнь;300:103872. doi: 10.1016/j.resp.2022.103872. Epub 2022 24 февраля.
Респир Физиол Нейробиол. 2022.PMID: 35218924
Митохондриальная морфология и функция различаются в зависимости от типа мышечных волокон диафрагмы.
Браун А.Д., Фогарти М.Дж., Зик Г.К.
Браун А.Д. и соавт.
Респир Физиол Нейробиол. 2022 Январь; 295:103780. doi: 10.1016/j.resp.2021.103780. Epub 2021 31 августа.
Респир Физиол Нейробиол. 2022.PMID: 34478909
Адаптация мышц диафрагмы в норме и при болезни.
Фогарти М.Дж., Сик Г.К.
Фогарти М.Дж. и соавт.
Наркотиков Discov Today Dis Models. 2019 Лето; 29-30:43-52. дои: 10.1016/j.ddmod.2019.10.002. Epub 2019 27 ноября.
Наркотиков Discov Today Dis Models. 2019.PMID: 32863842
Бесплатная статья ЧВК.Травма спинного мозга и нейромоторный контроль диафрагмы.
Фогарти М.Дж., Сик Г.К.
Фогарти М.Дж. и соавт.
Эксперт Respir Med. 2020 май; 14 (5): 453-464. дои: 10.1080/17476348.2020.1732822. Epub 2020 25 февраля.
Эксперт Respir Med. 2020.PMID: 32077350
Бесплатная статья ЧВК.Обзор.
Саркопения мышц диафрагмы в глубокой старости у мышей.
Ванг П., Васдев А., Жан В.З., Гранси Х.М., Сик Г.К., Мантилья К.Б.
Ванг П. и др.
Представитель Physiol, январь 2020 г.; 8 (1): e14305. дои: 10.14814/phy2.14305.
Физиол Респ. 2020.PMID: 31
2
Бесплатная статья ЧВК.
Просмотреть все статьи «Цитируется по»
Типы публикаций
термины MeSH
вещества
Грантовая поддержка
- HL-34817/HL/NHLBI NIH HHS/США
- HL-37680/HL/NHLBI NIH HHS/США
Август Крог и капиллярно-двигательный механизм регуляции
Август Крог (1874 – 1949)
15 ноября 1874 года родился датский зоофизиолог Август Крог . Крог сделал ряд фундаментальных открытий в нескольких областях физиологии и известен тем, что разработал принцип Крога, который гласит, что «для такого большого количества задач будет какое-то выбранное животное или несколько таких животных, на которых наиболее удобно изучать». В 1920 году Августу Крогу была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине за открытие механизма регуляции капилляров в скелетных мышцах.
Молодежь и образование
Август Крог родился в 1874 году в городе Грено в Ютландии. Его родителями были Вигго Крог, судостроитель, и Мари Крог, урожденная Дрехманн. Он уже в школьные годы очень интересовался естественными науками и проводил простые эксперименты с животными и растениями. На него сильно повлиял его учитель Уильям Серенсен, который показал ему эксперименты в области физиологии. В 1893 году он начал свои медицинские исследования в Копенгагенском университете, но очень быстро переключился на зоологию, которая ему больше подходила. Около 1896, будучи студентом, изучал гидростатический механизм личинок Corethra, рода хохлатых комаров, личинки которых живут в воде и поднимаются и опускаются за счет изменения их плотности. Он обнаружил, что у этих личинок в телах были пузырьки газа, которые могли наполняться кислородом из окружающей воды. Его результаты не публиковались до 1911 года.
В 1897 году он устроился в лабораторию Христиана Бора, где занимался медицинской физиологией, а после сдачи экзаменов стал ассистентом Бора в Институте медицинской физиологии в Копенгагене. Он исследовал газообмен живых организмов и был удостоен премии Зеегена, награды Австрийской академии наук, за публикацию статьи о выделении газообразного азота через тело. В 1902 прервал учебу для исследовательской поездки в Гренландию, где занимался физико-лимническими вопросами. Он изучал напряжения углекислоты и содержание кислорода в воде родников, ручьев и моря. Роль моря в кислородном балансе атмосферы также была важной областью исследований, и он опубликовал по ней несколько важных статей.
Докторская степень была присуждена в 1903 году на основе исследования газообмена лягушек. Здесь ему удалось доказать, что кожное дыхание животных было очень постоянным, тогда как доля газа, поглощаемого через легкие, сильно колебалась и контролировалась контролем блуждающего нерва. После защиты докторской диссертации он изучал диету инуитов в Гренландии и влияние их очень однобокой диеты, состоящей только из мяса, на их тела.
Академическая карьера
В 1908 г. Август Крог получил должность ассистента профессора физиологии животных в Копенгагенском университете, который был создан специально для него и преобразован в полноправную профессуру в 1916 г. Крог сохранял эту кафедру до выхода на пенсию в 1945 г., но даже после этого он продолжал работать в своих частных лабораториях в Гьенстофте, которые были предоставлены ему Скандинавским инсулиновым фондом.
В самом начале своей профессорской деятельности Крог отверг свою первую гипотезу о том, что газообмен в легких является активной дополнительной формой поглощения газов. Вместо этого он вместе с женой разработал совершенно новую теорию поглощения газов и смог ее подтвердить. С помощью разработанного им микротонометра он смог доказать в 1910 видно, что давление кислорода в альвеолах легких всегда выше, чем в окружающих их кровеносных сосудах, так что газообмен между легкими и кровью осуществляется исключительно за счет диффузионного процесса. При этом он противоречил работе своего коллеги и бывшего директора лаборатории Кристиана Бора и теориям Джона Бердона Сандерсона Холдейна, которые в то время считались любимыми тезисами. Однако работа многих других исследователей подтвердила его гипотезы, и сегодня они являются признанными и исследуемыми доктринами.
Его дальнейшая работа была связана со связыванием и транспортом кислорода в крови, а также с газообменом крови с окружающими тканями. Вместе с Кристианом Бором и Карлом Альбертом Хассельбальхом ему удалось изучить влияние давления углекислого газа на способность гемоглобина поглощать кислород в крови. Вместе с описанием Холдейном влияния кислорода на поглощение углекислого газа можно было бы найти убедительное объяснение газового состава крови.
Капиллярный механизм регуляции моторики
Вместе с Йоханнесом Линдхардом Август Крог исследовал еще один общий вопрос кровотока, чтобы найти объяснение значительного увеличения потребности в мышечной работе. Для этого кровоток, особенно венозной крови, должен был быть сильно изменчивым и в покое недостаточным для полного заполнения желудочка сердца. Это показали эксперименты, подтвердившие эти теории.
Другим важным результатом стал более точный анализ увеличения притока крови и кислорода в мускулатуру во время тренировки. Поскольку давление кислорода в покоящейся мышце всегда было очень низким, достаточное увеличение поступления кислорода можно было объяснить только увеличением площади, где возможен кислородный обмен. Именно на этой основе последующие исследования Крога привели к пониманию участия кровеносных капилляров в мускулатуре и за что он был удостоен Нобелевской премии в 1919 г.20. Здесь ему удалось показать, что капиллярная сеть мышц наполняется кровью только тогда, когда мышца активна. Он исследовал этот процесс, известный как «капиллярно-моторный регуляторный механизм», и смог объяснить как активацию капиллярного кровотока, так и регуляцию.
Последующая жизнь
После Нобелевской премии он продолжил свои исследования в этой области и опубликовал их в 1922 году в своей книге Анатомия и физиология капилляров и других публикациях. Он также распространил свою работу на другие области комплекса, такие как терморегуляция, влияние диеты и мышечной способности, образование молочной кислоты в мышцах, тренировки и мышечное утомление, а также связь с деятельностью почек.В 30-е годы Крог вместе с двумя другими лауреатами Нобелевской премии, радиохимиком Жоржем де Хевеши и физиком Нильсом Бором работал над проницаемостью мембран для тяжелой воды и радиоактивных изотопов, и вместе им удалось получить первый в Дании циклотрон для экспериментов по физиологии животных и растений, а также а также в стоматологической и медицинской работе.
Август Крог умер 13 сентября 1949 года в Копенгагене в возрасте 74 лет.0016
.
