FIZIC NOIUNI SUMARE DE CALCUL AL ERORILOR Amsuraomrimefizic,nseamnaocomparacualtadeacelaifel(aceiai natur)aleasnmodconvenionalcaunitate(etalon)iastabilidecteoriunitatea este cuprins n mrimea dat. Msurtorile pot fi directe, cnd valoarea mrimii cutate se obine ca rezultat al uneiobservaiisimpleiindirectecndvaloareacutatseobineprintr-uncalculpe baza relaiei fizice ntre mrimea cutat i mrimile care se msoar direct. Valorileobinuteprinmsurtorisaudeterminrinupotfiniciodatfoarte exacte, perfecte, ci sunt mai mult sau mai puin apropiate de valoarea adevrat (A0) a acelei mrimi. Pentru a obine un rezultat ct mai apropiat de realitate, fiecare msurtoare sau determinareserepetdemaimulteori,obinndu-seunirdevaloriindividualecu care se calculeaz valoarea medie ( A) a irului de msurtori. ( A) = nAnii =1 Valoarea real a mrimii de msurat nu se poate obine datorit unor factori ca: sensibilitatelimitataaparatelordemsur,defectedeconstrucie,imperfeciunea simurilor noastre, a metodelor de lucru, etc. Numimeroareabsolutdiferenadintrevaloareamsurativaloareade referin. AA = A A0 Eroarearelativ(cr)sedefinetecafiindraportuldintreeroareabsoluti valoarea de referin. cr = 0AA A De cele mai multe ori eroarea relativ se exprim n procente, deci raportul 0AA A se nmulete cu 100. 2cr = 0AA A * 100%. Dup caracterul lor, erorile se mpart n erori sistematice i erori ntmpltoare: a.erorisistematiceprovindintr-undefectalaparatului,dintr-oimpreciziea moduluidelucru,dincauzaunorperturbaiiexterioaresaudintr-oomisiunea examinatorului.Eleauntotdeaunaovaloaredeterminatiunsemnprecis.Erorile sistematice pot fi ndeprtate prin schimbarea aparaturii sau prin corecii. b.erorintmpltoaresedatoreazunormultiplecauze.Nefiindcontrolabile, nu se potcompensa prin corecii. Dac numrul msurtorilor este suficient de mare, abaterilenplussuntegalecuabaterilenminus,iarfrecvenauneierorisesupune legii de distribuie a lui Gauss, exprimat prin formula: P ) (v =2ttkeK undePestefrecvenauneierorintmpltoaredevaloarev,e,estebaza logaritmilornaturali,iarkesteoconstantcaredepindedepreciziaaceluiirde msurtori. Graficuldinfigura1aratcdacsearanjeazdupmrimeerorilefcutela determinarea unei anumite mrimi, cea mai mare parte din erori segrupeaz n jurul valorilor mici. Cu ct erorile sunt mai mari n valoare absolut, cu att frecvena lor va fi mai mic. Maximul curbei l obinem pentru v = 0: P(0) = tk=0,564 adic considernd o msurtoare fr nici o eroare. Maximul curbei permite determinarea constantei k. 3Probabilitateacalaomsurtoareeroareasfiezeroesteexclus. Probabilitatea w (v) crete o dat cu creterea acestor erori avnd expresia:w(v)=}+vtvvtd ekk*2 w()=}+vtvvtd ekk*2=1(certitudine) i w(0) = 0 imposibilitate. 1.Calculul erorilor n cazul unor msurtori directe Pentruadeterminaerorilentmpltoare,fiex1(i= n , 1 )rezultateleunuimare numr n de msurtori ale mrimii x. Valoarea probabil va fi media aritmetic a valorilor: x=nnix=11 Sunteminteresaidoardeerorilecareinflueneazvaloareamediea msurtorii. Acestea sunt: a.S=n n ninitv==) 1 (12undetesteeroareaptraticmedieauneivalori individuale. Eroarea ptratic medie S se mai numete i eroarea mediei sau imprecizia valorii medii. Fig.1.Reprezentarea grafic a probabilitii de producere a erorilor 4b.T=) 1 (1=n nniiv unde T este reoarea medie a valorii medii c.R= 0,67455S~ S32 unde R este eroarea cea mai probabil d.Eroarea limit A a valorii medii, este cea mai mare eroare ntmpltoare, n valoare absolut, care se poate atinge la acel ir de msurtori: A=3S n concluzie, rezultatul va fi de forma: x=) 1 (6745 , 0121 = =n n nxniniiv= R xm Deci valoarea adevrat a mrimii msurate se afl ntre valorile x-R i x+R x-R < xa < x+R Exemplu: a. Presupunem c am efectuat opt cntriri cu aceeai balan, pentru aflarea masei unui corp. Rezultatele obinute se prezint sub forma tabelului urmtor: Nr. crt. Valoarea individual mi (g) vi g 103*vi g2 1.2,98-0,01250,15625 2.2,98-0,01250,15625 3.2,963-0,02950,37025 4.3,018+0,02550,62025 5.3,009+0,01750,30625 6.2,992-0,00050,00025 7.3,001+0,00850,07225 8.2,97+0,00450,02025 M=2,99250 =iiv 3 210 . 202 , 2=iiv S=7 * 8002202 , 0 = 000040 , 0 =0,0063 R= 0,6745*0,0063=0,00425 M=(2,99250,0063)g iar eroarea limit va fi: 5A=3S=3*0,0063=0,0189 Se constat c la cntririle 3 i 4 abaterile individuale depesc eroarea limit, deciacestecntriritrebuierefcute,saudacaceastanuestecuputin,trebuiesc eliminate. b.Cntrim un corp cu masa de 1 g cu o balan avnd precizia de 1 dg = 0,1g. Eroarea absolut va fi de 0,1 g, iar valoarea relativ va fi: 1 , 011 , 0= =rc ; cr=0,1*1%=10% Dac ns cu aceeai balan cntrim un corp cu masa de 1 kg, eroarea absolut fiind aceeai, eroarea relativ devine: 43|10101 , 0= =rc ;4 4 |10 * 10 =rc %=0,01% Putemspunecmsurtoareaadouaesteexactntimpceprimanupoatefi acceptat. 2.Calculul erorilor n cazul msurtorilor indirecte FiemrimeacutatU,earezultnddintr-orelaientremrimilex,y,z,..., care se determin direct: U= f (x, y, z, ...) Pentru a calcula erorile relative plecm de la difereniala funciei U: dU= ... +cc+cc+ccdzzUdyyUdxxU i se obine: ... * * +Acc+Acc+Acc=fzzffyyffxxfUdU Trecnddeladifereniallaerori,sepoateafirmaceroarearelativasupramrimii determinate de U este dat de difereniala logaritmic a funciei U. npractic,seiaexpresiadecercetat,seapliclogarirmulnatural,se difereniaz i n final se trece la erori. Exemplu: Volumul unui cilindru este:V=t*r2h Logaritmm funcia i obinem: 6ln V=ln t + 2 ln r+ ln h Difereniem i vom avea: hhrrVV A+A+A=A2tt Erorile aparatelor electronice de msur Erorileaparatelorelectronicedemsursedatoreazelementelorconstructive i de etalonare. Pecadraneleelectricedemsuridefabricaiemodernesteindicatclasade precizieainstrumentului.Clasadepreciziereprezinteroarearelativprocentual admisibil a aparatului. 1.DETERMINAREA DIMENSIUNILOR CORPURILOR A.Consideraii teoretice Pentru a putea determina ct mai precis dimensiunile unor corpuri, vom utiliza instrumente de msur adecvate, ca de exemplu: ublerul i urubul micrometric. ublerul este alctuit dintr-o rigl metalic fix, divizat n milimetrii n lungul creiasemicunvernierliniar.Vernierulliniaresteoscarmobilpecaresunt gradatemdiviziuniicarealunecnlungulrigleiprincipale.Celemdiviziuniale scrii mobile coincid exact cu m-1 diviziuni de pe scara fix a riglei principale. Dac x estelungimeauneidiviziunidepevernier,iaryestelungimeauneidiviziunidepe scara fix, putem scrie: mx=(m-1)yde unde se obinex= ymm 1 PresupunemcavemdemsuratunobiectdelungimeL.Suprapunem extremitatea lui cu extremitatea riglei fixe, iar diviziunea 0 de pe vernier se deplaseaz ntre diviziunile k i k+1 ale riglei. Putem scrie: L=ky + AK 7 Figura 2 . Rigl metalic fix i vernierul liniar Fie o diviziune n de pe vernier care coincide cu o diviziune k+n de pe rigl. Vom avea: nx + k = ny;k = ny nx nlocuind n relaiile anterioare vom obine:L = Ky +ymnsau L = y (k+mn) unde k este numrul de diviziuni ntregi de pe scara fix pn la zerouldepevernier,nestenumruldediviziunidepevernierdelazerolaprima coinciden cu o diviziune de pe scala fix, iar m este numrul total de diviziuni de pe vernier. Fig3. Imaginea unui ubler La ublerele cu 1/10 mm, y=1mm i m=10, relaia devine: L=(k+10n)mm iar la ublerele cu precizia de 2/100 mm, y=1 mm i m=50 se obine: L=(k+ mmnk mmn)1002( )50+ =8urubul micrometric, se folosete pentru determinarea diametrelor i grosimilor mici, cu precizia de 1/100; 1/500 i 1/1000 mm. urubulmicrometricestealctuitdintr-unurubcaresemicntr-unghivent fixGpecareseaflogradaienmm.Pecorpulghiventuluiestefixatuntambur gradatn100sau50depriegale(T).Cndublerulestenvrtitprinintermediul tamburuluipnlacapt,diviziuneazerodepescaramilimetriccoincidecu diviziunea zero de pe tambur. Cnd tamburul este divizat n 100 pri, pasul lui este de 1mm,adicorotirecompletatamburuluicorespundeuneideplasripescara ghiventuluide1mm.Cndtamburulestedivizatn50depri,pasulluiestede0,5 mm,adicorotirecompletcorespundeuneideplasripescaraghiventuluide0,5 mm. n acest caz, pe scara liniar sunt marcate i jumtile de milimetru. Fig.4 Imaginea urubului micrometric Fig.5 Exemplu de citire a urubuluimicrometric (L=7,75 mm) n exemplul de citire ilustrat de figur, urubul micrometric are 50 de diviziuni pe tambur, iar valoarea indicat este de 7,75 mm. B.Metodica experimental a.Msurtori cu ublerul Se fixeaz corpul de msurat ntre cele dou locuri i se apropie cursorul pn la stingerea corpului fr a se strnge foarte tare. Se citesc diviziunile ntregi cuprinse ntre0deperiglafixi0alvernierului,acesteareprezentndpek;secitetepe 9vernier a ctea diviziune coincide exact cu una de pe rigla fix, aceasta corespunznd lui n. Se fac apoi calculele conform formulelor anterioare, n funcie de felul ublerului utilizat. n laborator se vor determina dimensiunile pentru 10 obiecte. b.Msurtori cu urubul micrometric Obiectul de msurat se plaseaz ntre urubul S i vernierul opus. nvrtindu-se tamburulTpncndurubulatingecorpul.Strngereasefacecuajutorul dispozitivuluiD.Secitescpescaraliniarmilimetrii,iarpetambursutimilede milimetru. Se fac mai multe msurtori, dintre care cinci se fac cu aceleai obiecte ca incazulmsurtorilorcuublerul.Rezultatelesetrecnurmtorultabel, comparndu-se datele pentru msurtorile comune i apreciindu-se eroarea. Nr.crt K (div) n (div) m (div) y (10-3m) L (103m) Ls (10-3m) Lm (10-3m) LL A% 2a.DETERMINAREA MASEI CORPURILOR A.Consideraii teoretice ngeneral,nlaborator,maselemicisedetermincubalana,operaiunea numindu-se cntrire. Prin cntrire se compar greutatea corpului cu greutatea maselor marcate, prin echilibrare pe talerele balanei. Prin mas se nelege mrimea fizic care msoar ineria unui corp, altfel spus, masa reprezint cantitatea de materie coninut de un corp. GreutateaGaunuicorpesteforacucareuncorpesteatras,nvidspre Pmnt,dupdireciaacceleraieigravitaionaleg.DinlegeaaII-aadinamicii: F=m*ase obine pentru greutate: G=m*g. Unitatea de mas n S.I. este |m|SI = kg. n laborator se folosesc gramul i submultipli ai gramului. Pentru cntriri de precizie se folosete balana analitic care poate evalua mase pn la valoarea de 10-1mg 10Pentruafiutilizatobalananalitic,trebuiesndeplineascurmtoarele condiii: a)s fie stabil, adic s se gseasc n echilibru stabil; b)sfieexact,adicsnudeviezedinpoziiadeechilibrucndnueste solicitat; c)s fie sensibil, deci s devieze ct mai mult pentru mese ct mai mici. Dincauzasensibilitiieimari,balanaanalitictrebuieaezatpeoconsol rigid, ferit de trepidaii i la temperatur ct mai constant. Protecia fa de curenii de aer s se realizeze prin cutii cu perei de sticl. B.Metodica experimental 1.Descrierea balanei analitice Construciaiutilizareabalaneisebazeazpeprincipiulprghiilor.Vafi descris balana polonez tip WA-11. Parteaprincipalabalaneieste o prghie metalic (L) (fig.), cu braele egale,careprinintermediulunuicuit sesprijinpesuportul(2).Lacapatele prghiei,prinintermediulaltordou cuite,suntsuspendaicilindriide amortizare (3) pe care se suspend cele dou plante (4). Balana de blocheaz i deblocheazcuajutorulmanetei(5). Legatrigiddeprghieesteacul indicator(6)pecareestefixatscara gradatacreiimagineseproiecteaz pe geamul mat (7) n momentul cnd balana este deblocat. Scara este gradat ntre 10 i +10 mg. Cea mai mic diviziune care poate fi citit pe ea are valoarea de 0,2 mg. Claritatea scrii gradate se realizeaz prin intermediul urubului (11). Firul reticular de pegeamulmatvizibilladeblocareabalaneisemanevreazprinintermediul urubului (10). Fig.6Balana analitic tip WA-11 11Orizontalitatea balanei se controleaz pe nivela de bul (8) i se realizeaz prin manevrarea urubului (9). Balanaesteechipatcuuntransformator(220V/6V),carealimenteazbecul fixat n spatele balanei. Echilibrarea masei corpului de cntrit se face cu masele marcate aflate n cutie (valori ntre 200 0,010g), care se manipuleaz cu ajutorul uneui pensete, iar valorile sub 10 mg se citesc pe scara gradat. 