Азық-түлік өнімдерінің реологиясы

Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 3
1 Стокс әдісі бойынша сұйықтың тұтқырлығын анықтау ... ... ... ... 4
2 Сұық тұтқырлықтығын вискозиметрлермен анықтау ... ... ... ... 10
3 Вискозиметрмен биомолекулалардың молекулярлы массасын анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
17
4 Сұйықтардың беттік кернеулігін анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... 23
5 Сүйекті талшықтың серпімді қасиеттерін зерттеу ... ... ... ... ... ... 31
6 Тіндердің механикалық үлгілерін зерттеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 38
Ұсынылатын әдебиет ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 47

Зертханалық практикумда биоматериалдардың реологиясының теориялық және тәжірибелік мәселелері қарастырылады. Әртүрлі денелердің кернеулі және деформацияланған жағдайларының теориясына, биологиялық материалдардың құрылымдық-механикалық сипаттамаларын өндірісте анықтау әдістерін қолдануға назар аударылған.
Сұйықтардың, қатты денелердің қасиеттері сияқты реологияның маңызды бөлімдерін, үрдіс үлгілерін алу, сонымен қатар қаттылықты, консистенцияны, нәзіктікті, когезияны, үйкелісті, жабысқақтықты, биожүйелердің текстурасын сипаттайтын беріктік, компрессиялы, адгезиялы, фрикциялы қасиеттерді ашу қарастырылған. Әр түрлі өлшеу құрылғыларының көмегімен зерттеулер мен есептеулердің әдістеріне ерекше назар аударылған. Сонымен қатар тәжірибелік реология сұрақтары қарастырылады.
«Азық-түлік өнімдерінің реологиясы» пәнінің мақсаты тағамдық өнімдер мен биоматериалдардың обьективті сипаттамалық қасиеттерін алу үшін тәжірибелік реология саласында қажетті теориялық және тәжірибелік білімдерді алу.

1 Мачихин Ю. А., Мачихин С. А. Инженерная реология пищевых материалов. - М. : Легкая и пищевая промышленность. 1981, 212 с.
2 Азаров Б. М., Назаров Н. И. Реология пищевых масс. - М. : МТИПП. 1970, 90 с.
3 Азаров Б. М., Арет В. А. Инженерная реология пищевых производств. - М. : МТИПП. 1978, 112 с.
4 Николаев Б. А. Структурно-механические свойства мучного теста. - М. : Пищевая промышленность, 1976, 247 с.
5 Мачихин Ю. А., Клаповский Ю. В. Современные способы формования конфетных масс. - М. : Пищевая промышленность, 1974, 184 с.
6 Общая технология пищевых производств. Под ред. Н. И. Назарова. - М. : Пищевая промышленность. 1980, 380 с.
7 Соколов А. Я. Основы расчета и конструирование оборудования пищевых производств. - М. : Пищевая промышленность, 1984.

Пән: Биология
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 34 бет
Таңдаулыға:

МАЗМҰНЫ

Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... 3
1 Стокс әдісі бойынша сұйықтың тұтқырлығын 4
анықтау ... ... ... ...
2 Сұық тұтқырлықтығын вискозиметрлермен анықтау ... ... ... ... 10
3 Вискозиметрмен биомолекулалардың молекулярлы массасын
анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .17
... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... .
4 Сұйықтардың беттік кернеулігін анықтау 23
... ... ... ... ... ... ... ...
5 Сүйекті талшықтың серпімді қасиеттерін 31
зерттеу ... ... ... ... ... ...
6 Тіндердің механикалық үлгілерін 38
зерттеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Ұсынылатын әдебиет ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 47

