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:

Выборочный метод отбора исследуемых
Несплошное исследование организуется специально, чтобы при определенных условиях, не охватывая всех единиц изучаемого явления, можно было получить такое количество материалов, которое гарантировало бы наибольшую точность выводов по генеральной совокупности. В силу этого несплошное исследование подч ...

Практические аспекты использования элементов хоккея как средства физического воспитания у детей старшего дошкольного возраста
Экспериментальная работа по реализации практических аспектов использования элементов хоккея в работе с детьми старшего дошкольного возраста в МДОУ №10 "Малютка" города Тамбова с 11.09.11. по 17.05.12. с детьми подготовительной к школе группы. В эксперименте участвовало18 детей, а именно: ...

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 ...