Перициты нарушают капиллярный кровоток и двигательную функцию после хронической травмы спинного мозга
- Опубликовано:
- Якинг LI 1 ,
- ANA M LUCAS-OSMA 1 ,
- SOPHIE BLACK 1 ,
- MISCHA V BENDET 2 ,
- Marilee J Stephens 1,
- ,
- . 1 ,
- Лео Санелли 1 ,
- Кит Фенрих 1 ,
- Антонио Ф Ди Нарцо 3 ,
,
Стелла Драчева0009 4,5 ,
Природная медицина
том 23 , страницы 733–741 (2017)Процитировать эту статью
7787 Доступ
92 Цитаты
84 Альтметрический
Сведения о показателях
предметов
- Кровоток
- Клеточная неврология
- Травма спинного мозга
- Трансляционные исследования
Abstract
Кровеносные сосуды в центральной нервной системе (ЦНС) контролируются активностью нейронов. Например, обширное сужение сосудов (тонус сосудов) индуцируется нейронами ствола мозга, высвобождающими моноамины серотонин и норадреналин, а локальное расширение сосудов индуцируется активностью глутаматергических нейронов. Здесь мы исследовали, как тонус сосудов адаптируется к потере моноаминов, происходящих из нейронов, после травмы спинного мозга (SCI) у крыс. Мы обнаруживаем, что спустя месяцы после наложения ТСМ спинной мозг ниже места повреждения находится в состоянии хронической гипоксии из-за парадоксальной избыточной активности моноаминовых рецепторов (5-HT 1 ) на перициты, несмотря на отсутствие моноаминов. Эта активность моноаминовых рецепторов заставляет перициты локально сужать капилляры, что снижает кровоток до ишемического уровня. Активация рецепторов в отсутствие моноаминов происходит в результате продукции микроаминов (таких как триптамин) перицитами, которые эктопически экспрессируют фермент декарбоксилазу ароматических L-аминокислот (AADC), которая синтезирует микроэлементы непосредственно из пищевых аминокислот (таких как триптофан). . Ингибирование моноаминовых рецепторов или AADC или даже увеличение количества вдыхаемого кислорода приводит к существенному облегчению гипоксии и улучшает мотонейронную и двигательную функцию после ТСМ.
Это предварительный просмотр содержимого подписки, доступ через ваше учреждение
Соответствующие статьи
Статьи открытого доступа со ссылками на эту статью.
Анализ транскриптома отдельных клеток выявляет иммунную гетерогенность и репопуляцию микроглии с помощью Hif1α у мышей после повреждения спинного мозга.
- Цзиньюй Ван
- , Линтао Сюй
- … Юнцзянь Чжу
Гибель клеток и болезни
Открытый доступ
03 мая 2022 г.Сверхбыстрая допплерография и ультразвуковая локализационная микроскопия позволяют выявить сложность сосудистой перестройки при хроническом поражении позвоночника
- Бенуа Белиар
- , Хайме Ахманна
- … Софи Пезе
Научные отчеты
Открытый доступ
21 апреля 2022 г.Ослабление активированного сигнала eIF2α при лечении ISRIB после травмы спинного мозга улучшает двигательную функцию
- Лэй Чан
- , Сянъян Лю
- … Сюнцзе Шэнь
Журнал молекулярной неврологии
Открытый доступ
13 октября 2021 г.
Варианты доступа
Подписаться на журнал
Получить полный доступ к журналу на 1 год
99,00 €
всего 8,25 € за выпуск
Подписаться
Расчет налогов будет завершен во время оформления заказа.
Купить статью
Получите ограниченный по времени или полный доступ к статье на ReadCube.
$32,00
Купить
Все цены указаны без учета стоимости.
Рис. 1: Следовые амины сужают капилляры в перицитах после ТСМ. Рисунок 2: AADC, следовые амины и рецепторы 5-HT 1B коэкспрессируются в перицитах после ТСМ. Рис. 3. Плохой кровоток и гипоксия после хронической ТСМ. Рисунок 4: Лечение, расширяющее сосуды и улучшающее оксигенацию после ТСМ, приводит к повышению двигательной активности. Рис. 5. Ушиб грудной клетки или травма в виде шахматной гемисекции вызывают хроническую гипоксию, нарушающую двигательную активность.
Ссылки
Акер, Т. и Акер, Х. Потребность клетки в кислородном восприятии функции ЦНС: физиологические и патологические последствия. Дж. Эксп. биол. 207 , 3171–3188 (2004).
КАС
пабмед
СтатьяGoogle ученый
Мартиросян Н.Л. и другие. Кровоснабжение и сосудистая реактивность спинного мозга в норме и при патологии. Дж. Нейрохирург. Spine 15 , 238–251 (2011).
ПабМед
СтатьяGoogle ученый
Пенья Ф. и Рамирес Дж. М. Изменения свойств нейронной сети, вызванные гипоксией. Мол. Нейробиол. 32 , 251–283 (2005).
ПабМед
СтатьяGoogle ученый
Гамильтон, Н.Б., Аттвелл, Д. и Холл, К.Н. Опосредованная перицитами регуляция диаметра капилляров: компонент нейроваскулярной связи в норме и при патологии. Фронт. Нейроэнергетика 2 , 5 (2010).
ПабМед
ПабМед Центральный
СтатьяGoogle ученый
Itoh, Y. & Suzuki, N. Контроль капиллярного кровотока головного мозга. Дж. Цереб. Кровоток Метаб. 32 , 1167–1176 (2012).
ПабМед
ПабМед Центральный
СтатьяGoogle ученый
Peppiatt, C.M., Howarth, C., Mobbs, P. & Attwell, D. Двунаправленный контроль диаметра капилляров ЦНС с помощью перицитов. Природа 443 , 700–704 (2006).
КАС
пабмед
ПабМед Центральный
СтатьяGoogle ученый
Reber, F. , Gersch, U. & Funk, RW. Блокаторы карбоангидразы могут вызывать увеличение диаметра капилляров сетчатки, снижение внеклеточного и повышение внутриклеточного pH в культуре органов сетчатки крысы. Арка Грефеса. клин. Эксп. Офтальмол. 241 , 140–148 (2003).
КАС
пабмед
СтатьяGoogle ученый
Баркрофт, Х., Боннар, В.М., Эдхольм, О.Г. и Эффрон, А.С. О симпатическом сосудосуживающем тонусе скелетных мышц человека. J. Physiol. (Лондон.) 102 , 21–31 (1943).
КАС
СтатьяGoogle ученый
Весткотт, Э.Б. и Сегал, С.С. Периваскулярная иннервация: множество ролей в вазомоторном контроле и миоэндотелиальной передаче сигналов. Микроциркуляция 20 , 217–238 (2013).
КАС
пабмед
ПабМед Центральный
СтатьяGoogle ученый
Бонвенто, Г. и др. Доказательства различного происхождения серотонинергической иннервации крупных церебральных артерий и мелких пиальных сосудов у крыс. Дж. Нейрохим. 56 , 681–689 (1991).
КАС
пабмед
СтатьяGoogle ученый
Коэн З., Бонвенто Г., Лакомб П. и Хамель Э. Серотонин в регуляции микроциркуляции головного мозга. Прог. Нейробиол. 50 , 335–362 (1996).
КАС
пабмед
СтатьяGoogle ученый
Cohen, Z., Molinatti, G. & Hamel, E. Астроглиальные и сосудистые взаимодействия норадреналиновых окончаний в коре головного мозга крысы. Дж. Цереб. Кровоток Метаб. 17 , 894–904 (1997).
КАС
пабмед
СтатьяGoogle ученый
Lincoln, J. Иннервация мозговых артерий нервами, содержащими 5-гидрокситриптамин и норадреналин. Фармакол. тер. 68 , 473–501 (1995).
КАС
пабмед
СтатьяGoogle ученый
Hardebo, J.E. & Owman, C. Барьерные механизмы для моноаминов нейротрансмиттеров и их предшественников на границе кровь-мозг. Энн. Нейрол. 8 , 1–11 (1980).
КАС
пабмед
СтатьяGoogle ученый
Мюррей, К.С. и другие. Восстановление мотонейронов и двигательной функции после повреждения спинного мозга зависит от конститутивной активности 5-НТ2С-рецепторов. Нац. Мед. 16 , 694–700 (2010).
КАС
пабмед
ПабМед Центральный
СтатьяGoogle ученый
Браун, А., Набель, А., О, В., Этлингер, Дж. Д. и Земан, Р. Дж. Визуализация перфузии ушиба спинного мозга: индуцированная травмой блокада и частичное реверсирование при лечении β2-агонистами у крыс. Ж. Нейрохирург. Spine 20 , 164–171 (2014).
ПабМед
СтатьяGoogle ученый
Канг, К.Э., Кларксон, Р., Татор, К.Х., Юнг, И.В., и Шойхет, М.С. Кровоток спинного мозга и проницаемость кровеносных сосудов, измеренные с помощью динамической компьютерной томографии у крыс после локализованной доставки фактора роста фибробластов. J. Neurotrauma 27 , 2041–2053 (2010).