КІРІСПЕ

Зертханалық практикумда биоматериалдардың реологиясының теориялық және
тәжірибелік мәселелері қарастырылады. Әртүрлі денелердің кернеулі және
деформацияланған жағдайларының теориясына, биологиялық материалдардың
құрылымдық-механикалық сипаттамаларын өндірісте анықтау әдістерін қолдануға
назар аударылған.
Сұйықтардың, қатты денелердің қасиеттері сияқты реологияның маңызды
бөлімдерін, үрдіс үлгілерін алу, сонымен қатар қаттылықты, консистенцияны,
нәзіктікті, когезияны, үйкелісті, жабысқақтықты, биожүйелердің текстурасын
сипаттайтын беріктік, компрессиялы, адгезиялы, фрикциялы қасиеттерді ашу
қарастырылған. Әр түрлі өлшеу құрылғыларының көмегімен зерттеулер мен
есептеулердің әдістеріне ерекше назар аударылған. Сонымен қатар тәжірибелік
реология сұрақтары қарастырылады.
Азық-түлік өнімдерінің реологиясы пәнінің мақсаты тағамдық өнімдер
мен биоматериалдардың обьективті сипаттамалық қасиеттерін алу үшін
тәжірибелік реология саласында қажетті теориялық және тәжірибелік
білімдерді алу.
Пәннің негізгі міндеттері төмендегідей болып табылады:
- реологияның ғылыми негіздерін оқу;
- реологияның негізгі ұғымдарын және тағамдық және биологиялық
материалдардың қасиеттерін оқу;
- тағамдық және биотехнологиялық өнеркәсіпте қолданылатын реологиялық
әдістерін оқу;
- консистенцияны, қаттылықты, нәзіктікті, когезияны, үйкелісті,
жабысқақтықты, өнімдердің текстурасын сипаттайтын беріктік, компрессионды,
адгезиялы, фрикционды қасиеттерді оқу;
- тағамдық өнімдер мен биоматериалдардың реологиялық қасиеттерін өлшеу
әдістерін оқу.

1 СҰЙЫҚТЫҢ ТҰТҚЫРЛЫҒЫН СТОКС ӘДІСІ БОЙЫНША АНЫҚТАУ

Құралдар мен жабдықтар:
Стокс әдісі бойынша тұтқырлықты анықтауға арналған қондырғы, шариктер,
микрометр, секундомер, сызғыш, ареометр.
Жұмыстың мақсаты: тұтқырлы сұйық денелердің қозғалысы зерттеу мен
тұтқырлықты өлшеу.

Барлық шынайы сұйықтар мен газдардың тұтқырлығы болады (ішкі үйкеліс).
Сұйық немесе газда пайда болатын макроскопиялық қозғалыс оны тудыратын
себептердің (күштердің) әрекеті тоқтағаннан кейін ішкі үйкеліс күштерінің
салдарынан біртіндеп азаяды.
Сұйықтар мен газдарда тұтқырлық құбылысын келесі әдіспен қарастыруға
болады. Бірінен бірі dx қашықтықта тұрған сұйықтық немесе газдың екі қабаты
υ1 және υ2 жылдамдықтаныа ие болсын. Тез қозғалатын қабат жағынан баяу
қозғалатын қабатқа оны жылдамдататын күш әсер етеді. Жылдам қабатқа баяу
қабат жағынан керісінше тежейтін күш әсер етеді. Ол қабат бетіне жанама
бойынша бағытталған ішкі үйкеліс күштері. Жанасатын қабаттардың ауданы
неғұрлым үлкен болса, бұл күштерде соғұрлым үлкен және қабаттан қабатқа өту
кезінде сұйықтың (газдың) ағының жылдамдығына немесе Ньютон теңдеуі тәуелді
болады

(1.1)