2.Modul de lucru naintedecntrireapropriu-zissuntnecearectevaoperaii:conectareala reea,verificareaorizontalitiibalanei,fixareapunctuluizerosauapoziieide echilibru i valorificarea sensibilitii balanei. Balanaseconecteazlareeaprinintermediultransformatorului.Severific nivelacubul.Prinmanevrareauruburilordesusinereseaducebalananpoziia orizontal. Sedeblocheazbalanaisefixeazclaritateascriigradate.Firulreticularde pegeamulmatsefixeazprinurubul(10)pediviziuneazeroascalei.Daczeroal scaleicadenafaradomeniuluipecaresepoateplasafirul,seblocheazbalana,se ridic capacul de sticl (12), i se acioneaz uor unul din uruburile (13) n direcia n care vrem s ncrcm sau s descrcm braul respectiv al balanei. Poziia firului pe diviziunea zero a scalei corespunde punctului zero al balanei i fa de aceast poziie se fac toate cntririle. Severificapoisensibilitateabalanei:seadaugpeunuldintaleremasa marcatde10mgiseverificdacaceastaproduceodeplasareascriigradate corespunztoare cu diviziunea de 10 mg. Dac firul reticular nu cade pe diviziunea + sau10mg,seregleazsensibilitateaprinoperareapiuliei(14)(nurubareanjos face s creasc valoarea pe scal, deplasarea n sus o face s scad). Cntrirea se poate face prin mai multe metode. a.Metoda simplei cntriri. Corpul de cntrit se aeaz pe talerul din stnga. Se nchideuia.Petalaruldindreaptasepunmasemarcate,succesiv,ncepndcucele maimari.ncrcareaidescrcareabalaneisefacenumaicubalanablocat.Dup 12aezareamaselormarcate,deblocareasefacenumaiattctssepoatvedeasensul de deviere (pentru deblocare i blocare se folosete mna stng). Dac masa este prea mare, se pune masa mai mic urmtoare i se procedeaz astfel cu masele marcate din cutie. Valorile sub 10 mg se citesc pe scara gradat. Valorile cu (+) se adun la masele marcate puse pe taler, valorile cu (-) se scad. Lacntrireamaseisenoteaztemperaturadelucruiumiditatearelativa aerului, citit la un higrometru. b.Metoda tarei (Borda). Se aeaz corpul de cntrit pe talerul din dreapta i se face tara acestuia echilibrnd balana cu alice i foie de hrtie. Se ndeprteaz corpul inloculluisepunmasemarcatepnlastabilireadinnouaechilibrului.Suma maselor marcate reprezint masa corpului. Se vor efecftua zece determinri. Nr.crt.m (g)G (N)m (g)G (n) GG A % unde GG A se calculeaz cu formula: GG A=ggmm A+A, Ag=10-2 2.DETERMINAREA DENSITII SOLIDELOR I LICHIDELOR A.Consideraii teoretice Densitateaesteoproprietatefiziccaracteristicfiecreisubstane,indiferent de starea de agregare n care se gsete. Densitateaabsolut auneisubstanesedefinetecafiindraportuldintre mas i volumul su:vm= . n sistem internaional densitatea se msoar n kg/m3: | |SI =3mkg Densitatearelativsedefinetecaraportuldintredensitateaabsoluta substanei i densitatea absolut a altui corp, luat ca referin: 13 || 1*vmvmd= iar dac v=v| se obin pentru densitatea relativ |mmd = . I.Determinarea densitii lichidelor I.1.Consideraii teoretice ) ( * tmmaa = undema-estemasaaceluiaivolumdeapdistilat,iar a(t) este densitatea apei distilate la diferite temperaturi. Pentruaaveaacelaivolumdelichidnecunoscutiapdistilat,sefolosete picnometrul care este un vas de sticl bine determinat, prevzut cu un gt larg astupat fiecuundopslefuitstrbtutdeuncapilar,fiecuundopprelungitterminatcuo plnie mic. Unele picrometre sunt prevzute cu termometre. Dezavantajulpicnometrelorestec,dincauzadilatroiisticlei,volumullor depindedetemperatur.Ladeterminrideprecizie,eroareaaceastasepoatenltura dacnaintedecntrire,picnometreleculichidselassstea10-20|latemperatura camerei, dup care se aduce nivelul lichidului n dreptul reperului de pe dop. I.B.Metodica experimental Cntrim pignometrul gol, curat i uscat, dup regulile cntririi de precizie. Fie masaluim0.Umplempicnometrulcuap distilat,avndcgijsnurmnbulede aerninterior,sepunedopuliseabsoarbecupipetasaucuhrtiedefilturilichidul pn ajunge n dreptul reperului. Se determin masa total mt. Masa apei ma este dat de diferena: ma=mt-m0. Sevarsapadinpicnometruiselimpezetecupuinlichiddestudiat.Se umpleculichiduldestudiatiprocedndcaimaisussedeterminmasatotalmT. Masa lichidului este dat de diferena: m=mT-m0 Se scoate valoarea densitii pentru ap la temperatura de lucru din tabelul 1 i se calculeaz densitatea relativ conform relaiei, scris sub forma: 14) 4 () (*000Ctm mm mdaatTr=i densitatea absolut conform relaiei scris sub forma: =) (t ) ( *00tm mm matT Se fac mai ulte determinri i rezultatele se trec n urmtorul tabel: Lichid Nr. determi- nri m0 (g) mt (g) ma (g) mT g) m (g) a (kg/m3) dr (kg/m3) A % Erorile se calculeaz cu formula: aamm A+A=A Calculul erorii pentru densitatea absolut: VVmm AA=A II.Determinarea densitii lichidelor cu balana Mohr-Westphall II.A.Consideraii teoretice Aceast metod se bazeaz pe principiul lui Arhimede, care se enun astfel: un corpscufundatntr-unfluid,estempinsdejosnsus,cuoforegalcugreutatea volumului de fluid dezlocuit de acel corp. F=Vg unde: F-esteforaluiArhimede,-estedensitatealichiduluiiarg-esteacceleraia gravitaional. DacvolumuldelichidrmneconstantforaluiArhimedevariaznumain funcie de densitatea lichidului. Balana Mohr permite o determinare rapid a densitii prin msurarea acestei fore. II.B.Metoda experimental BalanaMohresteobalancubraeneegale.Braulbalaneiestedivizat echidistant n zece pri. Pe un crlig C fixat la captul braului - n dreptul diviziunii 10 seatrnplutitorul.Braulscurtesteprevzutcuocontragreutateprinintermediul 15creiasestabileteechilibrulbalanei,astfelcavrfulterminalalbrauluisvinn dreptul vrfului ca reper. Greutileauformdeclre:dougreutimariSegalefiecarecugreutatea volumuluideapdistilatla40Cdezlocuitdeplutitor;ceilaliclreiaugreutile egale, respectiv v cu S/100, s/1000. Modul de lucru Se scufund plutitorul atrnat de crlig n ap distilat. Se face echilibrul balanei adugndnCclreulmare.Sescoateplutitoruldinapadistilat,setergeise introducenlichidulacruidensitatevremsoaflm.Serestabileteechilibrulcu ajutorul clreilor, astfel: a.Dac densitatea lichidului este mai mare dect densitatea apei, se las clreul mareatrnatnCifolosimaldoileaclremare.Acestaseafllaceamaimare diviziunepentrucareforanuafostncnvins.Seprocedeazlafelicuceilali clrei, n ordinea mrimilor descresctoare i se obine direct densitatea la temperatura de lucru, dt, citind n mod succesiv poziiile clreilor n ordine descresctoare. De exemplu: unul din clreii mari este atrnat n C, cellalt clre mare S pe diviziunea8,clreulS/10pediviziunea6,clreulS/100pe4iS/1000pe2. Densitatea relativ se citete dt=1,8642. b.Dac densitatea lichidului este mai mic dect a apei, se nltur clreul mare atrnat n C i se restabilete echilibrul n modul de mai sus. Astfel, se citete valoarea: dt=0,8642. Pentruaafladensitatearelativalichiduluifadeapla40C,d,nmulim densitatearelativobinutdt,cudensitateaapeilatemperaturadelucrudapecareo gsim n tabel: a t * =Se fac mai multe determinri pentru fiecare lichid i rezultatele se trec n tabelul de mai jos: Lichid Nr. determinri t kg/m3 a kg/m3 m kg r mediu kg/m3 A % Erorile se determin ca i n cazul precedent. 16IV.Determinarea densitii corpurilor solide Modul de lucru Seintroducenapuncilindrugradat,pnlaoanumitdiviziune,apoin cilindru se introduce corpul la studiat. Nivelul apei a crescut cu valoarea Vf-Vi. Aceast valoare reprezint volumul corpului de studiat. Densitatea se obine folosind relaia: vm= ncazulunorcorpuricudimensiunimaimariiformegeometriceregulate, volumulsecalculeazprinmsurareadimensiuniloriaplicndformuleledecalculal volumelor. Sevorcompararezultateleobinuteprinceledoumetode;folosindaceleai corpuri. Nr. crtmv(cm3) kg/m3 mediu A % VVmm A=A=A 3.DETERMINAREA COEFICIENTULUI DETENSIUNE SUPERFICIAL A.Consideraii teroretice Considermomasdelichid;moleculelecomponenteseatragcuforenumite foredecoeziune(detipVanderWaals)acrorvaloarescadeodatcucreterea distaneidintremolecule.Distanadelacareforeledecoeziunedevineneglijabil definescsferadeaciunemolecular.Foreledeatraciesemanifestntremoleculele denaturdiferit(solid-lichid,lichid-gaz)senumescforedeadeziuneidetermin mpreuncuforeledecoeziunefenomenesuperficiale.Moleculeleaflateninteriorul lichidului vor fi supuse unor fore egale, uniform distribuite, a cror rezultant este nul. Moleculeleaflatenstratulperifericdesepararelichid-gazvorfisupuselaforede 17atraciediferite,decirezultantalordiferitdezero,vafindreptatspreinteriorul lichidului i perpendicular pe suprafaa liber. Moleculele aflate sub suprafaa aparent alichidului,pnlaadncimeegalcurazasfereicuaciunemolecularalctuiesc stratul superficial sau periferic. Aceststratexercitasuprarestuluidelichidoapsarecaicumarfio membranelasticnextensie,caretindsrevin,laformainiialdesuprafa minim.Foracarearetendinasmicorezectmaimultariaacesteisuptafee periferice, se numete for de tensiune superficial. Raportuldintreforadetensiunesuperficialilungimeastratuluiperifericpe care acioneaz, depinde de natura lichidului i temperatur. Acest raport se noteaz i se numete coeficient de tensiune superficial. | |nNI SlF= = . . oAceastasedefinetecafiindenergiapotenialnunitateadesuprafalibera lichidului,sauestenumericegalculucrulmecanicnecesarpentruamrisuprafaa membranei periferice cu unitatea: SL= oS.I. =2mI I.Metoda ascensiunii capilare A.Consideraii teoretice Fenomenelecapilareconstaunvariaianlimiilichiduluintuburilecapilare (rFo(fig.)(foradecoeziune),lichiduludpereii tubului, iar forma meniscului este concav. Dac Fa < Fo (fig.), lichidul nu ud pereii vasului, iar forma stratului periferic este convex. Folosind legea lui Jurin, ajungem la formula: 2. . . h r g o18I.B.Metodica experimental Modul de lucru 1.Se verific starea de curenie a capilarelor. 2.Pentruaseasiguraununghideracordarenul,seintroducecapilarulnn lichidlaoadncimemaimareiapoiseridiccu2-3cm.Lichiduldincapilarva cobor la nivelul corespunztor h. 3.Se citete nivelul lichidului din capilar, folosind un catetometru, format dintr-o lunet ce gliseaz pe un suport prevzut cu un ubler. h=h2 - h1 Raza capilarului se determin din relaia: . . .2h garo=undea opentru ap este cunoscut: 310 52 , 72 = a o N/m Coeficientul de tensiune superficial se determin din relaia: Lichidulh1 mm h2 mm h mm r mm o(N/m) (kg/m3) A h mm 00oo A Eroarea se calculeaz: hhrr A+A=Aoodar hhrr A=A deci: hh A=A2oo II.Metoda picturilor II.A. Consideraii teoretice Unlichidcareestelsatscurgprintr-untubcuorificiulstrmt,nucurge continuuciintermitent,prinpicturi.Fiecarepictursedesprindeatuncicnd greutatea ei devine egal cu fora de tensiune superficial. Astfel:mg=2 r toV1 o t r g 2 = unde V1 este volumul unei picturi19Rezult: rg Vto2.1=Dac avem n picturi, V1=nV, i relaia devine: rng Vtoo2=Considerm un lichid cu coeficientul de tensiune superficial cunoscut 0o , aflat ntr-un volum egal de lichid cu cel studiat: oorng Vtoo20 =Prin raportul relaiilor i rezult: nnooooo =de unde:nn000o o =formul cu care putem obine ocunoscnd ,0 i 0o . II.B. Metodica experimetal Descrierea aparaturii FolosimstalagmometrulTraube(fig.7),careesteopipetndoitnpartea inferioar,prevzutcuunorificiungust,terminatcuosuprafaplan,parteacu lichidul s nu urce de-a lungul peretelui. Volumul V este este delimitat de dou repere M, N. Fig.7.StalagnometrulTrauble Modul de lucru: 1.Se aspir ap distilat n stalagmometru deasupra reperului M. 2.Se numr numrul de picturi n0 cuprinse ntre cele dou repere. 