ПабМед
СтатьяGoogle ученый
Синеску, К. и др. Молекулярная основа сосудистых событий после травмы спинного мозга. J. Med. Жизнь 3 , 254–261 (2010).
ПабМед
ПабМед ЦентральныйGoogle ученый
Кунди, С., Бикнелл, Р. и Ахмед, З. Роль ангиогенных и ранозаживляющих факторов после травмы спинного мозга у млекопитающих. Неврологи. Рез. 76 , 1–9 (2013).
КАС
пабмед
СтатьяGoogle ученый
Мюррей, К.С. и другие. Полисинаптические возбуждающие постсинаптические потенциалы, запускающие спазмы после повреждения спинного мозга у крыс, ингибируются 5-НТ1В- и 5-НТ1F-рецепторами. Дж. Нейрофизиол. 106 , 925–943 (2011).
КАС
пабмед
ПабМед Центральный
СтатьяGoogle ученый
Ранг, М.М. и другие. Адренорецепторы модулируют возбудимость мотонейронов, сенсорную синаптическую передачу и мышечные спазмы после хронического повреждения спинного мозга. J. Нейрофизиол. 105 , 410–422 (2011).
КАС
пабмед
СтатьяGoogle ученый
Комиссионер, Дж.В. Синтез и метаболизм катехоламинов в спинном мозге крыс после острых и хронических перерезок. Мозг Res. 347 , 104–111 (1985).
КАС
пабмед
СтатьяGoogle ученый
Ли, Ю. и др. Синтез, транспорт и метаболизм серотонина, образующегося из экзогенно нанесенного 5-HTP после повреждения спинного мозга у крыс. Дж. Нейрофизиол. 111 , 145–163 (2014).
КАС
пабмед
СтатьяGoogle ученый
Wienecke, J. et al. Повреждение спинного мозга позволяет клеткам декарбоксилазы ароматических L-аминокислот синтезировать моноамины. J. Neurosci. 34 , 11984–12000 (2014).
ПабМед
ПабМед Центральный
Статья
КАСGoogle ученый
Берри, доктор медицины Следовые амины центральной нервной системы млекопитающих. Фармакологические амфетамины, физиологические нейромодуляторы. Дж. Нейрохим. 90 , 257–271 (2004).
КАС
пабмед
СтатьяGoogle ученый
Берчетт, С.А. и Хикс, Т.П. Таинственные следовые амины: многообразные нейромодуляторы синаптической передачи в мозге млекопитающих. Прогр. Нейробиол. 79 , 223–246 (2006).
КАС
пабмед
СтатьяGoogle ученый
Гозаль Э.А. и другие. Анатомические и функциональные доказательства следовых аминов как уникальных модуляторов двигательной функции в спинном мозге млекопитающих. Фронт. Нейронные цепи 8 , 134 (2014).
ПабМед
ПабМед Центральный
Статья
КАСGoogle ученый
Глейзер, Б.С., Махер, Т.Дж. и Вуртман, Р.Дж. Изменения в мозге уровней кислых, основных и нейтральных аминокислот после употребления разовых блюд, содержащих различные пропорции белка. Дж. Нейрохим. 41 , 1016–1021 (1983).
КАС
пабмед
СтатьяGoogle ученый
Гесса Г.Л., Биджио Г., Фадда Ф., Корсини Г.У. & Tagliamonte, A. Влияние перорального введения смесей аминокислот, не содержащих триптофана, на метаболизм триптофана в сыворотке, мозге и серотонина. Дж. Нейрохим. 22 , 869–870 (1974).
КАС
пабмед
СтатьяGoogle ученый
Хокинс Р.А., О’Кейн Р.Л., Симпсон И.А. и Винья, Дж. Р. Структура гематоэнцефалического барьера и его роль в транспорте аминокислот. Дж. Нутр. 136 (Прил. 1), 218С–226С (2006).
КАС
пабмед
СтатьяGoogle ученый
Босс, Ф.Г. и Мартин, И.Л. Молекулярная биология рецепторов 5-НТ. Нейрофармакология 33 , 275–317 (1994).
КАС
пабмед
СтатьяGoogle ученый
Ю’Причард, округ Колумбия, Гринберг, Д.А. и Снайдер, С.Х. Характеристики связывания радиоактивно меченого агониста и антагониста альфа-норадренергических рецепторов центральной нервной системы. Мол. Фармакол. 13 , 454–473 (1977).
КАС
пабмедGoogle ученый
Bunzow, J.R. et al. Амфетамин, 3,4-метилендиоксиметамфетамин, диэтиламид лизергиновой кислоты и метаболиты катехоламиновых нейротрансмиттеров являются агонистами крысиного аминорецептора. Мол. Фармакол. 60 , 1181–1188 (2001).
КАС
пабмед
СтатьяGoogle ученый
Анвар, Массачусетс, Форд, В.Р., Бродли, К.Дж. и Герберт, А.А. Сосудосуживающие и сосудорасширяющие реакции на триптамин перфузируемой брыжейки, изолированной от крыс: сравнение с тирамином и β-фенилэтиламином. Бр. Дж. Фармакол. 165 , 2191–2202 (2012).
КАС
пабмед
ПабМед Центральный
СтатьяGoogle ученый
Бродли, К.Дж., Фелер, М., Форд, В.Р. и Кидд, Э.Дж. Функциональная оценка рецепторов, опосредующих вазоконстрикцию аорты крыс следовыми аминами и амфетаминами. Евро. Дж. Фармакол. 715 , 370–380 (2013).
КАС
пабмед
СтатьяGoogle ученый
Cohen, Z. et al. Множественные микрососудистые и астроглиальные подтипы 5-гидрокситриптаминовых рецепторов в головном мозге человека: молекулярная и фармакологическая характеристика. Дж. Цереб. Кровоток Метаб. 19 , 908–917 (1999).
КАС
пабмед
СтатьяGoogle ученый
Реннельс, М.Л. и Нельсон, Э. Капиллярная иннервация в центральной нервной системе млекопитающих: демонстрация под электронным микроскопом. утра. Дж. Анат. 144 , 233–241 (1975).
КАС
пабмед
СтатьяGoogle ученый
Бусия, Д.В. и Леффлер, К. В. Постсинаптические альфа-2-адренорецепторы в пиальных артериях анестезированных новорожденных свиней. Дев. Фармакол. тер. 10 , 36–46 (1987).
КАС
пабмед
СтатьяGoogle ученый
Эдвинссон Л., Дегерс А., Дюверже Д., Маккензи Э.Т. & Scatton, B. Центральные серотонинергические нервы проецируются на пиальные сосуды головного мозга. Природа 306 , 55–57 (1983).
КАС
пабмед
СтатьяGoogle ученый
Attwell, D. et al. Глиальный и нейрональный контроль мозгового кровотока. Природа 468 , 232–243 (2010).
КАС
пабмед
ПабМед Центральный
СтатьяGoogle ученый
Винклер Э. А., Белл Р.Д. и Злокович Б.В. Перициты центральной нервной системы в норме и при патологии. Нац. Неврологи. 14 , 1398–1405 (2011).
КАС
пабмед
ПабМед Центральный
СтатьяGoogle ученый
Xiong, Z. & Sperelakis, N. Регуляция кальциевых каналов L-типа гладкомышечных клеток сосудов. Дж. Мол. Клетка. Кардиол. 27 , 75–91 (1995).
КАС
пабмед
СтатьяGoogle ученый
Гериц, К. и др. Перицитное происхождение рубцовой ткани спинного мозга. Наука 333 , 238–242 (2011).
ПабМед
Статья
КАСGoogle ученый
Далкара Т., Гурсой-Оздемир Ю. и Йемиши М. Микрососудистые перициты головного мозга в норме и при патологии. Акта Нейропатол. 122 , 1–9 (2011).
ПабМед
СтатьяGoogle ученый
Hall, C. N. и другие. Капиллярные перициты регулируют мозговой кровоток в норме и при патологии. Природа 508 , 55–60 (2014).
КАС
пабмед
ПабМед Центральный
СтатьяGoogle ученый
Бурдыга Т., Борисова Л. Передача сигналов кальция в перицитах. Дж. Васк. Рез. 51 , 190–199 (2014).
КАС
пабмед
СтатьяGoogle ученый
Ди Нарзо, А.Ф. и др. Снижение редактирования мРНК после травмы спинного мозга вызвано подавлением ADAR2, которое запускается воспалительной реакцией. науч. Респ. 5 , 12615 (2015).