мұнда - жылдамдыққа перпендикуляр бағытта қабаттар арасындағы ара-
қашықтыққа шаққандағы жылдамдықтың өзгеруі (жылдамдық модулінің градиенті);
S – қабаттардың жанасу ауданы; η – сұйықтың (газдың) динамикалық
тұтқырлығы.
Ағыны (1.1) теңдеуіне бағынатын сұйықтықтар үшін тұтқырлық
жылдамдықтың градиентіне тәуелді емес. Осындай сұйықтар ньютондық деп
аталады, ал тұтқырлық – нормалды. (1) теңдеуге бағынбайтын сұйықтар
ньютондық емес деп аталады, ал олардың тұтқырлығы - аномалды. Ньютондық
емес сұйықтарға күрделі және ірі молекулалардан тұратын сұйықтар жатады,
мысалы, полимерлердің ерітінділері. Ньютондық емес сұйыққа сорпа да жатады,
өйткені құрылымды түзілімдер болып келетін ақуыздар мен жасушалардан
тұрады.
Сорпаның тұтқырлығы әдетте 4 тен 5 мПа дейін ауытқиды және 1,7 ден
22,9 мПа·с дейін өзгеруі мүмкін. Сорпаның тұтқырлығы диагностикалық мәнге
ие.
Тұтқырлық сұйық немесе газдың табиғатына, температурасына, төмен
температураларда қысымына тәуелді. Газдардың тұтқырлығы жоғары
температураларда ұлғаяды, сұйықтардың – төмендейді.
Сұйық тұтқырлығының температураға тәуелділігі күрделі сипатқа ие.
Молекулалар тепе-теңдігінің орналасуларын жиі ауыстырғанына байланысты,
сұйық ағынды және төмен тұтқырлы болады, яғни сұйықтықтың тұтқырлығы
релаксация уақытына тура пропорционал:
Дене қозғалған кезде тұтқырлы сұйықта қарсыласу күштері пайда болады.
Осы қарсыласудың пайда болуы әртүрлі болуы мүмкін. Дененің артында құйындар
болмаған кезде үлкен емес жылдамдықтарда қарсыласу күші сұйықтың
тұтқырлығымен негізделеді. Денеге жанасатын сұйықтықтар қабаттары олармен
еріп әкетіледі. Осы қабаттар және келесілер арасында үйкеліс күштері пайда
болады.
Қарсыласу күштерінің екінші механизмі құйындардың туындауымен
байланысты. Дененің сұйықта жасалатын жұмысының бір бөлігі құйындардың
түзілуіне кетеді де, олардың энергиясы ішкі энергияға айналады.
Стокс заңына сәйкес, шарик төмен жылдамдықпен, құйындар жоқ болғанда
тұтқыр сұйықта қозғалысы кезінде қарсыласу күшін тең

(1.2)

мұнда r – шарик радиусы; υ – оның қозғалысының жылдамдығы; η – сұйық
тұтқырлығы.
Сұйықта қозғалатын шарикке үш күш әсер етеді: қарсыласу күші
(2), ауырлық күші және итеретін күш (сурет 1)

(1.3)

(1.4)
мұнда ρ – шарик затының тығыздығы; ρ0 – сұйық тығыздығы.

Сурет 1.1.

Ауырлық күші мен итеретін күш модуль бойынша тұрақты, қарсыласу күші
жылдамдыққа тура пропорционалды. Шариктің қозғалысы кезінде сұйықта барлық
үш күш тепе-теңдікке келіп, шарик тепе-тең қозғала бастайтын момент келеді

немесе

осыдан
(1.5)

Берілген моментті пайдаланған кезде сауыт қабырғаларының жанында
орналасқан сұйықтықтың қозғалмайтын қабаттары жағынан шарикке тежеуіш әсер
ететін әрекеттің алдын алу керек. Ол үшін сұйықты бар сауыттың диаметрі
шариктің диаметрінен әлдеқайда үлкен болуы қажет.
Стокс әдісі қарапайым және күрделі жабдықтарды талап етпейді, алайда
оны тамақ және биотехнологиялық зерттеулерде қолдануы шектеулі, өйткені ол
үшін зерттелетін сұйықтың үлкен мөлшері қажет.
Қондырғыны суреттеу
Стокс әдісі бойынша тұтқырлықты анықтау үшін зерттелетін сұйық бар
биік цилиндрлік сауытты алады (сурет 1.1). Сауытта екі сақиналы белгі бар А
және В. А белгісі шарикке әсер ететін күштер бірін бірі тепе-теңдікке
келтіретін және қозғалыс тепе-тең болатын биіктікке сәйкес келеді. Төменгі
белгі В уақытты есептеудің ыңғайлылығы үшін қойылған.
Шарикті сауытқа лақтыра отырып, секундомер бойынша шариктің белгілер
арасында l ара-қашықтығын өту уақытын τ белгілейді. υ = lτ, тең
болғандықтан, формула (1.5) түрге келеді

(1.6)

мұнда d – шарик диаметрі.