203.Se procedeaz analog cu lichidul de studiat. Cunoscund densitatea soluiilor, cu relaiann000o o =se determin. oDatele se trec n tabelul de mai jos. Cu valorile medii obinute n cele dou metode, se traseaz graficulo =f(0%) i se determin concentraia necunoscut.Eroareasecalculeazcuformula: nnnn A+A=A00oodar10= A = A n n deoarece eroarea nu poate ntrece o pictur. Soluian0 n 0o (N/m) 0 (kg/m3) kg/m3) o (N/m) oo A% 4.Determinarea coeficientului de vscozitate al lichidelor A.Consideraii teoretice Avnd un fluid n micare, straturile acestuia se vor mica fiecare cu o anumit vitez, determinnd apariia unor fore de frecare interne F. Legea frecrii interne a fost stabilit de Newton; dF=-dxdvdS q iaratcforadefrecaredintreceledoustraturifluiden curgereesteproporionalcuariasuprafeeistraturilorrespectiveicugradientul vitezei pe direcia normal vitezei. Mrimeaq reprezintcoeficientuldevscozitatedinamic.InS.I.unitateade vscozitate este: | |2.ms N= qVscozitateacinematicv seobinemprindvscozitateadinamiccu densitatea: qv = . 21I.MetodaluiPoiseuillesaumetodacurgeriiunuifluidprintr-untubcapilar; aceast metod este folosit n cazul curgerii reale a fluidelor prin tuburi cu raze mici. Relaia n acest caz devine: dF= - drdvl r . . . 2t qVom obine pentru vscozitatea dinamic qvaloarea: V lt p R. . 8.4A= tqundep A este diferena de presiune, care se manifest pe suprafaa bazelortubuluidelungimel.Cuajutorulultimeirelaiisepotobineexperimental coeficienii de vscozitate dinamic i cinematic. Se vor folosi dou lichide de densiti 0icaracterizate de 0qiqi se va msura timpul de curgere t0 i t prin acelai capilar pentru dou volume egale de lichid. Prin mprire vom obine: 0 0 0ppttAA=qqdar 0 0=AApprezultdeci 0 00q qtt= iarpentruvscozitatea cinematic: 00ttv v =I.B.Metodica experimental Dispozitivulexperimental(fig8.)esteformatdintr-obiuret,avnddiametrul tubuluide1,5mm.Ininteriorulbiureteiestemontatundispozitivpentrunclzirea lichidului, un termometru i un agitator. Corpul biuretei este izolat de exterior printr-un nveli adiabatic. Modul de lucru -Se pune 200 ml de ulei n biuret. -Se determin timpul de scurgere a uleiului la temperatura camerei -Se determin timpul de scurgere pentru ase temperaturi diferite. tiind c pentru apa distilat aflat la 18-200C timpul de scurgere este de t0=52 s, se poate calcula) 1 (0 = v v . 22 Fig.8. Dispozitiv experimental Biuret Datele se trec n tabelul urmtor: Nr.crt.t0

(s) t (s) T (0C) 0v(0E) v(0E) t A(s) vv A% Erorile se calculeaz dup formula: tt A=Avv II.Metoda lui Stokes Avnd o sfer de raz r i densitate 0 care se deplaseaz cu o vitez constant v ntr-un lichid de densitate , putem scrie: Fr = 6 rv tqAsupra bilei vor aciona: greutatea proprie G, fora arhimedic FA i fora de rezisten Fr.Dacvitezadedeplasareabileiesteconstant,rezultantaforelorceacioneaz asupra sferi este nul: 23 vr g20) (92 q= relaiecepermitecalculareavscozitiidinamicealichidului considerat, cunoscnd raza i densitatea bilelor, precum i densitatea fluidului. II.B. Metodica experimental Sestudiazuncilindrudinsticlcareconinelichiduldestudiatipecarese traseazdourepere,astfelcapnlaprimulreper,sputemafirmacvitezabileise stabilizeaz. %n acest mod ntre repere bila se deplaseaz cu o vitez constant. Mod de lucru 1.Sefolosescbiledediferitedensiti(oi ),careselasscadncilindru, msurndu-se timpul de cdere ntre cele dou repere. 2.Sedeterminvitezadecdere,msurndu-sedistanadintrerepere,se cronometreaz timpul i se obine viteza cu formula: v=th 3.Se repet de 5-6 ori experiena. Nr. crt kg/m3 0kg/m3 r (m) t (s) v (m/s) q2.ms N r Am h Am t As qq A% Erorile se calculeaz folosind formula: rrtthh A+A+A=A 2qq 5.Determinarea raportului cldurilor molare Senumetecldurmolarcantitateadecldurabsorbitdeunmolde substan pentru a-i mri temperatura cu un grad. Dacabsorbiaclduriiareloclavolumconstant,vorbimdecldurmolarla volum constant: 0 63434303= rv g r g r tq tt24Cv=dTdQviardacabsorbiadecldurareloclapresiuneconstant,vorbimde cldur molar la presiune constant: Cp=dTdQp Plecnd de la principiul I al termodinamicii: dQ=dU + dL sau dQ=dH - V dp vom obine: CV=dTdU iar Cp=dTdHunde H este entalpia. Relaia Roberyt Mayer face legtura ntre Cp, Cv i R. Cp-Cv=R Scriind ecuaia unei transformri adiabatice: PV=constant sau PV-1=constant intervine exponentul adiabatic: =CvCpdar Cp=22 + i iar Cv=- Ri2 deci =ii 2 +unde i reprezint numrul de grade de libertate (i) ale gazului respectiv. Cunoatereaexponentuluiadiabaticareimportannstudiulcurgeriigazelor printuburicuvitezesonice,atingeriivitezelorsupersonice,calcululvitezeide propagare a sunetului prin gaze etc. Lucrareadefaipropunedeterminareaexponentuluiadiabaticfolosind metoda Clement-Desormes. ntr-un vas cu volum V0 ce comunic prin robinete cu exteriorul i cu o pomp, cecomprimcuajutorulacesteiadinurmaer.Presiuneadinvassemsoarcuun amemometru ataat acestuia. Se presupune c la stabilirea echilibrului termic cu exteriorul, dup comprimare, presiunea aerului din balon este: p1=p0+h1undep0-presiuneaatmosferic,h1-diferenadenivelele lichidului din ramurile manometrului, iar presiunile se msoar n cm coloan lichid. 25 n aceast stare n balon vom avea m grame de gaz care ocup ntregul volum V0 alvasului.FieVvolumulocupatlaaceastpresiunedecantitateam0degazcarear umplebalonullapresiuneap0.Aceaststareameseim0degazestenotatcuIpe diagramadinfig..Printr-otransformareadiabatic,realizatprindeschidereaurmat de renchiderea rapid a robinetului de comunicare cu exteriorul, se trece n starea II, n carermnnbalonm0gramedegazlapresiunep0.ntimpuldestinderiiadiabatice gazulsercete,temperaturaluidevenindmaimicdectceaamediului.Dup renchiderea robinetului gazul se nclzete absorbind cldur din mediul nconjurtor. Caurmarepresiuneadinvascrete.Lastabilireaechilibruluitermiccumediul,starea III, presiunea din balon devine p2 = p0 + h2, unde h2 reprezint noua diferen de nivel a lichidului manometric. Transformarea din starea I n starea II fiind adiabatic, se poate scrie: (p0 + h1) v = p0v0 ntructnstrileIiIIItemperaturaesteaceeai,acestestriseaflpeo izoterm i deci: (p0 + h1) v = (p0 + h2) v0

Ridicnd relaia la puterea i mprind cu (p0 + h1) v = p0v0 se obine: (1+ ) 1 ( )02 101phph+ = ntruct att 01ph ct i 02ph s1 putem dezvolta ambii membrii n serie. Limitndu-ne la aproximaia de ordinul nti avem: 261+(02011 ) 1phph + = de unde: 2 11h hh= B.Metodica experimental a.Dispozitivul experimental Dispozitivul, schiat n figura 10, se compune dintr-un balon B la care este ataat un manometru cu ap M. Balonul comunic prin robinetul R1 cu exteriorul, iar prin robinetul R2 cu pompa P. b.Modul de lucru 1.Se nchide robinetul R1, se deschide R2 i se pompeaz aer n balonul B pn cnddiferenadeniveldinmanometrudevine10-20cm.SenchideR2,se ateaptstabilireaechilibruluitermiccumediul.Cndgazulajungela 27temperaturamediului,diferenadeniveldinmanometrusestabiletela valoarea h1. Se citete aceast valoare i se noteaz n tabel. 2.SedeschiderapidR1,pncndpresiuneagazuluidevineegalcucea exterioar,p0,apoisenchidelaloc.Seateaptnclzireagazuluipnla temperaturamediului.Lastabilireaechilibruluitermicsecitetedenivelarea h2 din manometru i se trece n tabel. 3.Se repet operaiile descrise anterior de cel puin cinci ori. III.Prelucrarea datelor experimentale a.Determinarea mrimilor fizice 1.Cuajutorulrelaiei 2 11h hh= secalculeazexponentuladiabaticpentru fiecare experien efectuat. 2.Secalculeazvaloareamediem,fcndmediaaritmeticavalorilor particulare obinute. b.Calculul erorilor Aplicnd regulile calculului erorilor i lund 2 1h h A = Ase obine relaia de calcul a erorii relative: ) () (2 1 12 1h h hh h h A +=AAh=0,2 cm Inmulindvaloareadeterminatntr-oexperien,cueroarearelativ coreespunztoare, se obine eroarea absolut A. In final se calculeaz valoarea absolut medie Am. Rezultatele se trec n tabelul urmtor: Nr. crt. h1 (cm) h2 (cm) Ah (cm) A (%) m m A 286.Determinarea indicelui de refracie al lichidelor A.Consideraii teoretice La incidena pe suprafaa de separaie a dou medii transparente, o parte din raza deluminsereflect,iarcealaltsetransmitecuschimbareadedirecieiivitezei,n mediul al doilea (prin refracie). Legile fenomenului de refracie sunt: a.raza refractant se gsete n pl;anul de inciden, determinat de raza incident i de normala la suprafaa de separaie n punctul de inciden; b.raportul sinusurilor unghiurilor de inciden i refracie are o valoare constant pentru dou medii date 21sinsinnri= . Incazulcndrazadelumintrecedintr-unmediuopticmaidensnunulmai puin dens (din punct de vedereoptic),ununghideinciden,numitunghilimit,mai mic de 900 i corespunde un unghi de refracie i1=900. Unghiul limit se determin din relaia: 2190sinnn=sau sin21nn= Cndunghiuldeincidenestemaimaredectunghiullimit,razaincident se reflect n ntregime n mediul su, fenomenul purtnd denumirea de reflexie total. Dinrelaiiledemaisussevedecunghiullimitdepindenumaiden1in2. Rezult deci c, dac se cunoate unghiul de reflexie n2 al unuia din cele dou medii i semsoarunghiullimit,pebazarelaiei 2190sinnn=sausin21nn= sepoate determina indicele de refracie n1 al celuilalt mediu: n1 = n2 . sin. B.Metodica experimental Dispozitivul experimental Pentru msurarea indicelui de refracie se folosesc aparate numite refractometre (fig.11). 29 Fig.11.Refractometrul Abbe InlucraresevafolosiunrefractometrutipAbb,carepermitemsurarea indicelui de refracie cuprins ntre valorile 1,3 i 1,7 pentru substane lichide. ParteaprincipalaacestuirefractometruesteansambluadouprismeP1iP2 din sticl de flint cu indicele de refracie de 1,7. Picturadelichid,alcreiindicederefracielmsurm,seaeazntreaceste prisme.DeoarecesuprafaadiagonalaprismeiP1estemat,npunctulAdepe suprafaadiagonaltransparentaprismeiP2vinrazedindiferitedirecii.Lichidul dintre prisme fiind mai puin dens dect prisma P2, rezult c unghiul de refracie pentru razele care trec prin prisma P2 este egal sau mai mic dect unghiul limit. Acelai lucru se poate spune i de spre razele care trec prin P2 prin punctele B, C, D. Razele paralele de diferitedirecii sunt concentrate de obiectivul lunetei L n planul su focal. Luneta L se poate roti n jurul unei axe orizontale perpendicular pe planul desenului. Aparatul este astfel construit, nct dac axa optic a lunetei este adus n poziia paralelcurazelecareauunghiullimit,atunciojumtatedincmpulvizualeste luminat,iarcealaltjumtateestentunecat,liniadeseparareacelordoujumti trecnd prin punctul de intersecie al firelor reticulare. (fig.12) 30 Fig 12. Cmpul vizual al celor dou lunete ale refractometrului Abbe Unghiul de rotire al lunetei este proporional cu indicele de refracie al lichidului de studiat; astfel c un tambur, cu ax comun cu axa sistemului de prisme, se poate citi directindicelederefracieabsolutallichidului.Deoareceselucreazculuminalb, linia de separare a celor dou cmpuri vizuale, datorit dispersiei prin prismele P1 i P2, estecolorat.Pentruacompensadispersia,nfa[aobiectivuluiluneteisuntaezate dousistemedeprismeA1iA2.Unuldintreacestesistemesepoaterotinjurulaxei optice a lunetei pn cnd linia de separare devine clar. b.Modul de lucru 1.Se aeaz refractometru pentru a avea condiii optime de lumin. 