КАС
пабмед
СтатьяGoogle ученый
Унекава, М. и др. Скорости эритроцитов в одиночных капиллярах мозга мыши и крысы одинаковы, несмотря на 10-кратную разницу в размерах тела. Мозг Res. 1320 , 69–73 (2010).
КАС
пабмед
СтатьяGoogle ученый
Карро А., Эль Хафни-Рахби Б., Матежук А., Гриллон К. и Киеда К. Почему парциальное давление кислорода в тканях человека является важным параметром? Малые молекулы и гипоксия. Дж. Сотовый. Мол. Мед. 15 , 1239–1253 (2011).
КАС
пабмед
ПабМед Центральный
СтатьяGoogle ученый
Марина Н. и др. Гипоксия ствола мозга способствует развитию гипертонии у спонтанно гипертензивных крыс. Гипертония 65 , 775–783 (2015).
КАС
пабмед
СтатьяGoogle ученый
Шредер, Дж. Л., Хайсмит, Дж. М., Янг, Х. Ф. и Матерн, Б. Э. Уменьшение гипоксии перфторуглеродной эмульсией на модели травматического повреждения спинного мозга. Дж. Нейрохирург. Spine 9 , 213–220 (2008).
ПабМед
СтатьяGoogle ученый
Уилсон, Р. Дж., Черса, Т. и Уилан, П. Дж. PO2 в тканях и влияние гипоксии на генерацию локомоторной активности в спинном мозге новорожденных мышей in vitro. Неврология 117 , 183–196 (2003).
КАС
пабмед
СтатьяGoogle ученый
ван ден Бранд, Р. и др. Восстановление произвольного контроля движений после парализующей травмы спинного мозга. Наука 336 , 1182–1185 (2012).
КАС
Статья
пабмедGoogle ученый
Аттвелл, Д., Мишра, А., Холл, К.Н., О’Фаррелл, Ф.М. и Далкара, Т. Что такое перицит? Дж. Цереб. Кровоток Метаб. 36 , 451–455 (2016).
КАС
пабмед
СтатьяGoogle ученый
Хилл, Р. А. и другие. Региональный кровоток в нормальном и ишемическом мозге контролируется сократительной способностью гладкомышечных клеток артериол, а не перицитами капилляров. Нейрон 87 , 95–110 (2015).
КАС
пабмед
ПабМед Центральный
СтатьяGoogle ученый
Горассини, М.А., Нортон, Дж.А., Неветт-Дуччерер, Дж., Рой, Ф.Д. и Ян, Дж. Ф. Изменения активности двигательных мышц после тренировки на беговой дорожке у субъектов с неполным повреждением спинного мозга. Дж. Нейрофизиол. 101 , 969–979 (2009).
ПабМед
СтатьяGoogle ученый
Капица С. и др. Спазмы хвоста при травме спинного мозга у крыс: изменения в связях между нейронами. Экспл. Нейрол. 236 , 179–189 (2012).
КАС
пабмед
СтатьяGoogle ученый
Beauparlant, J. et al. Ненаправленная компенсаторная пластичность способствует дисфункции нейронов после тяжелой травмы спинного мозга. Мозг 136 , 3347–3361 (2013).
ПабМед
СтатьяGoogle ученый
Наваррете-Опазо, А. и Митчелл, Г.С. Терапевтический потенциал перемежающейся гипоксии: вопрос дозы. 903:52 утра. Дж. Физиол. Регул. интегр. Комп. Физиол. 307 , R1181–R1197 (2014).
КАС
пабмед
ПабМед Центральный
СтатьяGoogle ученый
Миллер Г.М. Возникающая роль рецептора 1, связанного с следовыми аминами, в функциональной регуляции переносчиков моноаминов и дофаминергической активности. Дж. Нейрохим. 116 , 164–176 (2011).
КАС
пабмед
ПабМед Центральный
СтатьяGoogle ученый
Скачать ссылки
Благодарности
Мы благодарим F. Geddes и Y. Ma за техническую помощь. Это исследование было поддержано Канадским институтом исследований в области здравоохранения (MOP 14697; D.J.B.) и Национальным институтом здравоохранения США (NIH, R01NS47567; D.J.B. и K.F.).
Информация об авторе
Примечания автора
Карим Фуад и Дэвид Дж. Беннетт: Эти авторы внесли одинаковый вклад в эту работу.
Авторы и организации
Институт неврологии и психического здоровья и факультет реабилитационной медицины Университета Альберты, Эдмонтон, Альберта, Канада
Яцин Ли, Ана М. Лукас-Осма, Софи Блэк, Марили Дж. Стивенс, Романа Ваврек, Лео Санелли, Кейт К. Фенрих, Карим Фуад и Дэвид Дж. Беннетт
Институт неврологии и психического здоровья и кафедра психиатрии, Университет Альберты, Эдмонтон, Альберта, Канада
Миша В. Бандет и Ян Р. Виншип
Департамент генетики и геномных наук, Медицинская школа Икана на горе Синай, Нью-Йорк, Нью-Йорк, США
Антонио Ф Ди Нарзо
Институт мозга Фридмана, Медицинская школа Икана на горе Синай, Нью-Йорк York, New York, USA
Stella Dracheva
James J. Peters Virginia Medical Center, Bronx, New York, USA
Stella Dracheva
Авторы
- Yaqing Li
- Ana M Lucas-Osma
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в
PubMed Google Scholar - Sophie Black
Посмотреть публикации автора
Вы также можете искать этого автора в
PubMed Google Scholar - Миша В Бандет
Посмотреть публикации автора
Вы также можете искать этого автора в
PubMed Google Scholar - Marilee J Stephens
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в
PubMed Google Scholar - Романа Ваврек
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в
PubMed Google Scholar - Leo Sanelli
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в
PubMed Google Академия - Keith K Fenrich
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в
PubMed Google Scholar - Antonio F Di Narzo
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в
PubMed Google Scholar - Стелла Драчева
Посмотреть публикации автора
Вы также можете искать этого автора в
PubMed Google Scholar - Ian R Winship
Посмотреть публикации автора
Вы также можете искать этого автора в
PubMed Google Scholar - Karim Fouad
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в
PubMed Google Scholar - David J Bennett
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в
PubMed Google Scholar
0002 Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в
PubMed Google Scholar
Взносы
Ю. Л. выполнил все эксперимента in vitro на крысах и измерения in vivo pO 2 , участвовал во всех других исследованиях на крысах и был соавтором статьи. Р.В. и К.Ф. участвовал в локомоторных экспериментах на крысах in vivo . И.Р.В., К.Ф., Р.В., Л.С. и А.М.Л.-О. участвовал в экспериментах по иммуномаркировке. И.Р.В., Л.С. и М.В.Б. способствовали измерению кровотока. Л.С. выполнил все операции на крестцовом отделе спинного мозга. М.Дж.С., С.Б. и К.К.Ф. участвовал в анализе и редактировании. А.Ф.Д.Н. и С.Д. выполнили анализ мРНК-seq. DJB выполнено in vitro и in vivo экспериментов на крысах, непосредственно руководил всеми экспериментами и был соавтором статьи. К.Ф. и Д.Дж.Б. совместное старшее авторство.
Автор, ответственный за переписку
Дэвид Дж Беннетт.
Заявление об этике
Конкурирующие интересы
Авторы не заявляют о конкурирующих финансовых интересах.
Дополнительная информация
Дополнительный текст и рисунки
Дополнительные рисунки 1–16 (PDF 569)9 кб)
Дополнительное видео (MP4 8127 кб)
Права и разрешения
Перепечатка и разрешения
Об этой статье
Дополнительная литература
9002
ГАМК способствует распространению спайков через точки разветвления сенсорных аксонов в спинном мозге.
- Кришнаприя Хари
- Ана М. Лукас-Осма
- Дэвид Дж. Беннетт
Неврология природы (2022)
Сверхбыстрая допплерография и ультразвуковая локализационная микроскопия позволяют выявить сложность сосудистой перестройки при хроническом поражении позвоночника
- Бенуа Белиар
- Чаймаэ Ахманна
- Софи Пезе
Научные отчеты (2022)
Анализ транскриптома отдельных клеток выявляет иммунную гетерогенность и репопуляцию микроглии с помощью Hif1α у мышей после повреждения спинного мозга.
- Цзинью Ван
- Линтао Сюй
- Юнцзянь Чжу
Гибель клеток и болезни (2022)
Иптакалим улучшает микроциркуляцию головного мозга у мышей после ишемического инсульта за счет ингибирования сокращения перицитов.