Жұмысты орындау тәртібі
1 Шариктің d диаметрін микрометрмен үш рет өлшеңіз.
2 Шариктің d орташа мәнін есептеңіз.
3 Шарикті сұйық бар сауытқа цилиндр білігі бойынша қозғала алатындай
етіп түсіріңіз. Шарикпен А және В белгілері арасындағы өтудің τ уақытын
өлшеңіз.
4 Белгілер арасындағы I ара-қашықтығын өлшеңіз.
5 Зерттелетін сұйықтың р0 тығыздығын ареометрдің көмегімен анықтаңыз.
6 Сұйықтың η тұтқырлығын есептеңіз [(1.6) формуласы].
7 Бес шарикпен осындай өлшеулер мен есептеулерді жүргізіңіз және
табыңыз.
8 Өлшеулер мен есептеулердің нәтижелелерін 1.1 кестеге еңгізіңіз.

Кесте 1.1
d1, м d2, м d3, м , м τ, c η, Па·с ,
Па·с

9 Сенімді ықтималдылығы р = 0,95 тең Δη тұтқырлықты өлшеу қателігін
анықтаңыз.

Сұрақтар мен тапсырмалар
1 Үйкелістің ішкі күші деген не?
2 Тұтқырлы сұйықтың ағыны үшін Ньютонның теңдеуін жазыңыз.
3 Сұйықтың тұтқырлығы температураға қалай тәуелді?
4 Ньютондық және ньютондық емес сұйықтықтар деген не?
5 Стокс әдісі бойынша тұтқырлықты анықтау үшін формуланы шығарыңыз.
6 Стокс әдісімен тұтқырлықты өлшеген кезде қандай шарттар орындалуы
керек?

Өздік бақылау үшін тапсырмалар
1 Динамикалық тұтқырлықтың СИ бірлігін көрсетіңіз:
а) Нм;
б) Па·с;
в) Па;
г) Нм2;
д) Па·м.

2 Қан ньютондық емес сұйық болып табылады, өйткені:
а) сауыттар бойынша үлкен жылдамдықпен ағады;
б) жасушалар мен ақуыздардан тұратын күрделі құрылымды түзілімдерге
ие;
в) оның ағуы ламинарлы болып табылады;
г) оның ағуы турбулентті болып табылады;
д) сауыттар бойынша кіші жылдамдықпен ағады.

3 Тұтқырлы сұйықта қозғалатын шарикке әсер ететін қарсыласу күші:
а) шариктің радиусына тура пропорционалды;
б) шариктің радиусына кері пропорционалды;
в) шариктің қозғалысының жылдамдығына тура пропорционалды;
г) шариктің қозғалысының жылдамдығына кері пропорционалды;
д) сұйықтың тұтқырлығыа тәуелді емес.

4 Тұтқырлы сұйықтықта қозғалатын шарикке келесі күштер әсер етеді:
а) ауырлық күші;
б) салмақ;
в) итеретін күш;
г) қарсыласу күші;
д) серпімділік күші.

5 Стокс әдісімен сұйықтың тұтқырлығын өлшеген кезде келесі шарттар
орындалуы керек:
а) шариктің қозғалысының үлкен жылдамдығы;
б) шариктің қозғалысы кезінде құйындардың болмауы;
в) сауыттың диаметрі шариктің диаметрінен әлдеқайда үлкен болуы керек;
г) шариктің тығыздығы сұйық тығыздығынан маңызды түрде аздау болуы
керек;
д) шариктің қозғалысы бірқалыпты болуы керек.

2 СҰЙЫҚ ТҰТҚЫРЛЫҒЫН ВИСКОЗИМЕТРЛЕРМЕН АНЫҚТАУ

Құралдар мен жабдықтар:
Оствальд вискозиметрі, зертханалық вискозиметр, термометр, секундомер,
ультратермостат, әр түрлі концентрациялы ерітінділер жиынтығы.
Жұмыстың мақсаты: сұйықтың тұтқырлығының температура мен
концентрацияға тәуелділігін зерттеу және зертханалық вискозиметрдің
жұмысымен танысу.