2.Cu ajutorul unei pipete se pune o pictur de ap ntre prismele P1 i P2. 3.Se compenseaz dispersia. 4.Linia de separare se aduce la intersecia firelor reticulare. 5.Se citete indicele de refracie pe tamburul gradat. 6.Dupcitiresedeschidebloculdeprismeifeeleprismelorsetergcuo crp moale i curat. 7.Se repet operaiile pentru soluiile de alcool n ap, de diferite concentraii. Prelucrarea rezultatelor experimentale; se trec datele ntr-un tabel de date. Se reprezint grafic indicele de refracie n funcie de concentraie, n=f(c%). Cunoscndindicelederefraciepentrusoluiideaceeainatur,darde concentraii diferite, din graficul trasat se determin concentraiile necunoscute. 31SoluiaNr.crt.nnnn A% 100103n nn=A 7.Studiul efectului termoelectric A.Consideraii teoretice Efectultermoelectric,afostdescoperitnanul1823deSeebeck,iconstn apariiauneitensiunielectromotoarentr-unsistemformatdindoumetalediferite, puse n contact, cnd contactele au temperaturi diferite. Considernd astfel un ansamblu nchis, din dou asemenea materiale, se constat catttimpctcttemperaturiledelacelecontactesuntegale(TA=TB)circuitulnu estetraversatlaniciuncurent,faptpusnevidendeaculmagneticNScarermne nemicat. (Fig. 13). Fig. 13. Dispozitiv termoelectric Dactemperaturilecelordoucontactesuntdiferite(TA=TB)nsistemia natereotensiunetermoelectromotoare,respectivuncurenttermoelectric,care genereaz magnetic ce determin devierea acului magnetic NS. 32Efectultermoelectricseexplicprinapariiauneidiferenedepotenialde contact,datorittendineideegalareapotenialelorchimice1i2acelordou metale. Valoarea tensiunii electromotoare E este: E = o(TA - TB), iar o este dat de expresia: o=21lnnneK K-constanta lui Boltzmann; e-sarcina electronului; T-temperatura; n1, n2,-concentraiile electronilor liberi n cele dou metale. EfectulSeebeckstlabazaconstrucieitermocuplurilordispozitiveformate dintr-unansambludedoiconductorimontaicainfigura14.Valoareatensiunii termoelectromotoareiacurentuluirespectivdepindedenaturamaterialelorcare formeaz termocuplul i de diferena de temperatur dintre cele dou contacte. Metodica experimetal Dispozitivul experimental Instalaia, schiat n fig.15, const din dou suduri una (A) introdus ntr-un vas cu ap, alta (B) meninut n amestec ghea cu ap (TB=00C). Temperatura apei TA se msoarcuuntermometru.Apapoatefinclzitcuajutorulunuireou.Intimpul 33nclziriiapei,diferenadintretemperaturilecelor2sudurivariaz,astfelcncircuit apare o tensiune electromotoare variabil deci i un curent electric variabil. Mod de lucru: In prima parte a lucrrii se etaloneaz termocuplul adic se reprezint graficul de variaieatensiunii(I)nfunciedediferenadetemperaturacelordousuduri(TA- TB). Pentru aceasta se efectueaz urmtoarele: 1.Se pune ghea n vasul Dewar i se introduce n vas sudura B. 2.Sudura A se introduce n vasul cu ap rece de pe reou. 3.Se citete temperatura iniial a apei i tensiunea corespunztoare. 4.Se conecteaz reoul la reea: se noteaz temperaturile apei, din 50 n 50 pn la fierbere i tensiunile corespunztoare acestor temperaturi. Tabel de date: TA(0C)15202530... UA Prelucrarea datelor experimentale. Determinarea mrimilor fizice i trasarea graficelor. 1.Se reprezint grafic variaia (U=U(TA); TB=0 2.Se calculeaz din grafic. tg=B AB AT TU U 34Colorimetrie 8.Determinarea cldurilor specifice I. Noiuni teoretice Cndunuisistemtermodinamicisetransmiteocantitatedecldursaucnd aceastacedeazocantitatedecldur,temperaturaluipoatessemodifice,fies creasc, fie s scad. Legtura dintre cldura schimbat de sistem cu mediul i variaiile sale de temperatur este dat de coeficienii calorici: -capacitateacaloric C=TQA|C|SI=J/K - caracteristic termic a corpului -cldura specific c=) . ( T mQA|c|SI=J/kg.K) - caracteristic de material. Ingeneral,clduraspecificdepindedetemperatur,dardaclucrmpe intervale de temperatur nu prea mari, putem considera cldura specific constant. Clduratransferatunuisistemsaucedatdeaceastadepindedecondiiilen care are loc schimbul de cldur, izobar sau izocor, astfel nct i cldurile specifice vor aveavaloridiferite.Diferenemariseobinpentrugaze.Lalichideisolide,sepoate consideracvalorilecldurilorspecificesuntegale.Astfel,putemscrieexpresia cldurii sub formele: Q=m.c.AT respectiv Q=C.AT Dac dou sau mai multe corpuri sunt aduse n contact termic i izolate termic de mediulexterior,dupunintervaldetimptemperaturilelordevinegale,realizndu-se echilibrul termic. Corpurile schimb cldur doar ntre ele, fr ca aceasta s se piard parial nspre mediul extern corpurilor. Conform legilor de conservare a energiei putem scrie urmtoarea relaie numite ecuaia calorimetric: Qabs + Qced = 0 innd cont de convenia de semne vom avea: Qabs = /Qced/ Peaceastrelaiesebazeazmetodacalorimetricdedeterminarea coeficienilorcalorici.Dacsedetermincldurilespecificeatuncimetodapoart numeledemetodaamestecurilor.Totcalorimericsepotdeterminaicldurilelatente ale diferitelor transformri de stare. 3.Principiul metodei 35Pentrurealizareacondiiilortransferuluidecldurnsistemeizolatefade mediusesefolosetecolorimetrul(fig.16).Aceastaconstdindouvaseconcentrice izolatetermicunuldealtulprintr-unstratdeaer(ruconductordecldur),icare formeaznveliuladiabatic,respectivrealizeazizolareatermicaincinteiinterioare. Calorimetrulesteprevzutcuuncapacprincaresuntpracticatedouorificii,folosite pentru montarea unui termometru necesar la msurarea temperaturii, i a unui agitator, folosit,pentruamestecareaconinutuluiastfelncttemperaturasistemuluisfie aceeai n orice punct. Intreg ansamblul are o anume capacitate caloric, ce este o caracteristic a sa i caresedeterminexperimental.Deregulsecautcaaceastasfiesuficientdemic pentru ca s nu influeneze puternic corpurile din interiorul calorimetrului. Determinarea capcitii calorice a ansamblului Calorimetrulestencontacttermiccumediuldininteriorulsu,astfelnct temperatura va fi aceeai cu a mediului intern. Se folosete ca mediu intern un lichid, de regul apa, cu masa cunoscut, m1, i temperatur cunoscut, t1. Se aduce n contact n interiorulcalorimetruluioaltcantitatedeap,m2,laotemperaturt2,diferitdecea din interior. Dup un interval de timp se realizeaz echilibrul termic, sistemul ajungnd la aceeai temperatur, te. Ecuaia calorimetric va fi:(m1.ca).(te-t1)=m2ca.(t2-te) iar expresia capacitii calorice va fi:36C=m2.ca(t2-te)/(te-t1)-m1ca. Unde: ca=4181 J/kg/K - cldura specific a apei. Determinarea cldurii specifice a unui corp solid Se trateaz asemntor cu cazul anterior, corpul solid cu masa ms i temperatur ts,seaducencontactcumediulinternalcalorimetrului,ansamblulavnd caracteristicile de la punctul precedent. Ecuaia calorimetric este: (m1ca+C).(te-t1)=mscs(ts-tc) iar expresia cldurii specifice a corpului devine: cs=(m1ca+C).(te-t1)/ms(ts-te)ncaresecunoateclduraspecificaapei, capacitatea caloric a calorimetrului precum i masele i temperaturile necesare. Determinarea cldurii specifice a lichidelor. Dependena de concentraie In calorimetru se introduce lichidul necunoscut de mas m3, i temperatur t3, iar cantitateadeapmalatemperaturat1sevaintroduceulterior.Metodapracticeste aceeai ca i la cele anterioare, i const n aducerea n contact a celor dou lichide, apa respectiv lichidul necunoscut. Vom avea ecuaiile calorimetrice: -lichid n calorimetreu (m3c3+C)(te-t3)=maca(t1-te) cu c3=(1/m3).(maca(t1-te)/(te-t3)-C) -ap n colorimetru (maca+C)(te-t1)=m3c3(t3-te) cu c3=(maca+C)(te-t1)/m3(t3-te) Determinareaconcentraiilorcuajutorulcalorimetrieisefacetiindcpentrua nclziosoluientretemperaturilet1it2trebuies-ifurnizmacesteiaocantitatede clduregalcusumacantitilordecldurnecesarepentruanclzicomponentele soluieintreaceleaitemperaturi.Considerm:At=t2-t1,m-masasoluiei,r- concentraiasoluieiidecimasasolvitului,iarmasasolventului(1-r).m,c1ic2- cldurilespecificealesolventului,respectivsolvituluinstarepur,cs-cldura specific a soluiei. Putem scrie: mcsAt=r.m.c2At+(1-r)m.c1At de unde se obine: r=(cs-c1)/(c2-c1) Astfelsedetermincldurilespecificepentrusolventulpur,solvitisoluie folosind metoda descris pentru lichide. Dac solventul este tot ap atunci, se determin doar cldurile specifice ale solvitului pur i soluiei. 37Oaltposibilitatededeterminareaconcentraieiuneisoluiieste:sedetermin cldurilespecificealesoluiilordeconcentraiicunoscuteiaaceloradeconcentraii necunoscute. i a celora de concentraii necunoscute. Astfel se obine o curb de variaie aclduriispecificecuconcentraia,respectivocurbdeetalonaredincaresepoate determinafiediferiteconcentraiinecunoacute,fiecldurispecificealteconcentraii cunoscute. Metod de lucru a.Determinarea capacitii calorice a calorimetrului -Se cntresc dou cantiti de ap m1 i m2. -Seintroducem2ncalorimetru,semonteazcapaculiseateaptpncnd indicaia de temperaur a termometrului este stabilit. Se citete t1. -Separat se nclzete cantitatea de ap m2, pn la temperatura t2, de regul pn latemperaturadefierbere.Folosireaacesteitemperaturiesteutildeoareceeaeste constant atta vreme ct apa fierbe i msurtoarea este mai exact. -Seintroducecantitateadeapnclzitncalorimetru,semonteazcapaculi cuajutorulagitatoruluiseamestecbine;seateaptpnlaechilibruisecitete temperatura de echilibru - valoare aproximativ constant. -Se calculeaz C. -Datele experimentale se trec n tabel: m1 (kg)m2 (kg)t1(0C)t2(0C)t4(0C)C(J/grd) b.Determinarea cldurii specifice la diferite soluii -Se cntresc masele de ap mase egale de soluii de diferite concentraii; -Apaseintroducencalorimetruiseateaptpnlastabilireaechilibruluicu aceasta notndu-se apoi temperatura cu t1; -Se nclzete soluia de concentraie r1 la temperatura t2; -Seintroducesoluiancalorimetru,semonteazcapaculacestuia,seagit coninutul lui i se citete temperatura de echilibru; -Se calculeaz cldura specific; 38-Se repet operaiile cu toate soluiile de concentraii cunoscute; -Sereprezintgraficcldurilespecificenfunciedeconcentraii,obinndu-se curba de etalonare; -Sedeterminasemntorclduraspecificauneisoluiideconcentraie cunoscut i din curba de etalonare se citete valoarea concentraiei; Datele se trec n tabel: ma (kg)ms (kg)r%t1(0C)t2(0C)t3(0C)C5(J/grd) Surse de erori de msur: -izolarea inperfect a calorimetrului; -amestecare imperfect; -citirea temperaturii din colorimetru cu rezoluie prea mic a termometrului; -modificareatemperaturii(scderea)corpuluinclzitpnlaintroducerean lichidul din calorimetru. 