- Руо-бин Го
- Инь-Фэн Дун
- Сю-лан Сан
Acta Pharmacologica Sinica (2022)
Ослабление активированного сигнала eIF2α при лечении ISRIB после травмы спинного мозга улучшает двигательную функцию
- Лэй Чанг
- Сянъян Лю
- Сюнцзе Шен
Журнал молекулярной нейронауки (2022)
Рис. 1. Небольшой участок мышцы с артериальными ветвями и капиллярами. (Схема.) |
Рис. 2. Поперечное сечение мышцы с открытыми и • закрытыми капиллярами. |
Непосредственным наблюдением под микроскопом живых мышц, некоторых из лягушек, некоторых из мелких млекопитающих, было сравнительно легко определить, что количество видимых капилляров, равное количеству капилляров, через которые проходит кровь тока, в покоящейся мышце был довольно мал и очень заметно возрастал только тогда, когда мышца была активна в течение нескольких секунд. Однако на другой важный вопрос, относительно того, были ли открытые капилляры распределены приблизительно равномерно, или, быть может, они опустошались группами, когда артериальная ветвь, питавшая группу, закрывалась, ответить было не так просто.
Здесь мне пришлось начать с подсчета капилляров. После заполнения сосудистой системы введением сильно окрашенной среды, которая позже затвердевает, можно сделать препараты, которые показывают заполненные сосуды с очень большой ясностью. На рис. 3 таким образом показана чрезвычайно грубая капиллярная сеть из желудка лягушки. Рис. 4 представляет собой поперечное сечение примерно 0,5 мм в диаметре мышцы лошади, на котором отдельные капилляры показаны в виде маленьких черных точек между мышечными волокнами, и по такому препарату можно непосредственно подсчитать, сколько капилляров находится в поперечном сечении заданного размера, скажем, в один квадратный мм. Проведенные мной теперь подсчеты показывают, что число животных заметно различается у разных животных: оно сравнительно низкое у холоднокровных, высокое у теплокровных, особенно у мелких животных, где, например, у морской свинки одна находит примерно 3000 на квадратный мм, то есть в поперечном сечении площади немного больше, чем у головки булавки. Поскольку длина каждого капилляра составляет в среднем всего 0,5 мм, общее количество капилляров в большом организме, таком как человек, невероятно велико, и можно вычислить, например, что если все капилляры в взрослый человек образовывал непрерывную трубу, она могла охватить по меньшей мере дважды земной шар.
Рис. 5. Продольный срез портняжной мышцы лягушки. (Жизненно важная инъекция, х 100.) |
Чтобы установить, какие из этих многочисленных капилляров открыты, а какие закрыты, в любой момент в живом организме я диспергировал взвесь микроскопических черных частиц (наиболее подходящими оказались тушь) в кровь живого животного путем внутривенного переливания. Когда животное вскоре после этого убивают, тушь обнаруживается в тех капиллярах, которые в этот момент были открыты, а остальные не будут видны. На рис. 5 показан мышечный препарат лягушки, подвергшейся мышечной работе непосредственно перед переливанием туши и у которой, следовательно, были открыты многочисленные капилляры. В нескольких местах отчетливо видны неокрашенные тельца, очерченные плазмой крови черного цвета. Различие между активной и покоящейся мышцей выявляется на таких препаратах особенно отчетливо, и было обнаружено, что открытые капилляры малочисленны или многочисленны, но их распределение всегда довольно правильное. На рис.6 показано оптическое сечение небольшой площади, ок. 1/80 мм 2 , из трех разных мышц одной и той же морской свинки. В верхнем экземпляре видны только 3 капилляра (всего 200 на кв. мм). В нижнем образце, представляющем собой дыхательную мышцу, подвергавшуюся работе вплоть до момента умерщвления животного, обнаруживается 2500 открытых капилляров на 1 кв. мм, или, другими словами, почти все существующие капилляры были использовать. Иллюстрация далее показывает, что существует большая разница в диаметре открытых капилляров. В покоящейся мышце все они очень узкие, а в активной мышце ряд довольно широкий. Сравнение со шкалой, нанесенной в тысячных долях миллиметра, показывает, что диаметр может уменьшаться до 2-3 тысячных долей мм. Примечательно, что кровяные тельца, представляющие собой круглые диски диаметром 7 и толщиной 2, могут проходить через такие узкие каналы, но рис. 7 показывает, что это может происходить, поскольку они либо сворачиваются, либо просто вытягиваются в длинные колбасообразные тела. .
Рис. 7. Различные капилляры из мышцы морской свинки. (Вита инъекция.) |
Из исследований, о которых я сейчас кратко рассказал, ясно следует, что капилляры, по крайней мере в мышцах, должны, очевидно, обладать способностью к самостоятельному сокращению, что, другими словами, должен существовать особый капилляр- двигательной системы, с помощью которой можно регулировать диаметр капилляров, но констатация этого факта ставит целый ряд новых вопросов: зависит ли изменение диаметра капилляров от артерий или оно вытекает из них? Каким образом можно возбудить капилляры – химическим, электрическим или механическим? Находятся ли они под нервным контролем, и если да, то каким нервом? Можно ли обнаружить в их стенках сократительные гистологические элементы? И так далее. Я занимался этими и другими связанными с ними вопросами в течение последних нескольких лет; В настоящий момент исследования в самом разгаре, и кажется, что еще столько всего предстоит сделать, что у меня возникает искушение использовать метафору из одной из работ моего великого соотечественника Николая Стено: наши опасения подобны головам Гидры. Лерны – каждый раз, когда один отсекается, возникает несколько новых. Когда кто-то находится в середине такой работы, где рабочие гипотезы подвергаются постоянным изменениям, чрезвычайно трудно дать последовательный отчет, и я должен довольствоваться некоторыми примерами того, что было достигнуто, и намекать на выводы, которые я делаю. надеюсь дойти.
Во-первых, я попытался решить вопрос о том, независимы ли капиллярные изменения языка лягушки от артерий. Когда язык лягушки расправлен по предметному стеклу, это особенно подходящий образец для исследования. Она полупрозрачна, с одной стороны находится гладкая слизистая оболочка с широко распространенной капиллярной сетью, в которой отдельные капилляры легко реагируют на возбуждение и где можно непосредственно наблюдать как мелкие артерии, так и вены. Пока язык не возбужден, подавляющее большинство этих капилляров закрыто, и язык очень бледный и бескровный. Хорошо известно, что механическое раздражение кожи человека, например, царапиной от иглы, дает красную полосу, так как сосуды наполняются кровью. Соответствующую реакцию очень легко вызвать на языке лягушки, и под микроскопом можно показать, что это зависит в первую очередь от расширения капилляров, и можно вызвать расширение отдельного капилляра или части целого. капилляр. На рис. 8 показан такой капилляр, часть в неповрежденном состоянии, часть после легкой царапины посередине. Рис.9показывает, как в дальнейшем можно найти полностью закрытый капилляр путем осторожного царапания крошечной венозной ветви ( v ). Кровь выходит из вены и заполняет часть капилляра, но не вытекает. Путем дальнейшего царапания можно добиться заполнения капилляра по крупицам, пока он не соединится с открытым капилляром или артерией, когда внезапно начнется кровоток. Этот эксперимент важен, потому что он показывает, что очень низкого венозного давления достаточно для заполнения капилляров с дряблыми стенками, в то время как высокое артериальное давление не может принудительно проникнуть в суженный капилляр.