Түтікше арқылы сұйықтың немесе газдың ағуы үшін қысымдардың кейбір
айырмашылығы қажет. Ұзындығы l түтікше арқылы τ уақыт ішінде ағатын
сұйықтың (газдың) V көлемі және түтікше ұштарындағы Δр қысымдардың
айырмашылығы арасындағы тәуелділік Пуазейль формуласымен көрсетіледі

(2.1)

мұнда r – трубканың радиусы; η - сұйық немесе газ тұтқырлығы.
(2.1) формуласы бойынша тұтқырлықты анықтау үшін ағым ламинарлы болуы
керек, яғни сұйықтың (газдың) қабаттары араласпай ағуы керек. Құйынды
(турбулентті) ағын үшін Пуазейль формуласы қолданылмайды. Әдеттегі
жылдамдықтарда құйындар пайда болмау үшін түтікше жіңішке болуы керек.
Тұтқырлы сұйықтың ағу сипаты толығырақ v кинематикалық тұтқырлықпен
анықталады

мұнда ρ – сұйықтың тығыздығы.

Қондырғының суреттелуі
Тұтқырлықты анықтауға құралдар вискозиметрлер деп аталады.
Пуазейль формуласына енетін шамаларды r, l және Δр өлшеу қиын,
сондықтан берілген вискозиметрде сұйықтың қозғалысын тұтқырлығы белгілі η0,
мысалы судың, эталонды сұйықтың қозғалысымен салыстыру әдісімен анықтауға
жүгінеді.
Оствальдің капиллярлы вискозиметрі 2.1 суретте келтірілген.

Сурет 2.1.

Вискозиметрдің бір тізесі капиллярлы түтік болып келеді. Судың белгілі
бір көлемін вискозиметрдің кең тізесіне құяды, ал одан кейін грушамен басқа
тізеге оның деңгейі А белгісінен біраз жоғары болғанша құяды, және грушаны
алып тастап, осы деңгейдің тұрақталуын бақылайды. Мениск А белгісінен өткен
кезде, секундомерді қосады, ал В белгісінен өткен кезде - тоқтатады.
Осылайша судың А және В белгілері арасында өту уақытын табады. Сұйықтың
ламинарлы ағысы кезінде l ұзындығы бар капилляр арқылы осы көлемді өту
уақыты сондай болады. Осылайша зерттелетін сұйықтың А және Б белгілері
арасында өтудің τ уақытын анықтайды. Зерттелетін сұйық көлемін судың
көлеміне тең етіп алады.
Капиллярдағы сұйықтар гидростатикалық қысым әсерімен қозғалады

мұнда ρ – сұйықтың тығыздығы; h – вискозиметрдің екі тізелерінде
сұйықтың деңгейлерінің айырмашылығы.
Капилляр арқылы өтетін сұйықтардың тең көлемдері үшін жазуға болады

осыдан
немесе (2.2)

және формулаға қойып,(8), аламыз

немесе
осыдан
(2.3)

мұнда v – зерттелетін сұйықтың кинематикалық тұтқырлығы; v0 – судың
кинематикалық тұтқырлығы; τ – зерттелетін сұйықтың аяқталу уақыты; τ0 –
судың өту уақыты.
Құрылғының тұрақтысын белгілейік

(2.4)

Онда (2.3) формула келесі түрге келеді

v = А·τ. (2.5)

Зертханалық вискозиметр сорпаның тұтқырлығын анықтау үшін
пайдаланылады. Әрекет етуінің принципі бірдей температуралар мен қысымда
капиллярлардағың бірдей қималарында сұйықтардың өту жылдамдықтары осы
сұйықтардың тұтқырлығына тәуелділігіне негізделген.
Пуазейль формуласынан көрініп тұрғандай, бірдей капиллярлар бойынша
уақыттың бірдей аралықтары арасында сұйықтардың көлемдері осы сұйықтардың
тұтқырлықтарына кері пропорционалды

Зертханалық вискозиметр бөлшектенген А1 және А2 капиллярлардан тұрады
(сурет 2.2).

Сурет 2.2.

А1 капиллярына дистилляцияланған сұйықтың белгілі бір мөлшерін құяды
және Б кранын жабады. Бұл А капиллярына зерттелетін сұйықты құюға мүмкіндік
береді, сондай-ақ судың деңгейі өзгермейді. Егер Б кранын ашып,
вискозиметрде разрядталуды жасасақ, онда сұйықтардың бірдей уақыт
аралығындағы жылжуы олардың тұтқырлықтарына кері пропорционалды болады

немесе (2.6)

мұнда η – зерттелетін сұйықтың тұтқырлығы; η0 – судың тұтқырлығы.
Егер судың тұтқырлығын бірге тең деп алсақ, ал сұйық өткен жолды
вискозиметрдің бір бөліміне тең болса, онда (2.6) формуласының негізінде
сұйықтың тұтқырлығы осы су өткен l0 жолына тең болады.