9.Electroforeza pe hrtie Migrarea electroloilor n cmp electric 1.Noiuni teoretice Electroforezareprezintmigrareaunorparticulepurttoaredesarcinielectrice subinfluenacmpuluielectricexterior.Eaesteutilpentruseparareaunorspeciide moleculedinamestecuricomplexefiindcurentaplicatncazurilesoluiilorde proteineiaminoacizi.Cuajutorulelectroforezeisepoatedeterminacompoziia calitativ i cantitativ a unor lichide i extracte biologice. Dacosoluiedatseintroducentr-uncmpelectricidacnaceastsoluie exist paricule ncrcate cu sarcini electrice, acestea vor fi antrenate de cmpul electric, producndu-se deplasarea lor prin soluie. Viteza cu care se face deplasarea depinde ca mrimeattdecaracteristicileparticularealeionuluiprecumidecelealemediului princarearelocdeplasarea.Deasemenea,conteaz,icaracteristicilecmpului electric.Sensuldedeplasarevafidatdesemnulsarciniielectrice:ioniipozitivispre catod (borna negativ), iar cei negativi spre anod (borna pozitiv) (Fig.17): 39 Caurmareadeplasriinsensopusarelocoseparareaparticulelorcusarcini diferite. Dac particulele au i mase diferite, poate s apar o separare a lor i dac au sarcini electrice de acelai semn, vitezele de deplasare fiind diferite. Dependena vitezei de deplasare att de solvent ct i de solvit se nglobeaz n mobilitateaelectrolitic:.Easedefinetecavitezacucaresedeplaseaztipulde moleculstudiatdacintensitateacmpuluielectricesteunitar:E=1V/m;=v/E,cu unitatea de msur ||SI=m2/Vs Incazidealdefinitca:soluiediluatdemoleculesfericededimensiunimult maimari dect dimensiunile moleculelor de solvent, se gsete experesia: =q/(6tqr)undeq-sarcinaparticulei;q-vscozitateasoluieincareareloc migrarea; r-raza particulei ce se deplaseaz. Separareaelectroforeticaparticulelordintr-unamestec,depindedetreigrupe mari de factori: 1.Factoricecaracterizeazparticulacemigreaz:mrimeaisemnulsarcinii electrice,masaiformaparticulei,existenaimrimeamomentuluide dipol; 2.Factori ce caracterizeaz mediul: pH, compoziia i tria ionic, vscozitatea, temperatura,proprietiledielectrice,interaciunilecesepotstabilintre solvent i suportul acestuia; 3.Factoricedepinddecaracteristicilecmpuluielectric:intensitateai distribuia liniilor de cmp. EXEMPLU:Pentrumoleculeproteicesarcinaelectricnetdepindede compoziianaminoaciziaacesteia,depH-ulmediuluiidecompoziiaitrialui ionic. Astfel, la un un pH izoelectric (pHi) al moleculei, molecule proteice se ncarc 40pozitivimigreazsprecatod,iarlaunpHmaimicdectpHisencarcnegativi migreaz spre anod. La un pH=pHi, moleculele sunt neutre i au mobilitate nul. Intre ioniidinsoluieaparforedeinteraciune,putndapreafenomenuldeecranare electrostatic, ceea ce poate produce i modificarea sarcinii moleculei proteice. 1.Principiul metodei Sestudiazelectroforezapehrtiedefiltrucasuportpentrudeplasareaionilor. SubstanelesupuseelectroforezeisuntCuSO4iKMnO4nsoluiiapoasesauslab saline.Considermchrtiadefiltru,avnddimensiunibinestabiliteimbibatcusolventsesupuneuneidiferenedepotenialU,cuajutoruluneisursedetensiune.In absena solventului, hrtia de filtru are o rezisten foarte mare, practic acioneaz ca un izolator,neavndpurttoriliberidesarcinelectric.Imbibatcusolvent,aparioni pozitivi i negativi liberi n urma fenomenului de disociaie electrolitic, ex.:NaCl Na+ + Cl- Semenioneaz,cinapaparionipozitiviinegativi,ntr-oponderemic. Un ampermetru legat n circuit va indic trecerea unui curent electric.. Soluiilemenionateanteriorsuntlarndullorsoluiideelectroliideanumite concentraii,coninionipozitiviCu2+iK+inegativiSO42-iMnO4-.Dintreacetia ioniicupri,sulfatipermanganatauocloraiespecific,nordineverde-albastru, galben, violet, ceea ce i face mai uor de urmrit vizual. Pentruconcentraiideelectroliimicisepoateneglijaefectulinteraciunilorde respingereelectrostatic.Solventuldepehrtiadefiltruestedeasemeneacu concentraiadeclorurdesodiufoartemic,astfelnctioniidisociaisnu influeneze puternic ionii soluiei studiate. (Fig. 18, a,b). 41 Se aplic pe hrtia de filtru, soluia de studiat i se determin distana pe care o parcurgdiferiiioninintervaledetimpdate,urmrinddeplasareacoloraiei corespunztoare.Deplasrile,x,celordoutipurideionisuntdiferitenacelaiintervaldetimp, ceea ce denot c au mobiliti diferite. "Petele de culoare" sunt formate dintr-un numr mare de ioni de acelai tip. Experimantal se poate determina doar viteza medie cu care sedeplaseazansambluldeioniinuvitezaunuisingurion,aceastacoincizndcu viteza unui ion dac concentraia electronului este suficient de mic. Mobilitatea fiecruia tip de ion se estimeaz n felul urmtor: vI = xI/t = i.E cu E=U/L i = (xi.L)/(U.t) unde indicele I reprezint unul din ionii studiai: cupru, sulfat, permanganat. Metoda de lucru Se folosete cuva. a.SepregtetecuvadesepararepunndncompartimenteleAiBvolume egale de soluie apoas, cca. 50 ml. b.Se pregtesc cteva benzi din hrtie de filtru, de lungime L0=10 cm i lime l=1,5 cm; 42c.Seaeazmaximum4benzipeporiuneadelungimeL=6cm,cucapetele introduse n compartimentele A i B. d.Se ateapt cteva minute pn cnd benzile de hrtie de filtru se umecteaz prin capilarite; e.Serealizeazmontajulelectric,folosindsursadetensiunecontinu.Aceasta are nglobat un volumetru ce va indica tensiunea furnizat i un ampermetru cevaindicaintensitateacurentuluicetreceprinsurs.TensiuneaU,cese aplic la exteremitile hrtiei de filtru de pe suportul cuvei se msoar cu un alt voltmetru legat n paralel cu suportul pentru hrtie al cuvei; f.Cu o seringgradatncm3seaplic ntr-un punct al fiecreidintrebenzile de hrtie o cantitate mic de soluie de studiat, marcndu-se locul de aplicare. Pe cele 4 benzi se aplic soluii de electrolii de concentraii diferite.g.Semercheazintervaleledetimpegaledecca.3-5minute,poziiilepetelor de culoare de pe fiecare band. h.Dup un interval de timp de cca. 30-45 minute se nrerupe circuitul electric i apoi se scot benzile de hrtie i se usuc. i.Msurtorile se repet folosind concentraii de solvent diferite. Notarea i prelucrarea datelor Pefiecarebanddehrtiesenoteazpolaritateatensiuniiaplicateisensulde deplasarealionilor.Deasemeneasefacnotaiileminimenecesarepentruanuse ncurcabenzile.Semsoardistanelex,pecareleparcurgionii.Secalculeaz mobilitilediferiilorioni:secalculeazvitezelemediipentrudiferiteintervalede timp,ipentrucalcululmobilitiisevaluavaloareamedieavitezelorcalculatela diferite intervale de timp i valoarea intensitii cmpului electric. vj = xj/tv=(v1+v2+v3+ ... +vn)/n (pentru n intervale de timp). E=U/L cu L=6 cm = v/E Sereprezintgraficvariaiamobilitilordiferiilorionicuconcentraiade electrolii de studiat, respectiv cu concentraia de sare a solventului.Datele se trec n tabelul urmtor: 43Csolvent Csolvit U(V)E(V/mm)T(s)X1(mm)VI(mm/s)vm(mm/s)(mm2/Vs) 10.Polarimetrie Noiuni introductive ConformteorieiluiMaxwell,luminaesteoundelectromegnetictransversal n care oscilaiile celor dou cmpuri electrice E i magnetic H au loc n toate direciile, perpendicular pe direcia de propagare c (viteza luminii) (fig.19). Planul format de direcia de oscilaie i direcia de propagare se numete plan de oscilaie.Prinreflexie,refracieidublrefraciesaubirefringensepoateobineo radiaie luminoas n care oscilaia cmpului electric s aib loc ntr-o singur direcie, deci planul de oscilaie s rmn constant. O asemenea radiaie luminoas se numete lumin liniar polarizat (fig.20). Aparatelecarefolosescluminpolarizatsebazeaz,nmajoritate,pe fenomenuldebirefringen.Acestfenomenesteprezentnunelesubstaneacror 44structuresteasimetric,lacareproprietilefizicevariazcudireciancarese exercit aciunea din exterior; aa sunt de exemplu, substanele cristalizate n alt sistem dect cel cubic, cum este de exemplu Spatul de Islanda (CaCO3 cristalizat n romboedri hexagonali). O raz de lumin care trece printr-un cristal birefringent ntr-o alt direcie dect direcia axei optice a cristalului, se desfac n dou raze polarizate, de aceeai intensitate, n care planele de polarizare sunt perpendiculare. (fig.21) Unadinraze,numitrazordinar0,urmeazlegileobinuitealerefraciei; pentrucealalt,numitrazextraordinarE,indicelederefracievariaznfunciede unghiuldeinciden.Pentruaputeafolosiluminapolarizatestenecesarcaunadin raze s fie ndeprtat. Obinuit se ndeprteaz raza ordinar, aceasta realizndu-se cu ajutorul unei prisme numite Nicol. Nicolul (fig.22) const din dou prisme din spat de Islanda, avnd ca baz un triunghi dreptunghic cu unghiurile ascuite de 680 i 220. Ele sunt lipite cu balsam de Canada al crui indice de refracie este (n=1,5550) situat ntre indicelederefraciepentrurazaordinariextraordinar.Dinaceastcauzraza ordinar se reflect total, iar raza extraordinar, total polarizat, traverseaz prisma fr deviaie. Principiul metodei Unelesubstaneaunsuireadearotiplanulluminiipolarizantecndsunt strbtutedeaceasta.Asemeneasubstanesenumescopticactive.Celecarerotesc planul luminii polarizante spredreapra se numesc dextrogire i se noteaz cu +, iar cele 45care l rotesc spre stnga se numesc levogire i se noteaz cu -. Substanele optic active sunt de obicei organice i se caracterizeaz prin faptul c au cel puin un atom de carbon asimetric n molecul. Valoareaunghiuluiderotaieaplanuluidepolarizaredepindedeoseriede factori: natura substanei cercetate, temperatur i lungimea de und a luminii folosite. Unghiulderotaiecretepemsurcelungimeadeundsemicoreaz.Dinaceast cauz,npolarimetriesefoloseteluminamonocromatic,obinuit,liniagalbena sodiului. Lasubstanelesolideilichidepure,unghiulderotaiedepindedegrosimea stratului optic activ, iar n cazul soluiilor depinde i de grosimea substanei optic active precum i de natura solventului. Pentrucomparareaputeriiderotaieadiferitelorlichidepure,s-aintrodus noiuneadeputererotatoriespecific,|o|20D,carereprezintunghiulcucareesterotit planul luminii polarizate cnd aceasta trece printr-o coloan de lichid cu lungimea de 10 cm (1 dm). Senoteazcucconcentraiaexprimatnprocente,culgrosimeastratuluide lichid (n dm) i cu o unghiul de rotaie (n grade), se poate scrie: |o|20D=c lD.100 .20o ncare|o|20DreprezintputerearotatoriespecificpentruliniaDasodiuluii temperatura de 200C. Proporionalitatea dintre unghiulde rotaie i concentraia soluiei are loc unmai pentru soluii diluate. Descrierea aparaturii Aparatulfolositpentrumsurareaunghiuluiderotaiesenumetepolarimetru. Prile principale ale unui polarimetru cu penumbr (Laurent) sunt prezentate schemetic n fig.23 46 FascicolulluminosmonocromaticemisdeolampdesodiuS,treceprintr-un filtru F, este polarizat de nicolul polarizator N1, cade pe o lam Laurent - lam semiud, din cuar - L i de aici ptrunde n tubul T cu soluia de cercetat. Dup ce strbate tubul, fascicolulcadepenicolulanalizatorN2ideaiciajungenlunet(L).Prinmicarea ocularului imaginea cmpului vizual se pune la punct, astfel liniile de separaie a celor treiprissevadclar.NicolulanalizatorN2estesolidarlegatdeundubluvernier, caresepoatemicade-alungulunuidiscgradatcarepermitecitireaunghiuluicuo precizie de 0,050. Intre poziia lui N2, pentru care regiunea din mijloc este luminat, i marginile ntunecate (fig.24a) i invers (fig.24b), exist o poziie intermediar (fig.24c) pentrucareceletreiregiunialecmpuluisuntegalluminate,darslab.Aceastaeste poziia de zero, fa de care se fac toate citirile ulterioare. Tehnica de lucru Se umple tubul polarimetrului cu ap distilat, avnd grij s nu rmn bule de aerninteroior,setergeiseintroducenpolarimetru.Sepunelapunctimaginea cmpuluivizual.Pentruceletreiregiuniuniformiluminate,zeroalvernieruluitrebuie s coincid cu zero al discului gradat. In caz contrar se citete diviziunea o0 de pe disc,47ndreptulcruiaseaflzerodepevernier,iaceastareprezintpunctulzeroal aparatului. Determinarea puterii rotatorii specifice a zahrului Seintroducenloculapeidistilatesoluia de zahropticactiv,deconcentraie cunoscut.Serotetencetanalizatorulpncndregiunilecmpuluivizualau iluminare egal (penumbr) i se face citirea o (pentru control toate citirile se vor face pe ambele verniere). Se calculeaz unghiul de rotaie al soluiei din diferena: o020 =o1 - o0. apoi dup formula |o|20D=c lD.100 .20o, se determin puterea rotatorie specific. Pentrufiecaresoluiedeoanumitconcentraiesefacmaimultecitiri.La schimbareasoluiei,tubulsespalbineisetergesausecltetecuololuiecare urmeaz s se analizeze. Rezultatele se trec n tabel: SoluieNr. deter-minri o0 (grade) o1 (grade) oD20 (grade) l (dm) |o|D20 |o|D20Mediu Determinarea concentraiei unei soluii de zahr Seumpletubulpolarimetriccuosoluiedeconcentraienecunoscutise determin unghiul o1 la fel ca mai sus. Se calculeaz diferena: oD20=o1 - o0 Cunoscndpe|o|D20dindeterminareaprecedent,seaflconcentraiaconform relaiei: c=| |2020.100 .DDl oo Cndsecunoatenaturasoluieiacreiconcentraievremsoaflm,nueste necesar determinarea lui |o|D20. 