Рис. 9. Влияние многократного механического раздражения на язык лягушки ( v = крошечная венозная ветвь). |
Такое поведение имеет большое теоретическое и практическое значение. Из этого и из многих других аналогичных фактов можно заключить, что когда происходит заметное расширение капилляров, оно не может быть следствием простого повышения артериального давления, а должно зависеть от изменения состояния стенок капилляров — расслабления их сократительных элементов. Расширение артерий само по себе приводит только к более высокому давлению в капиллярах и более быстрому току крови по ним. Большая или меньшая красная окраска органа зависит, в первую очередь, от кровенаполнения капилляров, и поэтому справедливо заключить, что во всех таких случаях, когда имеется выраженное покраснение, мы имеем дело с расширенными капиллярами. . Однако только более тщательное обследование может дать информацию о том, расширены ли при этом артерии и повышено ли капиллярное давление. Капилляры в коже человека расширяются, например, при сильном нагреве и при возбуждении сильным светом, при различных эмоциях, а охлаждение до определенного уровня и психологическая депрессия приводят к сужению капилляров. Детальный механизм этих реакций еще не изучен. С помощью различных химических средств можно вызвать расширение капилляров, и, например, уретан в довольно крепком растворе вызывает очень сильное расширение капилляров языка лягушки, в то время как на артерии он не действует. С уретаном можно создать ситуацию, изображенную на рис. 10, когда кровь перекачивается из очень узкой артерии в капилляр, который расширяется все больше и больше и удерживает все поступающие в него кровяные тельца. Стенки капилляров расширяются настолько сильно, что становятся проницаемыми для плазмы крови, так что капилляр наконец заполняется плотной массой кровяных телец. Это наблюдение имеет отношение к проблеме отеков и в настоящее время более тщательно изучается моим коллегой, доктором Харропом, в направлении определения размера отверстий, появляющихся в стенках капилляров. Подходящие вещества вводят в кровь через вену. Можно заставить группу капилляров на языке лягушки расширяться и наблюдать за веществом, выходящим через стенки капилляров. При введении коллоидного красителя «витал красный» с последующим нанесением уретана рядом с расширенным капилляром появлялась тонкая красная полоска. Если вводили тушь, частицы которой находятся на грани микроскопически видимого, то расширенные капилляры оказывались закрытыми для этого вещества. Точно так же мы установили, что молекулы крахмала могут проходить.
На коже человека известна реакция, соответствующая расширению уретана на языке лягушки, когда он становится красновато-синим при сильном охлаждении. Мы также имеем сильно расширенные капилляры и суженные артерии, так что кровоток становится очень медленным, и существенная часть кислорода крови расходуется во время его прохождения, что приводит к синей окраске. Эта реакция согласуется со многими другими вазомоторными реакциями кожи человека, тщательно изученными Эббеке, который описал их одновременно с началом моих капиллярных исследований и сделал ряд важных выводов. Я особенно стремлюсь подчеркнуть ценную работу Эббеке, потому что в своем первом отчете я не знал о ее существовании.
Обнаружено очень большое количество веществ, вызывающих расширение капилляров и при более сильном действии вызывающих отек. Таким образом, мне необходимо рассмотреть только вещества, вызывающие воспаление. В этой связи я должен обратить внимание на гистамин, который Дейл в очень красивом исследовании показал, что он вызывает расширение капилляров у различных млекопитающих. В случае капилляров лягушки гистамин практически не действует, и этот факт поразительно иллюстрирует наблюдение, что все капилляры обнаруживают совсем не одинаковые реакции. Даже у одного и того же животного есть очень большая разница, которая, естественно, усложняла исследование и добавляла к нему интерес.
Я внимательно исследовал состояние кожи и паутины лягушки. Капиллярная система здесь совершенно иная, чем у языка. Капиллярная сеть очень густая, и большинство капилляров всегда открыты, хотя и узкие. Они слабо реагируют на химические реагенты, вызывающие сильное расширение языка, и хотя очень легкое механическое раздражение может вызвать некоторое расширение, они, как правило, сокращаются при более сильном возбуждении. Это представляет интерес, поскольку до сих пор не удалось найти никакого раздражителя, который мог бы вызвать сокращение капилляров языка.
Я описываю как тонус капилляров тот факт, что они обладают способностью сокращаться в большей или меньшей степени и сохранять себя сжатыми. В языке лягушки очень сильно развит тонус капилляров, причем большинство из них полностью сокращены. В паутине она намного слабее, поскольку капилляры полностью закрыты лишь в исключительных случаях. Большинство мышечных капилляров занимают промежуточное положение. Очень легко показать, что кровоток является условием поддержания тонуса, но зависимость от крови весьма разнообразна. Например, если прекратить подачу крови к паутине на 10-20 минут, все капилляры очень сильно расширятся, как только кровь будет допущена. Таким образом, они очень быстро расслабляются, когда через них не проходит постоянный поток свежей крови. Если провести тот же эксперимент с языком, должно пройти много часов, прежде чем возникнет подобная реакция, и даже малейшего кровоснабжения достаточно для поддержания тонуса. Когда кровоток восстанавливается после обструкции, возникает выраженная гиперемия. Этот факт давно известен и используется в терапии. Предполагалось, что причинным фактором было изменение обмена веществ, ведущее к недостатку кислорода и образованию кислых веществ. Это объяснение, по крайней мере в отношении органов, которые я исследовал, совершенно неверно. Они получают весь необходимый им кислород из атмосферы, и, помимо этого, мы обнаружили, что требуется гораздо более высокая степень кислотности, чем когда-либо встречающаяся в тканях, чтобы вызвать расширение даже чувствительных капилляров языка. Объяснение следует искать в совершенно другом направлении. Кровь должна содержать вещество, которое действует на сократительные элементы в стенках капилляров и стимулирует их сокращение. Исследовать и, если возможно, выделить это вещество — одна из задач, которой предстоит заняться в ближайшем будущем.
Присутствие такого вещества в крови предполагает весьма совершенный регулирующий механизм, посредством которого кровь вполне регулярно распределяется наиболее экономичным образом. Если капилляр был ограничен кровью в течение определенного времени, его тонус уменьшится, и кровь будет течь через него до тех пор, пока он снова не сможет закрыться. Таким образом, открытые капилляры на языке или в мышцах будут постоянно менять свое место. Тканевые элементы, находящиеся в данный момент вдали от открытых капилляров и потому плохо кровоснабжаемые, несколько позже получат кровь, проходящую рядом. Ни одна часть тканей не будет лишена, а кровь будет утилизирована самым экономичным образом.
Время не позволяет мне вдаваться в условия иннервации капилляров, которые обнаруживают много интересных особенностей, но которым еще не хватает многого для полного выяснения. Я также должен довольствоваться предельной краткостью демонстрации гистологии сократительных элементов. Доктор Вимтруп вместе с моими сотрудниками работает над этим вопросом, и ему удалось обнаружить разветвленные клетки, окружающие капилляры, которые были описаны Руже еще в 70-х годах. Однако окончательных результатов пока не достигнуто. Я думаю, что сказал достаточно, чтобы прояснить для вас, что исследования, о которых я рассказал, имеют дело со значительными проблемами и что потребуется много работы, трудной во многих отношениях, чтобы привести их к удовлетворительному решению. Огромная честь Нобелевской премии является для меня сильнейшим стимулом в моей работе, а размер премии значительно облегчит мою задачу и окажет мне очень ценную помощь в моей работе. Прошу заверить вас, что я сделаю все, что в моих силах, чтобы показать, что я достоин того доверия, которое оказал мне Каролинский институт.
[Лекция иллюстрирована кинопроекцией.]
Из Нобелевских лекций, физиологии и медицины 1901-1921 , издательства Elsevier Publishing Company, Амстердам, 1967 г.
Авторское право © Нобелевский фонд 1920 г.
Чтобы процитировать этот раздел
стиль MLA: Август Крог — Нобелевская лекция. Нобелевская премия.org. Nobel Prize Outreach AB 2022. Сб. 1 октября 2022 г.
Наверх
Back To TopВозвращает пользователей к началу страницы
ПРИБЛИЖАЕТСЯ
Не пропустите объявления о вручении Нобелевской премии с 3 по 10 октября!
Смотрите прямую трансляцию анонсов.
Выберите категорию или категории, по которым вы хотите отфильтровать
Физика
Химия
Лекарственное средство
Литература
Мир
Экономические науки
Выберите категорию или категории, которые вы хотите отфильтровать по
Физика
Химия
Лекарственное средство
Литература
Мир
Экономические науки
Уменьшить год на один
Выберите год, в котором вы хотите искать
Увеличить год на один
7.
1: Поверхностное натяжение, вязкость и капиллярное действие (проблемы)
- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- Идентификатор страницы
- 119786
ПРОБЛЕМА \(\PageIndex{1}\)
Показанные здесь пробирки содержат равные количества указанных моторных масел. В каждую из труб одновременно были брошены одинаковые металлические сферы, и через мгновение сферы упали на высоту, указанную на рисунке. Расположите моторные масла в порядке возрастания вязкости и объясните свои рассуждения:
- Ответить
20 < 30 < 40 < 50
ЗАДАЧА \(\PageIndex{2}\)
Хотя сталь плотнее воды, стальную иглу или скрепку, аккуратно помещенную вдоль на поверхность стоячей воды, можно заставить плавать. Объясните на молекулярном уровне, как это возможно:
(кредит: Кори Занкер)
- Ответ
Молекулы воды обладают сильными межмолекулярными силами водородной связи. Таким образом, молекулы воды сильно притягиваются друг к другу и проявляют относительно большое поверхностное натяжение, образуя своего рода «кожу» на ее поверхности. Эта кожа может выдержать жука или скрепку, если осторожно положить ее на воду.