Жұмысты орындау тәртібі
1 Сұйықтың кинематикалық тұтқырлығын анықтау:
а) вискозиметрге судың белгілі бір мөлшерін құйыңыз;
б) судың капилляр арқылы τ0 өту уақытын анықтаңыз.
Өлшеулерді үш рет қайталаңыз және 0 есептеңіз;
в) құрылғының тұрақты А есептеңіз [(2.4) формуласы];
г) әр түрлі концентрациялы С зерттелетін сұйықтардың ағу τ уақытының
өлшеуін жүргізіңіз және (әрбіреуі үшін үш өлшемнен) әрбір концентрация үшін
τ табыңыз;
д) зерттелетін сұйықтардың v кинематикалық тұтқырлығыны есептеңіз
[(2.5) формуласы];
е) Өлшеулер мен есептеулер нәтижелелерін 2.1 кестеге еңгізіңіз;

Кесте 2.1
τ01,c τ02,c τ03,c 0, c A, м2с2 С, %

л) сенімді ықтималдылығы р = 0,95 тең әрбір температура үшін сұйықтың
кинематикалық тұтқырлығының өлшеуінің қателігін есептеңіз Av;
м) сұйықтың кинематикалық тұтқырлығының температурадан тәуелділік
графигін салыңыз.

2 Сұйықтың тұтқырлығын зертханалық вискозиметрмен анықтау:
а) Б кранын ашыңыз және А капиллярдың бос ұшын дистилляцияланған суға
салыңыз;
б) ауызға шыны ұшты алыңыз Н және суды 0 белгісіне дейін баяулап
тартып, Б кранын жабыңыз;
в) 0 белгісіне дейін басқа капиллярға зерттелетін сұйықты енгізіңіз;
г) Б кранын бұраңыз, А капиллярын тройникпен қосыңыз;
д) баяулап ауаны Н ұшы арқылы сорыңыз. Зерттелетін сұйықтық l
белгісіне дейін жеткен кезде капиллярда τ0 судың орналасуы салыстырмалы
бірліктерде осы сұйықтың тұтқырлығын көрсетеді;
е) зерттелетін сұйықтың η тұтқырлығын есептеңіз [(2.6) формуласы].
Тәжірибені үш рет қайталаңыз және тауып алыңыз;
ж) өлшеулер мен есептеулердің нәтижелерін 2.3 кестеге енгізіңіз.

Кесте 2.3
l, шкала бөлімдері η, Па·с , Па·с

Сұрақтар мен тапсырмалар
1 Пуазейль формуласын жазыңыз.
2 Оствальд вискозиметрі не болып келеді?
3 Тұтқырлықты Оствальд әдісімен анықтау үшін формула шығарыңыз.
4 Осы әдіспен сұйықтың тұтқырлығын өлшеген кезде қандай шарттар
орындалуы керек?
5 Лабораториялық вискозиметрдің құрылғысы мен жұмысының принципін
суреттеңіз.
6 Лабораториялық вискозиметрдің көмегімен сұйықтың тұтқырлығын анықтау
үшін есептік формуланы жазыңыз.

Өздік бақылау үшін тапсырмалар
1 Пуазейль формуласын көрсетіңіз:
а) ;
б) ;
в) ;
г) ;
д) .

2 Кинематикалық тұтқырлықтың СИ бірлігін көрсетіңіз:
а) Па;
б) Па·с;
в) Па·м;
г) мс;
д) м2с.

3 Оставальд вискозиметрі мен лабораториялық вискозиметрде капиллярлы
түтікшелер бойынша сұйықтың ағуы не үшін қолданылады:
а) ағыс жылдамдығының ұлғаюы;
б) сұйық көлемінің кішіреюі;
в) ағыс жылдамдығының төмендеуі;
г) ламинарлы ағыстың пайда болуы;
д) турбулентті ағысты құру үшін.