48Tabel pentru rezultate SoluieNr. deter-minri o0 (grade) o1 (grade) oD20 (grade) l (dm) |o|D20|o|D20Mediu Inlaboratorulclinicceamaicurentdeterminarepolarimetricestedozarea glucozei din serul sanguin, lichid cefalorahidian, urin, etc. In condiii normale, cantitatea de glucoz n urin colectat n 24 de ore este de 100-200mg.Valoricrescuteaparnglicozuriaalimentar,diabetulzaharat,maladii hepatice etc. 11.Absorbia luminii Noiuni teoretice Cnd un fascicol de lumin cu o anumit lungime de4 und i intensitate I0 cade pe o suprafa (de ex. o cuv cu perei plani paraleli), au loc trei fenomene: o parte din fascicul de intensitate IT strbate substana, o parte din intensitatea IA este absorbit, iar o alt parte, de intensitate IR, este reflectat. Astfel: I0 = IT + IA + IR Deoarece aceste intensiti depind de intensitatea incident I0, se poate scrie: I= R A TIIIIIIR A T+ + = + +0 0 0 rapoartele reprezentnd, respectiv, coeficienii de transparen T, de absrobie A i de refxie R. 49Scderea intensitii dI pe o distan dx (grosimea unei suprafee elementare, din grosimeax)fig.25,estentr-unpunctbinedeterminatalsuprafeeielementare, proporional cu intensitatea I n punctul respectiv: kIdxdI = ; inde k reprezint o constant de absorbie. Relaia este cunoscut sub numele de legea lui Lambert. Prin integrare: } } =TIIxdx kIdI00;ln kxIIT =0de unde rezult: IT = I0e-kx Dac se trece la logaritmi zecimali: log x k kxIIIIT T. . 4343 , 0 ln . 4343 , 010 0 = = =IT=x kI'10 .0undek'|senumetecoeficientdeextinciedecadic.Acestaesteo mrimecaracteristicpentrufiecaresubstanidepindedelungimeadeunda radiaiei, temperatur i presiune. Mrimea:E=-log x kIIT |0 =se numete extincie sau densitate optic a substanei. Transmisia T, sau transparena substanei, este dat de relaia: T=0IIT Dacstratulabsorbantesteosoluiedeconcentraiec,coeficientulk|este proporional cu concentraia: k| = c.c unde c este coeficientul molar decadic de extincie (dac concentraia se exprim nmol/l,iarxncm),caracteristicfiecreisoluii,iarrelaiafig.senumetelegealui Beer. Astfel, din relaia: E=-log x kIIT |0 =i k| = c.c rezult Legea lui Lambert - Beer. 50E=ccx. RelaiaE=ccxestevalabilncondiiile:luminmonocromatic,mediuoptic omogen, iar ntre substana dizolvant i solvent s nu se manifeste interaciuni. Deoarece absorbia luminii depinde de temperatura soluiei, trebuie s se lucreze ntr-un regim termic constant. Pentruangustadomeniullungimilordeundncareselucreaz(ngeneralse lucreazculuminpolicromatic),ntresursisoluieseinterpuneunfiltruunfiltru optic de culoare complementar cu cea a soluiei.Se numesc culori complementare, dou culori care amestecate aditiv n proporii corespunztoare dau lumina alb. Restrngereadomeniuluilungimilordeundncareselucreazeliminm majoritateaaberaiilorcromaticeceaparlatrecerealuminiiprinsistemeleoptice (lentile, prisme, etc.). Alegerea filtrului se face n aa fel nctabsorbia s fie maxim. De exemplu, daclucrmcuosoluiealbasrtr,sevaalegeunfiltrugalben,deoarecesoluiava absorbicelmaiputernicradiaiilegalbene(complementare)ifoartepuinpecele albastre. LegealuiLambert-Beerseaplicladeterminareaconcentraieiuneisoluii, comparndsoluiadatcuunadeconcentraiecunoscut,comparaiecaresepoate efectua fie vizual, fie fotometric. 12.Determinarea concentraiei unei soluii colorate cu ajutorul colorimetrului Duboscq Principiul metodei Colorimetriaseocupcucomparareaiegalareaintensitiiluminoaseadou fascicoledeluminduptrecereaprindousoluiicolorate,deaceeainatur,darde concentraii diferite. SelasstreacdoufasciculedelumindeaceeaiintensitateiniialI0prin dou soluii de aceeai natur, de concentraii diferite, c1 i c2.51Variindlungimilex1ix2parcursedeluminnceledousoluiiserealizeaz egalareaintensitilorluminoaselaieire,deci,seobineaceeaiextincienambele cazuri. Legea lui Lambert-Beer, se scrie pentru cele dou soluii:E1=c.c1xx E2=c.c2x2 i cum E1 = E2 rezult: c1x1 = c2x2 i c2=121cxx Dacconcentraiac1estecunoscuticoncentraiac2necunoscut,msurnd lungimilex1ix2sepoatecalculaconcentraiac2.Deoarecesevordetermina concentraiileuneiseriietalon,ngeneralnotmcuc0concentraiacunoscuti respectiv cu x0 grosimea stratului acestuia, iar cu cn concentraiile necunoscute i cu xn grosimile corespunztoare de soluie. Astfel, relaia devine: cn=00cxxn Descrierea aparatului ColorimetrulDuboscqsecompunedinurmtoarelepriprincipale:unsuport metalic vbertical, un ocular Oc, la partea superioar a suportului prin care se observ un cmpcircularmpritndou;doubaghetecilindriceP1iP2dinsticldelungimi egale i cu feele terminale plan-paralele; dou cuve cilindrice din sticl cu fundul plan-paralel C1 i C2, aezate pe cte un suport circular; dou rozete laterale prin manevrarea crorasedeplaseazpeverticalsuporturilecircularecucuve;dourigledivizaten milimetri, legate solidat de suporturile circulare, fiecare cu cte un vernier; un sistem de iluminare, instalat n talpa suportului; un set de filtre, montate n ocular. Tehnica de lucru 1.Punerea la punct a aparatului Se spal bine cele dou vase de sticl, se terg i se aeaz pe supori separai n aparat. Se ridic suporii, cu ajutorul rozelor, pn ce prile inferioare ale vaselor ating cilindri de sticl. In aceast poziie trebuie s fie indicat diviziunea zero pe cele dou rigle. In caz contrar, se va nota grosimea respectiv, care se va considera drept poziie 52de zero. Pentru poziia zero se verific apoi i egalitatea iluminrii celor dou cmpuri vizuale.Dacnusuntegalluminate,semodificpoziiabeculuipnestendeplinit aceast condiie. 2.Determinarea concentraiei necunoscute Seintroducenunadincuvesoluiadeconcentraiecunoscut,iarncealalt soluia necunoscut (vasele nu se vor umple de tot pentru ca, la scufundarea baghetelor, soluia s nu depeasc marginile vasului). Se aeaz paharele pe suport; se alege filtrul potrivit i prin reglarea ocularului se obine o imagine clar a celor dou cmpuri. Se aduce zero al vernierului corespunztor soluiei etalon n dreptul unei diviziuni a riglei gradate (de ex. 5), valoarea care exprim grosimeastratuluidesoluieprincaretreceluminax0.Semanevreazapoirozeta corespunztoare soluiei neciunoacute pn pn cnd cele dou jumti de cmp apar egal iluminate, deci extinciile date de cele dou soluii sunt egale. Se citete diviziunea de pe rigl xn. Concentraianecunocutsedeterminpebazarelaieicn=00cxxn,inndcontde poziia zero stabilit iniial. Avndnvederecmetodadeapreciereailuminrilorestesubiectiv, posibilitatea de eroare este mai mare, i de aceea se impun mai multe determinri pentru fiecare soluie. De exemplu, zero al vernierului, corespunztor soluiei etalon, se fixeaz pe diviziunile 5, 10, 15, 20 etc., i se citesc poziiile corespunztoare pentru soluia de concentraienecunoscut.Pentrufiecareperechedevalorisecalculeazuncn,iarla urm valoarea medie. Tabel pentru rezultate: Nr. soluieiC0 (%)x0 (mm)xn(mm)Cn (%)Cn medie (%) 53 13. Combaterea unor boli ce se transmit prin seminele plantelor, folosind energia cmpului electromagnetic Metodelefolositepnastzipentrucombaterea,spreexemplu,aantracnozei, suntmetodechimicecareprezintdezavantajuluneieficacitipariale;preparatele folosite sunt fitotoxice i greu de aplicat, constituind n acela timp i surse de poluare a solului (dup cum arat E. Rdulescu). Se consider c procedeul de combatere a microorganismelor ce se transmit prin semineleplantelorcuajutorulcmpuluielectromagnetic,sebucurdeolarg perspectivpentrugeneralizareanproduciaagricoliindustriaalimentar. Antracnoza, dup cum se tie, este o boal produs de o ciuperc fitopatogen, care se extindefoarterepedeiasupraaltorgeneraiialeculturii.ncazulnsmnrii seminelorinfectate,antracnozacauzeazmaripierderiderecoltinseminate degradri ale calitii seminelor (tabel nr. 1). Tabel nr. 1 Evoluia antracnozei pe ani i categorii de mbolnvire Evoluia infeciei pe ani i categorii de mbolnvire a seminelor Frecvena bolii % Germinaia % Greutatea absolut % Proveniena 1969: -bolnav -aparent sntoas 5,5 94,5 29,4 90,5 90,6 100,0 Proveniena 1970: -bolnav -aparent sntoas 19,3 80,7 29,5 65,5 90,3 100,0 Proveniena 1971: -bolnav -aparent sntoas 41,7 58,3 24,5 57,5 89,0 100,0 Procedeu i instalaii pentru combaterea unor boli ce se transmit prin seminele plantelorProcedeulpentrucombatereaantracnozei,prevedeexpunereaseminelorntrei etapesuccesiventr-uncmpelectromagneticalternativ,defrecvenindustrial,cu 54intensitatecuprinsntre4-20kV/cm.Expunereadureaz10secundenfiecareetap, etapele fiind separate ntre ele prin intervale de repaus de 15-60 secunde. Conformschemeiprincipale,tratareaseminelorserealizeazntrearmturile condensatorului 2, acoperite cu un strat izolant 5, rabatabile n jurul axei 3. Alimentarea condensatoruluisefaceprinorificiul4albuncrului1,cuposibilitidereglarea debituluiarjeidesemine.Terminareancrcturiiarjeiestesesizatdectre microntreruptorul 7, care comand, prin intermediul unui bloc 8, aplicarea tensiunii la bornele condensatorului i pornirea unui releu temporizat 9, care va comanda programul ciclului de tratare iar n final, deconectarea circuitului de alimentare, rabatarea armturii inferioareacondensatorului6,nvedereadescrcriiarjeinaldoileabuncr10. Transformatoruldetensiune11,estealimentatdelabloculdereglajaltensiunii12; instalaia fiind prevzut i cu un bloc de protecie 13, pentru asigurarea funcionrii n regim de securitate tehnic (fig. 27). 55 Rezultatele experimentale privind influena cmpului electromagnetic n combaterea unor boli i creterea produciei plantelor ExperienelerealizatelaStaiuneadeCercetriAgricoleTurda,s-aufolosit seminedefasoledinsoiulF416,intensinfestatecuagentulColletotrichum lindemuthianum. Evoluia ciupercilor patogene de pe semine, s-au urmrit n camere speciale, la temperaturi optime. Germinaia s-a efectuat n vase de germinaie, iar masa plantelor a fost determinat la 10 zile de la punerea seminelor la germinat. Producia s-a urmrit n parcele experimentale de 5 m2, n trei repetiii, producia biologic s-a stabilit la cte 100 plante pentru fiecare variant. Efectuldecombaterecuajutorulcmpuluielectromagnetic,amicroflorei parazite i saprofite existente pe suprafaa seminelor de fasole este prezentat n tabelul nr. 2. Tabel nr. 2 Efectul de combatere a microflorei parazite i saprofiteprin cmp electromagnetic Nr. crt. VariantaE kV/cm Prezena ciupercilor pe semine n procesul germinaiei Colle- totri- chum atra- menta- rium Fusa- rium sp. Alter- Naria Sp. Penici- Llium Sp. Aspergi- Lius Sp. Mucor mudedo 1F. 416 netratat 0xxxxxxxxxxxxxxx 2F. 416 tratat I 4xu0uu0 3F. 416 tratat II 8xuu000 4F. 416 tratat III 12xu0000 5F. 416 tratat IV 16xu0000 Semnificaia: 0 lips; u urme; x prezen sporadic; xx prezen mijlocie;xxx prezen maxim 56Influenacmpuluielectromagneticasupraproceselorbiologiceiproduciein cazul tratrii seminelor din soiul F 416 dup cum se i observ n tabelul ce urmeaz, semanifestprincretereaenergieigerminative,lasemineleinfectateitratate,de peste 10 ori, a masei embrionilor de 3,6 4,7 ori i a masei radiculare ntre 2,1 2,5 ori fa de probele netratate (tabelul nr. 3). Tabelul nr. 3 Influena cmpului electromagnetic asupra proceselor biologicei a produciei Nr. crt. Varianta (felul seminelor) E kV/cm Energia germina-tiv % Masa la 10 zile de germinaie Producia de boabe cu umiditatea de14,5 % Radicele % Embri- oni % %Semnifi- caie 1F. 416 netratat 08,1100,0100,0100,0- 2F. 416 tratat I 490,0390,0214,0131,5xxx 3F. 416 tratat II 892,0419,3211,4147,9xxx 4F. 416 tratat III 1281,0361,4220,1179,4xxx 5F. 416 tratat IV 1690,0472,3242,6163,0xxx ntoatecazuriledetratareaseminelorbolnave,s-auobinutsporuride producie, cuprins ntre 130 179,4 %. Aceastmetodoriginal,brevetatnRomnia,detratarencmpul electromagneticaunorbolialeseminelor,prezintoeficacitatensemnatn distrugerea ciupercilor parazite i saprofite; eficien economic ridicat. De asemenea, se nltur dezavantajul aciunii fitotoxice a fungicidelor, poluarea chimic a seminelor i solului prin metodele clasice de tratare i imprim n aceleai timp seminelor un ritm maiacceleratdecretere,attamaseivegetativeaplantelor,ctiaproducieide boabe pe unitatea de suprafa. 