ЗАДАЧА \(\PageIndex{3}\)
Здесь показаны значения поверхностного натяжения и вязкости для диэтилового эфира, ацетона, этанола и этиленгликоля.
- Объясните их различия в вязкости с точки зрения размера и формы их молекул и их IMF.
- Объясните их различия в поверхностном натяжении с точки зрения размера и формы их молекул и их IMF.
- Ответить на
Вязкость увеличивается по мере увеличения молекулярной массы (размера) молекул. Кроме того, чем более полярна молекула, тем она более вязкая.
- Ответ b
Поверхностное натяжение увеличивается по мере увеличения молекулярной массы молекулы. Кроме того, чем более полярна молекула, тем выше поверхностное натяжение.
ПРОБЛЕМА \(\PageIndex{4}\)
Возможно, вы слышали, как кто-то использовал фигуру речи «медленнее, чем патока зимой», чтобы описать процесс, который происходит медленно. Объясните, почему это уместная идиома, используя понятия размера и формы молекул, молекулярных взаимодействий и влияния изменения температуры.
- Ответить
Температура влияет на межмолекулярные силы: чем выше температура, тем больше кинетическая энергия молекул и в большей степени преодолеваются их межмолекулярные силы, а значит, жидкость более текучая (менее вязкая); чем ниже температура, тем меньше преодолеваются межмолекулярные силы и тем более вязкая жидкость.
ПРОБЛЕМА \(\PageIndex{5}\)
Часто рекомендуется дать двигателю автомобиля поработать на холостом ходу, чтобы он прогрелся перед поездкой, особенно в холодные зимние дни. Хотя польза от продолжительной работы на холостом ходу сомнительна, безусловно верно, что прогретый двигатель более экономичен по топливу, чем холодный. Объясните причину этого.
- Ответить
Жидкости в двигателе нагреваются, их вязкость снижается, что помогает смазывать движущиеся части двигателя, обеспечивая более плавную работу.
ЗАДАЧА \(\PageIndex{6}\)
В этой таблице приведены поверхностное натяжение и вязкость воды при различных температурах.
- Что происходит с поверхностным натяжением воды при повышении температуры? Объясните, почему это происходит, с точки зрения молекулярных взаимодействий и влияния изменения температуры.
- Что происходит с вязкостью воды при повышении температуры? Объясните, почему это происходит, с точки зрения молекулярных взаимодействий и влияния изменения температуры.
- Ответить на
По мере того, как вода достигает более высоких температур, повышенная кинетическая энергия ее молекул более эффективна в преодолении водородных связей, поэтому ее поверхностное натяжение уменьшается. Поверхностное натяжение и межмолекулярные силы напрямую связаны.
- Ответ b
В вязкости наблюдается та же тенденция, что и в поверхностном натяжении, и по той же причине.
Авторы
Пол Флауэрс (Университет Северной Каролины, Пембрук), Клаус Теопольд (Университет Делавэра) и Ричард Лэнгли (Государственный университет Стивена Ф. Остина) с соавторами. Контент учебника, созданный OpenStax College, находится под лицензией Creative Commons Attribution License 4. 0. Скачать бесплатно на http://cnx.org/contents/85abf193-2бд…[email protected]).
- Аделаида Кларк, Орегонский технологический институт
Обратная связь
Считаете, что один из приведенных выше ответов неверен? Дайте нам знать здесь.
- Наверх
- Была ли эта статья полезной?
- Тип изделия
- Раздел или страница
- Показать страницу Оглавление
- нет на странице
- Теги
Adamant Namiki Precision Jewel Co.
, Ltd.
Высокоточный капилляр, изготовленный по технологии обработки и полировки HIP
Совместимый капилляр
Керамический капилляр
Рубиновый капилляр
Капилляры — это инструменты, используемые в машинах для соединения проводов для соединения электродов микросхемы и выводов с проводами.
Наша компания разрабатывает капилляры в соответствии со спецификациями по склеиванию и производит их с использованием высококачественных материалов.
[Для соединения проволоки через центральное отверстие капилляра используется золотая проволока]
Как показано на рисунке, золотой шарик прикрепляется к электроду с помощью ультразвуковой силы, прикладываемой от сварочной машины к капилляру, нагрузке и теплота стадии склеивания. После этого формируется петля и провод присоединяется к ведущей клемме. Во время этого процесса очень важны форма наконечника, точность и состояние поверхности капилляра.
Поскольку форма петли формируется проволокой, проходящей через капилляр в соответствии с движением капилляра, также важно отполировать внутренний диаметр, чтобы предотвратить повреждение (царапины) проволоки и изменения высоты петли.
Наши керамические капилляры обрабатываются HIP, что уменьшает индивидуальные различия, влияющие на качество. Они пользуются большим доверием клиентов, например, в автомобильной промышленности, которая в последние годы требует более высокой надежности.
Наши капилляры из монокристаллического рубина являются единственным продуктом такого рода в мире. Внутренняя поверхность отполирована до зеркального блеска для предотвращения засорения проводов (золотых, серебряных, медных, сплавных).
Мы предлагаем другие нестандартные товары, чтобы быстро предоставить продукты, удовлетворяющие потребности клиентов.
Характеристики
- Удаление остаточных пор с помощью ГИП-обработки; уплотнение
- Предотвращает разъединение за счет улучшения отношения интерметаллидов
- Превосходная зеркальная полировка внутреннего диаметра обеспечивает плавный процесс склеивания
- Высокоточное изготовление на заказ
Высокоточный капилляр, изготовленный по технологии обработки и полировки HIP.
Подходит для автомобилей.
Керамический капилляр.
Дополнительная информация.
Керамический капилляр. наших наконечников и гильз, используемых в индустрии оптической связи. Достигнуто превосходное свойство концентричности, что значительно сокращает время работы во время замены благодаря устранению процесса выравнивания. Более длительный срок службы капилляров и более высокая износостойкость были достигнуты за счет использования закаленной циркониевой глиноземной керамики с более высокой твердостью, чем стандартная глиноземная керамика. Мы также можем разместить покрытие DLC (алмазоподобное углеродное) для увеличения срока службы.
Функция керамических капилляров состоит в том, чтобы пропускать тонкую и хрупкую золотую проволоку на очень высоких скоростях. Формы капилляров должны быть гладкими и точными для любого процесса склеивания. Мы полируем капилляры с помощью высокоточной технологии обработки, используемой при производстве наших циркониевых наконечников и гильз.
Характеристики материала
Увеличенный срок службы капилляров благодаря использованию керамики из оксида алюминия, закаленной цирконием
Более длительный срок службы капилляров и более высокая износостойкость были достигнуты за счет использования керамики из оксида алюминия, закаленной цирконием, с более высокой твердостью, чем стандартная 99,99% алюмокерамики и наш уникальный процесс повышения твердости.
Упрочненный цирконием оксид алюминия | 99,99% Глинозем | |
---|---|---|
Прочность на изгиб | 1700 (Н/мм 2 ) | 820 (Н/мм 2 ) |
Твердость по Виккерсу | 1900 (ВН) | 2000 (ВН) |
Плотность | 4,3 (г/см 2 ) | 3,98 (г/см 2 ) |
Средний размер зерна | ≤0,5 мкм | ≤1,2 мкм |
Цвет Внешний вид | Белый | Белый |
Наш строгий контроль качества от сырья до готовой продукции позволяет снизить затраты и повысить конкурентоспособность.
Обработка HIP Дополнительная обработка HIP (горячее изостатическое прессование)
В процессе HIP пузырьки воздуха, образующиеся между частицами материала, удаляются путем приложения к обрабатываемому объекту высокой температуры (1000 °C и более) и изотропного высокого давления (1000 атм и более). (Для справки, давление на глубине моря 6000 м составляет 600 атм.)
В результате уплотняются и гомогенизируются капилляры, уменьшаются индивидуальные различия, а при склеивании улучшается диаметр пюреобразного шарика, прочность на сдвиг и коэффициент интерметаллидов.
Капиллярная форма
Уменьшение повреждения золотой проволоки, редкое накопление загрязнения и поломка проволоки за счет неконусного прямого отверстия с гладкой и однородной поверхностью.
Гладкая геометрия от фаски до отверстия обеспечивает стабильный процесс склеивания.