4 Сұйықты қыздырған кезде оның тұтқырлығы:
а) ұлғаяды;
б) өзгеріссіз қалады;
в) кішірейеді;
г) он есе ұлғаяды;
д) бұрыңғы деңгейде қалады.

5 Бірдей капиллярлар бойынша уақыттың тең аралықтары арасында ағатын
сұйықтардың көлемдері:
а) олардың тұтқырлықтарына тура пропорционалды;
б) тұтқырлыққа кері пропорционалды;
в) сұйықтардың тұтқырлықтарына тәуелді емес;
г) олардың тұтқырлықтарының квадраттарына тура пропорционалды;
д) олардың тұтқырлықтарының квадраттарына кері пропорционалды.

3 ВИСКОЗИМЕТРЛЕРДІҢ БИОМОЛЕКУЛАЛАРЫНЫҢ МОЛЕКУЛЯРЛЫ МАССАСЫН АНЫҚТАУ

Құралдар мен жабдықтар:
Көп шарикті вискозиметр, секундомер, әр түрлі концентрациялы
ерітінділердің жиынтығы.
Жұмыстың мақсаты: заттың молекулярлы массасын анықтау.

η ерітіндісінің тұтқырлығы еріткіштің η0 тұтқырлығынан маңызды түрде
ажыратылуы мүмкін. Осы айырмашылықтың шамасы бойынша ерітілген заттың
молекулаларының қасиеттері туралы сөз айтуға болады.
шамасы – ерітіндінің меншікті тұтқырлығы деп аталады. Ол
ерітіндінің концентрациясына байланысты. Бірімен бірі қатынаспайтын
молекулалар үшін меншікті тұтқырлық с концентрациясына пропорционалды

мұнда ηпр – ерітілген заттың келтірілген тұтқырлығы.
Биологиялық макромолекулалар полимерлі молекулалар болып табылады,
яғни иілгіш, бос қосылған тізбекті молекулалар. Олар үшін концентрацияның
өсуімен ұлғаятын молекулалар арасындағы өзара қатынаспен ескермеуге
болмайды. Келтірілген тұтқырлық заттардың әр түрлі концентрацияларында
бірдей емес және тек кіші с сипаттамалық константалары мағынаға ие, яғни
заттың сипаттамасы ретінде т тең шама болуы мүмкін.
Ньютондық емес сұйықтар үшін (1 жұмыс) Ньютонның теңдеуі орындалмайды,
яғни олардың тұтқырлығы g жылдамдықтың градиентіне тәуелді. Жылдамдықтың
тек кіші градиенттерінде ғана сұйық ағынында тізбекті молекуланың қодырауы
болмайды.
шамасы – сипаттамалық тұтқырлық деп аталады.
Ерітіндіде иілгіш тізбекті биомолекулалар гауссты түйнек формасына
келеді, яғни айналу эллипсоиді түрінде келтіруге болатын ассиметриялық
түйнек. Осындай молекула берілген түйнекті тіліп өтетін сұйықпен бірге
айналады, яғни сұйық үшін өтіп кетпейтін болып табылады. Өтіп кетпейтін
макромолекуланың сипаттамалық тұтқырлығы молекулярлы массаға тәуелді.
Белгілі бір ерітіндіде бір гомологиялық қатардағы полимерлер үшін (бір
немесе бірнеше метиленді топқа ажыратылатын бірдей химиялық функциялары
және біртипті құрылымы бар туыс органикалық қосылыстар топтары) келесі
тәуелділік бар

(3.1)

мұнда k - тұрақты коэффициент; М - молекулярлы масса.
Деңгей көрсеткіші а полимер молекуласының формасына, домбығу деңгейіне
және молекуланың өтіп кетуіне байланысты. Тұтас шартәрізді бөлшектер үшін а
= 0. Макромолекуланың түйінінің ассиметриясы күшті болған сайын, соғұрлым
а. үлкен. Өтіп кететін эллипсоидты үшін а = 0,5. Толығымен өтіп кететін
түйін үшін а = 1. Теңдеуді (3.1) басқаша түрде жазуға болады

(3.2)

Теңдеу (3.2) логарифмдік координаттарда тура теңдеу болып келеді
.
Белгілі молекулярлы массалары бар бір гомологиялық қатарлы
полимерлердің бірнеше ерітінділерінің сипаттамалық тұтқырлықтарын өлшеп,
және тәуелділік графигін салып , k және а коэффициенттерін анықтауға
болады және сипаттамалық тұтқырлық өлшенген полимердің белгілі емес
молекулярды массасын табуға болады.

