Eternelle (eternele) wrote,
Eternelle
eternele

Category:

Сюпризы в науке

В этом семестре в моей школе студенты сами себе выбирают лабораторную работу по физике. Я, как настоящий маньяк, пока что-то не сделаю, не успокоюсь. Так как в прошлом году я так и не добралась до второго тура экзаменов, где надо было представить личный экспериментальный проект, я решила реализовать сейчас идею Макса по моделированию кровеносной системы подопытных кроликов в сильном магнитном поле. Правда, "кролик" у нас получился с одинаковым систолическим и диастолическим давлением, но всё только начинается.

Суть опыта такого: поскольку кровь содержит много движущихся ионов, она является электрическим проводником. Движущиеся в магнитном поле заряды под действием силы Лоренца начинают отклоняться в разные стороны: девочки (то есть, положительные заряды) - направо, мальчики, соответственно, - налево. В связи с чем разноименные заряды накапливаются на противоположных стенках сосудов и создают разность потенциалов. Это называется "эффект Холла". Этот эффект искажает ЭКГ и мешает синхронизации МРТ с сердечным ритмом. Поэтому интересно изучить потенциальную возможность нивелирования этого сигнала. Да, и просто интересно.

Кровь мы моделируем соленой водой, сердце - помпой с постоянной пропускной способностью, кровеносные сосуды - шлангами. Начали мы на прошлой неделе и четыре часа тупло слонялись и искали нужное оборудование, монтировали, измеряли скорость движения жидкости. Оказалось, что один мальчик делает похожий проект, но наоборот: он прикладывает магнитное и электрическое поле, и ожидает, что вода потечет сама. Для увеличения приложенной силы он сделал трубку большого диаметра - 5 см, в которую вставил медные электроды площадью примерно сантиметров в шесть. Преподы предложили нам объединить наши проекты. Мы согласились.

Сегодня начались первые измерения. До этого мы прикинули на коленке, какую примерно ожидаем получить разность потенциалов, расчеты показали порядок от 1 до 10 милливольт. Каково же было наше удивление, когда мы заметили что разность потенциалов в 12-13 мВ возникает без всякого магнитного поля, а включение магнита почти ничего не меняет. Занимательно также различие в наших реакциях на этот факт. Парень, которого к нам присоединили, закручинился и стал искать причину плохого монтажа. В общем, был мрачнее тучи. Я же страшно обрадовалась, что мы обнаружили то, что совсем не ожидали. Представьте, как было бы скучно, если бы посчитали, собрали, нашли то, что ожидали, и разошлись по домам? Это уже была бы не наука, а рутина. А так - разминка для ума.

Начала думать: совершенно очевидно, что у нас получилась батарейка. Только проблема в том, что батарейка с двумя одинаковыми электродами может получиться только в случае двух отсеков с разной концентрацией, как мне подсказывал заваленный пройденный в прошлом семестре курс электрохимии. А у нас одна и та же емкость, концентрация в которой, может, и неоднородна, но тогда напряжение нашей батарейки должно скакать, как бешеное. А оно было более-менее стабильным. В общем, я ничего не придумала, но пришла домой, погуглила, и узнала то, что должна была вспомнить из того же курса электрохимии, что похожее явление наблюдается на килях кораблей: концентрация кислорода меняется с глубиной, и мы получаем типичную батарейку, основанную на разности концентрации, что приводит к коррозии кораблей. Поскольку наша высота была всего 5 см, разность в концентрации кислорода мала, и разность потенциалов получалась крохотная (обычно батарейки дают раз в 100 больше - порядка 1 Вольта). Правда, если окислялась медь, то должна была появиться голубая или зеленая окраска, а мы ее не заметили... Надо будет лучше приглядеться и попробовать в следующий раз с чистой водой, без соли. Если это и правда кислород реагирует с медью, то будет тот же результат. Если нет - значит, мы окисляем ионы хлора. Тут уже придется думать, с какого перепугу концентрация ионов хлора меняется с высотой. Ионы - это не газ, всплывать не должны.

Чтобы увеличить наблюдаемое напряжение, я предложила мерить его там, где скорость движения жидкости больше, потому что площадь сечения меньше, - то есть, в шланге. Для чего проколоть его насквозь иголками с двух сторон - такие мини-электроды. Парень стал критиковать, что шланг начнет протекать и вообще его прорвет, что выигрыш в скорости мы потеряем на уменьшении диаметра, что не бывает батарейки с одинаковыми электродами и моя версия ошибочна, что не хочет разбирать наш монтаж и делать новый. В общем, зануда. Когда оставалось 15 минут до конца, и терять уже было нечего, я всё-таки сделала по-своему, и получила замечательный результат: разность потенциалов без магнитного поля почти равна нулю (0,5 мВ), разность потенциалов при включении магнитного поля - около 60 мВ! Вот такие мы молодцы! На этом лаба на сегодня закончилась.
Tags: занимательная физика
Subscribe

  • (no subject)

    Давно я тут не появлялась. Оказалось, что мой ресурс общения очень сильно конечен, и меня не хватает на все соцсети сразу. Я до сих пор плотно сижу в…

  • Советы по Израилю

    Дорогие израильтяне, не могли бы вы помочь советом? Мы с любимым собираемся отпуск в конце мая, и мне почему-то пришло в голову отправиться именно в…

  • Сдала

    В прошлый четверг у меня в душе взрывались фейерверки. Нет, это неправда. У меня просто было невероятное облегчение. Я придумала и мысленно написала…

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 9 comments