57 Instalaie de laborator pentru tratarea electromagnetic amediilor lichide i a seminelor Instalaia de laborator Dinprezentrileanterioares-aajunslaconcluziactratareancmpul electromagnetic este o funcie de doi parametrii i anume: intensitatea cmpului electric (E)cuundomeniudevariaientre2-30kV/cmitimpuldemeninere(T)ncmpa masei de semine ntre 10-60 secunde. Schemablocauneiastfeldeinstalaii,culargiposibilitidereglarea parametriilor tratrii electromagnetice a mediilor biologice, este prezentat n fig. 28. Tratarea seminelor, ngrmintelor, apei i a soluiilor apoase s-a realizat ntr-o instalaie de laborator, a crei shem electric este prezentat n fig. 29. 58 Dupcumseobserv,schemaoferposibilitateaunuireglajfinaltensiuniide alimentare la bornele condensatorului C, ce formeaz celula de tratare, prin intermediul adouautotransformatoaredetipATR8.TransformatorulT,ridictordetensiune, 100/35.000 V, rezistena R, 1000 , releu de current RC, sunt elemente ale schemei ce se comand de la distan prin butoanele BP i BO. n schem sunt conectate aparate de msur pentru stabilirea principalilor parametrii electrici ai tratrii. Condensatorulncareserealizeaztratarea,arearmturicirculareaezatentr-unplanorizontal,acoperitedeunstratdielectricsubire.Armturilepotfirabatabile pentru a uura ncrcarea i descrcarea seminelor sau a altor materiale ce se trateaz, cuposibilitidearegladistanelentreele,funciedeintensitateacmpuluielectric necesar.Pentru a asigura o tratare n flux continuu a seminelor, condensatorul poate fi cuplat la o band transportoare, n care armtura inferioar s fie chiar banda (izolat la suprafa), iar cea superioar va fi amplasat deasupra benzii la o anumit distan d. Cunoscndtimpuldemenineresubinfluenacmpuluielectromagneticamediuluice setrateaz,lungimeaarmturiisuperioareaconsensatorului,sepoatedeterminauor viteza de deplasare a benzii transportoare. Tipuri de condensatoare sau celule de tratare n experimentri, s-au folosit diferite tipuri de condensatoare, sau aa zise celule de tratare, urmrindu-se stabilirea formei i a materialelor mai potrivite. Pentru tratarea apeiiasoluiilorapoase,s-aufolositceluledetrataredetipulPETRY(figura30), 59confecionatedinsticl.Pentrueliminareaposibilitiimigrriiionilordinperetele sticlei, s-au recurs la celulele confecionate din mas plastic, polietilen, teflon. Experieneleauartatfaptulcparametriimediilortratatenceluleledetipul celorprezentatenfigura30a,nurespectolegitatenschimbarealor,funciede intensitateacmpuluiidetimpuldeaciunealacestuia.ncazultratriincelulede tipulcelordinfigura30bcareoferposibilitateauneideplasrinaturalesauforatede aer deasupra suprafeei lichidului, parametrii, etc., ai apei sau altor soluii apoase, sunt fucii asemntoare funciilor de tipul ionizare. Tratareaseminelors-afcutnumainceluleecranate,detipuldeschis,cu circulaienaturaliforatdeaer.nprocesulsimulriitratriiseminelor,distana dintrearmturileizolatealeceluleidetrataredafostdatdegrosimeastratuluide semine (fig. 31); celula a fost plasat ntr-un suport special cu posibilitti de alimentare n nalt tensiune a bornelor sale. 60 14.Determinarea unor mrimi mpleculare din msurtori ai parametrilor de propagare a ultrasunetelor n lichide Fazalichidocupopoziieintermediarntrefazagazoasifazacristalin, fiindostaredeagregaredetranziie,cuprinsdinpunctdevederesructuralntre dezordineacompletndistribuiaparticulelorcaracteristicgazeloriordonarealor riguroas, ntlnit n cristale. Pentru starea lichid nu exist un model care s poat sta labazaconstruiriiuneiteoriimoleculareriguroase,astfelnctdiferiteledireciide investigareexperimentalsuntegaldeimportante,permindconfirmareaunuianumit modelstructuralparticular.Mijloaceleclasicedecercetareastructuriimolecularea lichidelor s-au completat cu tehnici noi, ntre care un loc important l ocup studiile de propagare a cmpului ultrasonic n mediul lichid. Viteza ultrasunetului n lichide Propagareaultrasunetelorntr-unmediuoarecareestedeterminatde particularitile fizico-chimice ale mediului respectiv i ca urmare, msurtorile acustice potaduceoconstricuiesubstaniallastudiulproprietilorsubstanei,supuseacestor radiaii.Interaciuneadintrecmpulultrasonicimediuldepropagareducela modulareafascicululuiultrasonicconformproprietilormediului,traduseprinmrimi caracteristicecmpului,cavitezadepropagaresaucoeficientuldeabsorbie.Din 61studiulvariaieiacestorandiferitecondiiifizicesepottrageconcluziicuprivirela natura forelor intermoleculare, a structurii mediului etc. Mrimeavitezeidepropagareaundelorultrasoniceicaracteruldependenei acesteiadediferiiparametrifizicicatemperatura,presiuneasauconcentraia,sunt determinatedestructuramolecularamediului.Deocamdatnuexistoteorie riguroascarespermitobinereauneiastfeldelegturi,dateleexperimentalefiind utilizatepentruverificareaconcluziilorobinutedinstudiulproprietilormodelelor structuralealese.Acestfaptexpliciutilizarealargarelaiilorempiricei semiempiricecarencearcstabilireaunorlegturiformalentrediferitemrimi caracteristice mediului i viteza ultrasunetului. Considerndpropagareaundelorultrasonorentr-unmediuelasticcaunproces adiabaticse gsete relaia de definire a vitezei ultrasunetului: S2pv||.|

\|cc= (p = presiunea extern; = densitate; S = entropie). innd seama de definiia compresibilitii adiabatice ca: Spvv1||.|

\|cc = |(V=volum)sepoatestabililegturantrevitezaultrasunetuluiicompresibilitatea adiabatic. |1v2=Deoarece compresibilitatea izoterm i cea adiabatic sunt legate prin relaia: | | | = =vpizcc (Cp, Cv = clduri specifice la presiune, respectiv volum constant), rezult: 2v1| =i 62 2izv | =Cunoscnd valoarea compresibilitii, se pot calcula: p2iz2v pcT1Tc c|o|o+ =+ = ||.|

\|=+ =1TccTiziz2vp2iz|||oo| | (o = coeficient de dilatare; T = temperatura absolut). Msurtoriledevitezaultrasunetuluipermit,nconsecin,determinareaprin metodeacusticeaunormsirmica|,|izsauCv,demareimportannfizica molecularigreuaccesibileexperimentalicomparealorcuvalorileobinuteprin calcule teoretice termodinamice. n afar de acestea, se pot stabili relaii empirice ntre viteza ultrasunetului i ali parametrimacroscopicisaudestructurailichidului,ca:vscozitatea,tensiunea superficial, energia intern, dimensiuni moleculare, liber parcurs etc. Studiul propagrii ultrasunetelor ntr-un mediu lichid a condus la stabilirea unor reguliempiricecalitative,utilenaplicaiilepractice,careevideniazdependena vitezeiultrasunetelordedetaliilestructuriimolecularealichidelorca:intensitatea interaciunilor moleculare, masa moleculelor, numerele de coordinaie etc. Schimbarea structuriichimicealichiduluiinflueneazasupravitezeiprinintermediul compresibilitii,caredepindedirectdeforeleintermoleculareidistaneledintre particule.Astfel,anumiteparticularitidestructurcaremodificinteraciuniledin lichid,cadeexempludesfacerealegturilordehidrogensauhidratareaionilor micoreazcompresibilitatea,mrindnmodcorespunztorviteza.nacelaisens, influeneaz asupra acestor mrimi nlocuirea unor legturi intermoleculare prin legturi intramoleculare,cancazulpolimerizrii.Dimpotriv,introducereanmolecula atomilorgreiduce,ngeneral,lacretereavitezeiultrasunetului,datoritcreterii densitii(numaidacsimultannucresciforeledeinteraciune).Deoarecenaceste regulisepunnevidentrsturilecaracteristicedestructuriinteraciune 63molecular,elesuntfoartefolositoarendiscutareacalitativadatelorexperimentale despre viteza de propagare a undelor ultrasonice. Din cele artate pn acum rezult c viteza ultrasunetului ntr-un lichid scade cu cretereatemperaturii.Rezultateleexperimentalearatcvitezasunetuluiscade aproximativliniar,pnaproapedetemperaturacritic,ntoatelichidelecuexcepia apei, a amestecurilor i soluiilor apoase. ntre lichidele pure apa ocup un loc deosebit, prin anomaliile pe care le prezint uneledinproprietilesalefizice.Aceastcomportarespecialestedeterminatde particularitiledestructurcarerezultdinconstruciaaparteamoleculeiH2O. Esenial este faptul c molecula de ap prezint proprieti polare foarte accentuate care permit formarea de legturi direcionale legturile de hidrogen. Caurmare,apaseprezintcaunamestecdemoleculeaflatendoustri,cu diferitevalorialenumruluidecoordinaie.Primastarenumitspeciamolecular afnatsaucluster(ciorchine),cuostructurasemntoaregheii,secaracterizeaz printr-unvolummolarmareiunpotenialtermodinamicmic,moleculadeapfiind ntr-ocoordonaretetraedric.Stareaadouaspeciadens,estecaracterizatdeun volum molar mic i un potenial termodinamic mare, moleculele de ap aparinnd unei structuristrnsmpachetate(speciadenspoatefiproiviticafiindformatdin molecule de ap independente monomeri fr legturi de hidrogen). Trecerea dintr-ostructurnaltacerenvingereauneibarieredepotenial,nsoitderupereaunui numr de legturi de hidrogen. Ladizolvareadiferitelorsubstanenapsemodificechilibrulexistentiniial, substanasolvitinfluennd,ngeneral,structurasolventului.njuruluneiparticule dizolvate,moleculeledeapserestructureaziianatereoconfiguraiespaial specific, mai evident n apropierea particulei respective i care, pe msura ndeprtrii deea,revinetreptatlastructuraapeilibere.Nouastructurdiferdestructura preexistentdublaapei,cucaresegsetenechilibrutermodinamic.ncazul soluiilorapoasedeelectrolii,cmpulelectrostaticputernicalionilorproduceo orientareadipolilorapei,formndsfereledehidratarenjurulfiecruiion,prin stabilirea legturilor puternice de interaciune ion-dipol. 64n ap, dependena vitezei ultrasunetului de temperatur este parabolic i poate fi bine aproximat prin relaia empiric a lui Willard: ( )2mt 74 0245 , 0 v v =Undevreprezintvitezaultrasunetuluilatemperaturat,iarvm=1555,5m/seste valoarea maxim a vitezei n ap la presiunea normal, atins la temperatura tm=74C. La temperaturi mai mari de 74C coeficientul de temperatur al vitezei ultrasunetului n ap devine negativ, ca i n cazul celorlalte lichide. nsoluiileapoasedeelectroliingeneralvitezaultrasunetuluiestemaimare dectnapicreteodatcucretereaconcentraieilatoatetemperaturile,pentru concentraii mari alura curbelor fiind liniar. Compresibilitatea apei i a soluiilor apoase Studiindcompresibilitateaapeis-apusnevidenunminimlatemperaturade 64C explicat prin schimbrile de structur ce au loc n acest lichid complex. Din punct devederestructural,cretereatemperaturiideplaseazechilibrulexistentnapn direciastructuriicompacte,faptevideniatprinscdereainiialacompresibilitii pn la un minim, urmat de creterea ei n continuare. nsoluiileapoasedeelectrolii,comportareacompresibilitiiestedeterminat devariaiaacesteimriminapnfunciedetemperatur.Astfel,lavariaiide temperaturseevideniazminimumcompresibilitii,caresedeplaseazspre temperaturimaimicilacretereaconcentraiei,caurmareaproceselorcomplexecare au loc n aceste soluii. Latemperaturconstant,ntoatesoluiileelectroliticecompresibilitatea adiabaticestemaimicdectnapiscadecuconcentraia,urmndaproximativ relaia: 2 / 3o adBC AC+ + = | ||o = compresibilitatea adiabatic a apei; C = concentraia molar a soluiei; A, B = constante caracteristice electrolitului. 65nsoluiileelectrolitice,subinfluenacmpuluielectrostaticalfiecruiion,n mediulnconjurtoresteindusunmomentelectric,astfelncztianatereofor ponderomotoare sub aciunea creia solventul se deformeaz comprimndu-se. Scdereacompresibilitiisoluiilorelectroliticeseexplicprinformareade domeniiputerniccomprimate,aflatesubpresiuneattdemare,nctcompresibilitatea lor e aproape nul. Pe aceast reprezentare a domeniilor practic incompresibile existente njurulfiecruiionsebazeazoseriedemetodeacusticedestudiuahidratrii soluiilor. Conform acestui model numrul de hidratare, adic numrul de molecule de ap legate de o molecul de electrolit, este dat de relaia: 000MMcch ||.|