Традиционные капилляры иногда имеют коническое отверстие или шероховатую поверхность, что приводит к повреждению шарика, скоплению загрязнений и обрыву проволоки. Мягкая трансмутация от отверстия к кончику через фаску, сделанную тонкой полировкой, уменьшает повреждение проволоки и обеспечивает стабильный процесс соединения.
Список сокращений капилляров
Создание идеальной формы шара
Увеличьте срок службы капилляров путем полировки периферийной области горлышка бутылки с помощью нашей уникальной и высокоточной технологии.
Концентричность
Превосходная концентричность отверстий позволяет легко производить замену
Благодаря нашей уникальной технологии точного технологического процесса, разработанной при производстве наконечников для оптической связи, было достигнуто превосходное свойство концентричности, что значительно сокращает время работы во время замены в связи с устранением процесса выравнивания.
Характеристики склеивания
Превосходные характеристики склеивания обусловлены гладкой и стабильной формой шарика.
Размер склеиваемого шарика.
Размер склеиваемого шарика зависит от диаметра проволоки (WD), отверстия (H) и диаметра фаски (CD). Однородная и стабильная форма шара возможна благодаря точности гладкой геометрии фаски и превосходной концентричности отверстия.
Коэффициент сдвига мяча
На этот параметр влияют WD, CD, основа колодки, диаметр протертого мяча и площадь контакта с мячом. Удовлетворительный уровень силы и прочности обеспечивается стабильной геометрией фаски.
Скрепление стежков
Важными параметрами, влияющими на скрепление стежков, являются диаметр кончика (T), внешний радиус (OR) и передний угол (FA). Достаточное сцепление стежков на нормальном WD достигается за счет стабильной геометрии кончика, более плотной концентричности отверстия по отношению к T и мягкого OR.
Специальная матовая обработка керамического капилляра
Специальная матовая обработка – это обработка для придания шероховатости поверхности указанной детали.
Путем придания шероховатости поверхности можно улучшить такие аспекты, как смачиваемость клея и прочность покрытия.
В керамическом капилляре прочность 2-го соединения также может быть улучшена за счет увеличения силы захвата.
Учитывая совместимость со связующим материалом, существует 4 типа методов изготовления матов.
- 1) Физическая шероховатость
- 2) Пескоструйная обработка
- 3) Химическая обработка
- 4) Наш собственный метод обработки
Практический пример
Капилляр с боковым разрезом
По мере того, как устройства становятся меньше и с большей плотностью, увеличивается количество узких корпусов.
Мы предлагаем капилляр с боковым разрезом для узкого шага соединения с высокой прочностью соединения, чтобы не касаться близлежащих проводов и препятствий.
Каталог
Капилляры выбираются в зависимости от размера и шага контактной площадки, к которой приклеивается золотая проволока. (Шаг контактной площадки (BPP) = расстояние между центрами двух соседних контактных площадок).
По мере того, как полупроводниковые изделия становятся меньше, шаг контактных площадок становится уже, что требует большей точности капилляров.
Adamant Namiki расширяет свой модельный ряд в ответ на потребность в более мелких полупроводниковых продуктах.
Керамический капилляр
Стандартный тип Каталог
ВРР: 140~150 мкм
Керамический капилляр
Серия Fine Pitch Каталог
ВРР: 60~100 мкм
Керамический капилляр
Серия Uitra Fine Pitch Каталог
BPP: 40~50 мкм
Совместимость с серией
Высококачественный совместимый капилляр Adamant Namiki. Возможна заказная переписка.
Деталь №. | IC Внутренний угол фаски | FA Передний угол | OR[мкм] Внешний радиус |
---|---|---|---|
АН-1 | Двойной 120° — 80° | 8° | СТД |
Ан-2 | Двойной 120° — 80° | 8° | СТД |
Ан-3 | Двойной 90°-50° | 0° | Большой |
Ан-4 | Двойной 90°-50° | 0° (Узкая плоская поверхность) | Большой |
Ан-5 | Двойной120°-90° | 0° (Узкая плоская поверхность) | Большой |
Ан-6 | Одинарный 120°(ИК) | 8° | СТД |
АН-С | пользовательский |
(мкм/мил)
Керамический капилляр
Каталог совместимых серий
Мы поставляем единственный в мире монокристаллический рубиновый капилляр
Рубиновый капилляр
Дополнительная информация
Рубиновый капилляр
Рубиновый капилляр может сохранять свою форму благодаря высокой твердости материала после нанесения проволочного соединения. Наши рубиновые капилляры можно использовать многократно благодаря нашему процессу промывки золотой проволоки, который прикрепляется к поверхности рубиновых капилляров.
Рубиновые капилляры предназначены для пропуска тонкой и хрупкой золотой проволоки с очень высокой скоростью. Формы капилляров должны быть гладкими и точными для любого процесса склеивания. Мы производим диаметр капиллярного отверстия с помощью высокоточной технологии обработки с использованием процесса лазерного облучения и процесса полировки с использованием алмазного порошка.
Характеристики материала
Превосходная гладкость монокристаллического рубинового капилляра предотвращает повреждение и загрязнение золотой проволоки.
Рубиновый капилляр изготовлен из монокристаллического рубина. Поскольку гладкость поверхности превосходит стандартные керамические капилляры из оксида алюминия 99,99%, повреждение золотой проволоки уменьшается. Кроме того, твердость подходит для формы узкого места.
Монокристалл рубина | 99,9% оксид алюминия | |
---|---|---|
Прочность на изгиб | 1,026 (Н/мм 2 ) | 820 (Н/мм 2 ) |
Твердость по Виккерсу | 2000 (ВН) | 2000 (ВН) |
Плотность | 3,99 (г/см 2 ) | 3,98 (г/см 2 ) |
Средний размер зерна | Монокристалл | ≤1,2 мкм |
Внешний вид | Красный | 9% Alumina»> Белый |
Наш строгий контроль качества и производства от сырья до готовой продукции позволяет снизить затраты и повысить конкурентоспособность.
Доработка и очистка для повторного использования
При использовании монокристаллического рубина с превосходной химической стойкостью стало возможным повторение доработки и очистки для повторного использования капилляра. Таким образом, рубиновый капилляр является экологически чистым продуктом.
Очистка для повторного использования
В процессе очистки царская водка и щелочь удаляют налипание золота и карбида соответственно. Остатки химикатов не прилипают к монокристаллическому рубиновому капилляру, поэтому можно исключить повреждение золотой проволоки. В связи с тем, что капилляр редко повреждается, его можно повторно использовать только путем очистки.
Мы ответственно относимся к очистке и проверке капилляра, поэтому качество обещается как у новых продуктов.
Доработка
Отбракованный капилляр можно заменить новым как переработанный капилляр с повторной полировкой и повторной обработкой кончика капилляра. Доработку (повторную обработку на кончике) капилляра можно повторять до тех пор, пока он не станет непригодным для склейки. Используя переработанный капилляр, можно снизить стоимость и нагрузку на окружающую среду.
Жизненный цикл рубинового капилляра
Узкий шаг. Адаптация к низкотемпературной склейке. Покрытие DLC (алмазоподобный углерод) обеспечивает превосходную износостойкость и в три раза увеличивает срок службы.
В последнее время требуется более высокая износостойкость капилляра при адаптации к узкому шагу и низкотемпературному процессу склеивания.
Капилляр из монокристаллического рубина с DLC-покрытием, разработанный нашей компанией раньше других компаний, обладает в 3 раза большей устойчивостью к истиранию по сравнению с корпусом без покрытия. Снижение частоты капиллярных изменений обеспечивает такие преимущества, как сокращение времени обслуживания, увеличение количества управляемых машин, повышение производительности и способствует увеличению вашей прибыли.
Покрытие DLC
Поскольку износостойкость увеличилась в три раза, использование капилляров также увеличилось в три раза. Стабильная форма капилляра CD позволяет улучшить адгезионную способность.
Поскольку рубиновый капилляр с DLC-покрытием имеет низкий коэффициент трения, грязь редко прилипает к кончику капилляра. Это покрытие увеличивает срок службы капилляра.
В процессе склеивания грязь, которая прилипает к кончику капилляра, является одним из факторов, снижающих срок службы капилляра. Поскольку DLC-покрытие снижает коэффициент трения, уменьшается прилипание грязи к кончику капилляра.
Каталог
Рубиновый капилляр
Каталог стандартного типа
ВРР: 100 мкм ~
Ruby Capillary
Серия Fine Pitch Каталог
ВРР: 60~100 мкм
Ruby Capillary
Серия Uitra Fine Pitch Каталог
BPP: 40~50 мкм
Изготовление на заказ
Пожалуйста, заполните пустое место в листе заказа на заказ.