Қондырғыны суреттеу
Сипаттамалық тұтқырлықты анықтау үшін көп шарикті вискозиметрді
пайдалануға болады (сурет 3.1).
Ол Оставальд вискозиметрінен (2 жұмыс) ұзынырақ капиллярдың болуымен
ерекшеленеді. Бұл сұйықтың өтіп кету уақытын нақты өлшеуге мүмкіндік
береді. Одан басқа, үш шариктің болуы жылдамдықтың әр түрлі градиенттерін
құруға мүмкіндік береді.

Сурет 3.1

Жылдамдық градиенті вискозимерде сұйықтың көтерілу деңгейіне
байланысты, яғни шариктердің толтырылуына. Әрбір шарик үшін жылдамдықтардың
градиенттерінің мәндері құрылғыға жалғасатын кестеде көрсетіледі. Жұмысты
орындау үшін белгісіз молекулярлы массасы бар бір гомологиялық қатардың екі
биополимерлердің ерітінділерін дайындау қажет. Әрбір заттың ерітінділері үш
концентрацияда дайындалады.
Тұтқырлықты көпшарикті вискозиметрмен өлшеу Оствальд вискозиметрімен
сияқты жүргізіледі (2 жұмыс).

Жұмысты орындау тәртібі
1 Жылдамдықтың әр түрлі градиенттерінде g үш концентрациялы биополимер
ерітінділерінің тұтқырлығын өлшеңіз η.
2 Ерітінділердің келтірілген тұтқырлықтарын анықтаңыз (берілген
температурада еріткіштің тұтқырлығын η0 анықтамалықтан алыңыз).
3 Тәуелділік графиктерін құрыңыз (сурет 3.2) және экстраполяция
жолымен үш концентрацияда табыңыз.

Сурет 3.2

4 Тәуелділік графиктерін құраңыз (сурет 3.3) және экстраполяция
жолымен сипаттамалық тұтқырлықты табыңызы . Өлшеулер мен есептеулердің
нәтижелелерін 3.1 кестеге енгізіңіз.

Сурет 3.3

Кесте 3.1
с, g, с-1τ1, с τ2, с τ3, с η, ηпр, η0пр, [η],
кгм3 , с кг(м·см3кг м3кг м3кг
)

6 1-5 тапсырмаларын басқа екі биополимерлер үшін қайталаңыз.
7 Логарифмдік координаттарда тәуелділік графигін салыңыз осы
ерітінділер үшін (сурет 3.4).
8 Салынған график бойынша белгісісіз полимердің М молекулярлы массасын
және берілген гомологиялық қатардың а = tg α және k коэффициенттерін
анықтаңыз.

Сурет 3.4

Сұрақтар мен тапсырмалар
1 Ерітіндінің тұтқырлығы деп не аталады?
2 Ерітіндінің сипаттамалық тұтқырлығы деп не аталады?
3 Ерітіндінің сипаттамалық тұтқырлығын қалай анықтауға болады?
4 Сипаттамалық тұтқырлық заттың молекулярлы массасымен қалай
байланысты?
5 Теңдеуде (3.1) а коэффициенті неге тәуелді?
6 Көп шарикті вискозиметрдің ерекшеліктері қандай?
7 Заттың келтірілген тұтқырлығы деп не аталады?
8 Тұтқырлы сұйық үшін Ньютон теңдеуін жазыңыз.
9 Қандай сұйықтықтар ньютондық деп аталады?

Өздік бақылау үшін тапсырмалар
1 Ньютондық сұйық аталады:
а) тұтқырлығы жылдамдықтың градиентіне тәуелді тұтқырлық;
б) тұтқырлығы ағыс жылдамдығына тәуелді;
в) Ньютон теңдеуіне бағынбайтын;
г) тұтқырлығы жылдамдықтың градиентіне тәуелді емес тұтқырлық.

2 Ерітіндінің меншікті тұтқырлығын анықтау үшін формуланы көрсетіңіз
ηуд (η – ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.