\|=|| (M,,|=masamolecularasubstaneisolvite,densitateaicompresibilitatea adiabatic a soluiei); Mo, ro, b0 = aceleai mrimi pentru solventul pur; C = concentraia exprimat n grame sare/cm3 soluie). Viteza molecular a sunetului: asocierea relativ Plecnd direct de la datele experimentale, Rao gsete c raportul dintre coeficientul de temperatur al vitezei ultrasunetului i acelai coeficient al volumul molar are o valoare constant pentru toate lichidele normale: 3dTdVV1dTdvV1 ~Caurmare,produsuldintrevolumulmolarirdcinacubicavitezei,mrime numitvitezamolecularasunetului,esteindependentdetemperaturpentruaceste lichide, fiind n funcie numai de compoziia lor chimic. RMv3 / 1= 66Expresia a primit denumirea de regula lui Rao i justeea ei a fost confirmat pe un foarte vast material experimental. nlichideleasociatevaloareavitezeimoleculareasunetuluivariazcu temperatura, deci aceste lichide nu se conformeaz regulei lui Rao. n cazul lichidelor, amestecurilorisoluiilorcareseabatdelaregulaempiricaluiRao,mrimea abaterilorarputeafiomsuraasocierilormoleculareexistentenlichid.Astfel,s-a propus ca msur a asocierii relative raportul: 3 / 1to3 / 10ttOrelvvRRR0000= = carepermiteanalizareavariaiilormrimiiRrellaschimbareatemperaturii,fade situaiaexistentlaotemperaturdereferin(deex.:0C).nurmaunuiastfelde calculs-agsitcasociereaapeila100Cestemaimiccu7,2%ncomparaiecu asociereala0C.Cercetareaaceluiaifenomenprinstudiulspectrelordedifuzie combinat indic o modificare a asocierii cu 13,2%. Se presupune c aceast diferen se datoreaz faptului c prin metodele acustice se pun n eviden agregate cu o durat deexistenmaimarede10-6sec,pecndprinmetodespectroscopicesedetermin agregatecuuntimpdeexistende10-14sec.Cercetareasimultanspectroscopici acustic va permite punerea n eviden a repartiiei agregatelor moleculare dup durata de existen. namestecuriisoluiisepoatestudiamodificareaasocieriirelativefadeun componentsaufadesolventulpur,punndu-senevidenformareaunorcompleci moleculari sau efectul solvatrii ionilor de electrolit. Dispozitivul experimental Vitezadepropagareaultrasunetuluipoatefideterminatexperimentalprintr-o seriedemetode,celemaifrecventutilizatefiindmetodeleopticeimetodele interferometrice. Instalaia optic de direcie a luminii pe un fascicol ultrasonic perpendicular Propagareauneiundeultrasonicentr-unmediulichiddeterminovariaie periodicadensitiiiindiceluiderefraciealichiduluide-alunguldirecieide 67propagare,ceeaceconstituie,pentruunfasciculluminosperpendicular,oreeade difracie cu constanta egal cu lungimea de und a ultrasunetului. Aparatura necesar msurrii vitezei ultrasunetului prin aceast metod cuprinde doupriprincipale:instalaiaopticigeneratoruldeultrasunete.Schemade principiu a unei astfel de instalaii e dat de figura 1. Fig.1. Instalaia optic i generatorul de ultrasunete O surs S de lumin monocromatic cu lungimea de und A, lumineaz fanta Fo prinintermediulunuicondensatorK.LentilaL1trimitepecuvaculichidunfascicul paralel,perpendicularpefascicululultrasonoremisdecuarulQ.LentilaL2permiteobinereaimaginiifanteiFopeecranulEnabsenacmpuluiultrasonic;laexcitarea cuaruluiQ,peecranulE,deoparteidealtaaimaginiicentraleafanteiFoapar imaginile de difracie corespunztoare. Conform legii de difracie: Kkdk sinA= o = lungimea de und a ultrasunetului; ok = unghiul de difracie al spectrului de ordin k. Pentru unghiuri foarte mici se poate considera: Fdtg sinKK K= = o oFestedistanafocalalentileiL2;dkdistanamaximuluideordinkfadelinia central. Msurnd dk i F i innd seama c: v = , viteza sunetului este dat de relaia: KdkFvv A=frecvena ultrasunetului 68DeoareceprodusulF=Kesteoconstantainstalaieiexperimentaleutilizate, viteza se poate calcula din relaia simplificat n urma etalonrii instalaiei: dKv = unde d = distana dintre dou maxime succesive de difracie. Procedeul experimental -Se prepar substanele de lucru. -Se verific punerea la punct a instalaiei optice. -Se msoar frecvena cmpului ultrasonic. -Se introduce filmul n aparatul de fotografiat. -Se umple cuva cu una din substanele de lucru i se verific din nou punerea la punct a instalaiei optice n absena i n prezena cmpului ultrasonor. -Sefotografiazspectruldedifraciepentrufiecaresubstanladiferite temperaturi, n intervalul 15-45C. -Laschimbareasubstanelordelucrusepalcuvaiseverificstareafoieide celofan(necesarpentrutransmisiafascicoluluiultrasonicdinbaiadeuleila substana de lucru). Se developeaz, se fixeaz i se spal filmul conform indicaiilor anexate. Dupuscareafilmuluisetrecelacitireadistanelorntremaximelededifracie, la un spectrofotometru Zeiss, pentru fiecare fotografie, citirile efectundu-se n ambele sensuri ale deplasrii msuei. Cumediavalorilordobinutepentrufiecaretemperatursecalculeaz valoarea vitezei de propagare a ultrasunetului cu ajutorul relaiei. Sereprezintgrafic,pentrufiecaresubstan,variaiavitezeinfunciede temperatur. Se calculeaz grafic coeficientul de temperatur al vitezei. Seexplicaluracurbelorexperimentaleobinutenfunciedeproprietile structurale ale lichidelor studiate. Densitatea lichidelor se msoar prin metoda picnometric. 69Se calculeaz compresibilitatea adiabatic a lichidelor studiate, folosind relaia i se reprezint grafic curbele | = | (t). Secalculeazvitezamolecularasunetuluicuajutorulrelaieiisereprezint grafic valorile obinute n funcie de temperatur. Se calculeaz asociaia relativ. Se d o interpretare a rezultatelor obinute. Detalii experimentale Distana focal a lunetei: F = 171,77 cm. Lungimea de und a luminii: = 589,3 nm. Se lucreaz cu filme ORWO, avnd sensibilitatea de 15 sau de 20 DIN. Soluiile pentru developarea filmelor: Revelator (Kodak KD 76): -Metol2 g -Sulfit de Na100 g -Hidrochinon5 g -Borax8 g -Acid boric8 g -Ap pn la 1000 cm3. Timp de developare: 14 minute. Timp de fixare: 10 minute Fixator: -Ap distilat750 ml -Tiosulfat de Na200 g -Metabisulfit de K20 g -Ap pn la1000 cm3. Filmul se spal n ap de la robinet, timp de 10 minute. Se lucreaz cu urmtoarele substane: ap distilat, alcool etilic, soluiile apoase de LiJ i KBr (concentraii diferite), amestec alcool etilic-ap. 70Timpul de expunere pentru fotografiere este ntre 7-12 sec pentru film 20 DIN i 12-15 sec pentru film de 15 DIN. Observaii: 1.Pornireageneratorului:sefacelegturalareea;sedeschidebutonulReeaal generatorului;seateaptctevaminutepentrunclzire;secupleazcircuitul cuarului piezoelectric; (butonul Start). 2.Este necesar a deosebit grij la manevrarea cuvei, pentru ca, sub nici un motiv, s nuajunglichiddestudiatnbaiadeuleincareecufndatcuarul;dactotui aceasta s-a ntmplat, cuarul trebuie decuplat imediat i trebuie anunat personalul dinlaborator,carevaluamsurilenecesare.Altfel,estepericoldescurtcircuitare, de strpungere i spargere a cuarului. Interferometrul ultrasonic n principiu, interferometrul ultrasonic cuprinde dou suprafee plane paralele i reflectante,dintrecareunaesteiemitoruldeundeultrasonore;ntreelesegsete cloana de lichid ce se examineaz i n interiorul creia se stabilete un sistem de unde staionare. Fig.2. Schema interferometrului. Instalaia experimental cuprinde dou pri: generatorul de nalt frecven G i vasul interferometrului (cuva) C cu ansamblul mecanic (fig.2.). FaainterioaraemitoruluipiezoelectricEconstituieunadinsuprafeele reflectante, iar a doua este constituit dintr-un reflector solid R. Prin deplasarea acestuia 71nraportcuemitorulultrasoniccuajutorulunuiurubmicrometricMsevariaz distana dintre cele dou suprafee reflectante, deci i nlimea coloanei de lichid, care poate fi msurat cu precizie. Funcionarea interferometrului se bazeaz pe reacia pe care coloana de lichid, n careaufoststabiliteundestaionare,oexercitasupraplciiemitoare,favopriznd saumpiedicndvibraiaacesteia.Pereflectorseproducreflexiimultiplei,pentru anumitepoziiialeacestuia,adicpentruanumitenlimialecoloaneidelichid,toate undelereflectateajungnfazpesuprafaacristalului.ntr-unasemeneacaz,reacia coloaneidelichidasupraemitoruluiatingeunmaximi,nconsecin,amplitudinea cu care vibreaz placa emitoare trece printr-un minim; ca urmare curentul din circuitul dealimentareaemitoruluiatingeunmaxim.Deci,naceastsituaiencoloanade lichidsestabilescundestaionareavndmodullasuprafaacristaluluiemitor,astfel c: 2n l=(l = nlimea coloanei de lichid sau distana dintre suprafeele reflectoare; = lungimea de und a ultrasunetului; n = numr ntreg. Variaia curentului n circuitul electric al emitorului se pune n eviden cu un aparat indicator corespunztor (miliampermetru, galvanometru). Curentul devine minim n cazul cnd suprafaa emitorului este un ventru (antinod) i n acest caz: 2) 1 n 2 ( l+ =Deplasndreflectorulcuajutorulurubuluimicrometricsepoatemsuracu precizie distana ntre dou maxime succesive ale curentului, egal cu 2 i, cunoscnd frecvena va oscilatorului se poate calcula viteza ultrasunetului n lichidul considerat. PentrumrireaprecizieideterminrilorsemsoardeplasareaLcorespunztoareunui numr n suficient de mare de maxime ale curentului. Viteza ultrasunetului este dat de relaia: nL 2v=72Procedeul experimental Se prepar substanele de lucru. Se introduc, pe rnd, substanele de lucru n cuva interferometrului i se msoar de cteva ori distana L i numrul n de maxime ale curentului, pentru fiecare lichid. Cu ajutorul relaiei se calculeaz valoarea vitezei de propagare a ultrasunetului. Seexplicaluracurbelorexperimentaleobinute,nfunciedeproprietile structurale ale lichidelor studiate. Densitatea lichidelor se msoar picnometric. Secalculeazcompresibilitateaadiabaticalichidelorstudiateisereprezint grafic rezultatele obinute n funcie de concentraia componenilor. Se determin valorile numerelor de hidratare ale moleculelor srurilor dizolvate. 15.Studiul sistemului dispers lichid-lichidIntroducere Sistemuleterogenformatdindoufazenemiscibile,dintrecareunaeste dispersatsubformndeparticulencealalt,formeazoemulsie.Mrimea particulelor dispersate este cuprins ntre 0,1 i 50 . Fazadispersatsenumetefazinternsaudispers,iarfazancaresunt dispersate particulele se numete faz extern sau continu. n general, una din fazele emulsiei este apa, iar cealalt un lichid insolubil n ap, numitfazulei;nrealitateaceastdenumireseatribuiefazeiinsolubilenap indiferent de constituia sa chimic, oricrei substane hidrofobe ca: acizi grai, uleiuri, grsimi, parafine etc. Din dou lichide, ulei (U) i ap (A) se pot forma dou tipuri