Первые научные исследования на Ставрополье по физике и математике

Вопрос кипения оказался очень актуальным не только в стенах Ставропольского пединститута, но и в стране, и даже в мире. «Кипение, характерной особенностью которого является образование пузырьков в жидкости, довольно сложный физический процесс, широко распространенный в современной технике: ядерной энергетике, ракетостроении, теплотехнике, металлургии, химической и пищевой промышленности. Различные типы кипения непрерывно происходят и в живой природе - в растениях и в организмах животных и людей». На каждом шагу можно столкнуться с этим явлением. При открытии бутылки нарзана возникает множество пузырьков - это особый вид кипения. При быстром подъеме с большой глубины водолаз может заболеть так называемой «кессонной болезнью» - это не что иное, как своеобразное «холодное» кипение крови, то есть растворенные в крови газы из-за быстрого падения давления выделяются в виде пузырьков и закупоривают кровеносные сосуды. При быстром вращении корабельного винта следом за ним в воде образуются полости или пузырьки, содержащие главным образом водяной пар. Указанное явление называется кавитацией - это тоже определенный вид кипения. Отличительной особенностью кавитационного кипения является недолговечность паровых пузырей, которые быстро захлопываются окружающей жидкостью, в результате чего возникают мощные ударные волны, разрушающие поверхность винта или других движущихся под водой тел.

«Кипение - это быстро переменный нестационарный процесс, на характер протекания которого оказывает влияние множество самых различных факторов - внешнее давление, чистота и шероховатость дна и стенок сосуда, степень чистоты и дегазированности жидкости, интенсивность подогрева и ряд других». Поэтому очень трудно вести процесс в нужном режиме, особенно в промышленных условиях, когда кипение происходит часто при больших давлениях и температурах, в условиях труднодоступных не только для управления, но даже для наблюдения за ним. Например, в мартеновской ванне, где варят сталь, иногда выделяются мелкие газовые пузырьки, а в другом случае, как будто при тех же условиях, сталь кипит, как говорят сталевары, «крупным пузырем». А это приводит к совершенно иным свойствам и качеству выплавляемой стали. «Еще труднее регулировать ход кипения жидких металлов внутри ядерных реакторов или ракет, управляемых с помощью телеавтоматики и радиоэлектроники».

Сложность задачи была очевидна, также как важность тщательного изучения процесса кипения. Исследованием и уточнением некоторых сторон процесса кипения в течение ряда лет занимались работники кафедры теоретический физики Ставропольского педагогического института. Немало трудностей приходилось преодолевать сотрудникам кафедры: отсутствие современного оборудования и недостаток помещений, нехватка квалифицированных кадров и затруднения с получением специальных зарубежных журналов, загруженность учебной работой и скептическое отношение некоторых сотрудников, считавших, что эта задача не по силам для сотрудников кафедры теоретический физики.

Основной задачей, поставленной перед сотрудниками кафедры, явилось изучение звукового сигнала, сопровождающего процесс кипения, а также звука с характером кипения. При обнаружении какой-то связи предполагалось превратить звуковые колебания в колебания электрические, а последние по проводам или эфиру передать на любое расстояние. В случае удачного разрешения поставленной задачи открывалась возможность дистанционного управления ходом процесса кипения внутри ядерного реактора или космической ракеты.

Проведение исследований для решения данной задачи, потребовало немало упорства и усилий как со стороны руководителя, так и со стороны преподавательского состава кафедры. Было отмечено, что характер звука при кипении жидкости из-за искажений, вызываемых отражениями звуковых волн от стенок и дна сосуда, в значительной степени зависит от его размеров и формы.

Значительный вклад в решение такого вопроса, как устранение вредного отражения звука от стенок сосуда, был внесен преподавателем кафедры теоретической физики Борисом Михайловичем Дорофеевым. После долгих поисков и огромной работы ему удалось решить эту проблему.

В качестве сосуда была выбрана большая сферическая колба, причем жидкость кипятилась на поверхности маленького нагревателя, расположенного строго в центре сферы. Конечно, в такой колбе звук отражался от стенок, но из-за шарообразной формы сосуда отраженные звуки приходят в центр со всех сторон в равной степени и поэтому общее искажение звуковой картины можно легко учесть. Изобретенная Б.М. Дорофеевым установка, названная им «сферическим звуковым интерферометром», получила высокую оценку специалистов.

Образование, педагогика, воспитание:

Метод проектов и его характеристика
В процессе «обучения – учения» происходит постоянное взаимодействие учителя и ученика. Учение, имеющее ярко выраженную личностную окраску, каждым из учащихся осуществляется по-разному: один не может продемонстрировать усвоение знаний, другой на основе ранее полученного опыта, наоборот, показывает ф ...

Понятие о технологии осуществления педагогического процесса
Технологию непосредственного осуществления педагогического процесса можно представить как совокупность последовательно реализуемых технологий передачи информации, организации учебно-познавательной и других видов развивающей деятельности, стимулирования активности воспитанников, регулирования и корр ...

Использование видеометода в современном учебном процессе
В современной школе значительно расширился арсенал средств обучения, повседневно применяемых учителем в учебно-воспитательной работе. Педагогический принцип наглядности обучения требует постоянного совершенствования средств обучения, использования в школе наглядных пособий, соответствующих уровню р ...