28
.
В качестве рабочего вещества выбран метоксибензилидин - n бутиланилин (сокращенное название - МББА). При комнатной температуре это вещество находится в жидкокристаллическом состоянии. При температуре 47 5 0 0С происходит фазовый переход жидкий кристалл изотропная жидкость. Это фазовый переход 1-го рода.
Отличить 2 0 жидкокристаллическую фазу от жидкой можно по оптическим свойствам: в жидкокристаллической фазе МББА очень сильно рассеивает свет.
В используемой для лекционной демонстрации установке вещество МББА находится в запаянной прозрачной стеклянной ампуле (позиция 11
на рисунке). Эта ампула расположена внутри стеклянной пробирки 1 2 0. Внутри этой пробирки находится также нагреватель в виде спирали 13 0.
На нагреватель подается напряжение примерно
20 В. Пробирка с ампулой закрепляется в штативе и устанавливается в проекционном фонаре так, чтобы на экране наблюдалось изображение ампулы в прошедшем свете.
Оптическая 2 0схема установки показана на рисунке
На этом рисунке 1 1 0 - источник света; 12 0 - конденсор; 1 3 0 - объектив; 14 0- демонстрируемый объект (ампула с жидким кристаллом). Расположение элементов схемы должно удовлетворять следующим требованиям.
Конденсор 12 0 должен фокусировать световой поток от источника света 11 0 в плоскости объектива 1 3 0. При этом весь световой поток проходит сквозь объектив.
При выборе положения демонстрируемого объекта исходим из того, что если объект 14 0 расположен слишком далеко от конденсора, где поперечное сечение пучка мало, то он будет освещен не полностью, а если это расстояние мало, то значительно уменьшается освещенность
29
.
этого объекта. Оптимальным будет такое положение, когда размеры поперечного сечения пучка света лишь ненамного больше размеров объекта.
Расстояние между объектом 14 0 и объективом 13 0 должно быть таким, чтобы объектив давал резкое изображение предмета на экране. Это расстояние зависит от фокусного расстояния объектива и от расстояния от объектива до экрана.
Следует предупредить студентов, что изображение на экране получается обратным. Поэтому на экране будет казаться, что жидкокристаллическое вещество находится в верхней части ампулы.
При комнатной температуре вещество находится в жидкокристаллическом состоянии. Свет сильно рассеивается. Соответствующая часть ампулы выглядит на экране темной. Видна граница раздела жидкий кристалл - воздух. То, что это не твердая фаза, можно убедиться, наклоняя ампулу. Граница раздела будет оставаться горизонтальной.
При нагревании вещества до температуры фазового перехода, наступает просветление соответствующей части ампулы.
Поскольку ампула имеет цилиндрическую форму, вещество, находящееся в ней, обладает свойствами цилиндрической линзы. Поэтому изображение на экране той части ампулы, где находится вещество, будет не однородно светлым, а более ярким вблизи осевой линии цилиндра. Этот эффект можно значительно ослабить, если демонстрируемую ампулу поместить не в цилиндрическую пробирку, а в плоскую кювету, заполненную водой.
22.4. Охлаждение при адиабатическом расширении
30
.
Для демонстрации используется стеклянная колба, плотно закрываемая сверху резиновой пробкой. Сбоку колба имеет штуцер, на который одевается резиновый шланг, соединенный с ручным насосом. На дно колбы капаются несколько капель эфира или спирта. В закрытой колбе находится насыщенный пар при комнатной температуре. Если с помощью насоса постепенно увеличивать давление в колбе, то условие насыщения сохраняется. При некотором критическом давлении пробка вылетает из колбы. Давление и температура резко понижается. Более низкой температуре соответствует меньшее количество вещества, находящегося в парообразном состоянии в том же объеме. Поэтому избыточное количество вещества конденсируется в виде мельчайших капелек тумана. Этот туман хорошо наблюдается визуально.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.