Учебный прибор для демонстрации движения молекул Советский патент 1981 года по МПК G09B23/12 

(54) УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ -ДВИЖЕНИЯ МОЛЕКУЛ

Изобретение относится к учебно-наг- лядным пособиям и может быть использовано, в,частности, при изучении явлений связанных с процессов диффузии.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является учебный прибор для демонстрации движения молекул, содержащий емкость с шариками, имитирующими молекулы, установленную на платформе, связанной с вибратором i J.

Недостатком его является ограниченность демонстрационных возможностей.

Цель изобретения - повышение демонстрационных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что учебный прибор, содержащий емкость с шариками, имитирующими молекулы, установленную на платформе, связанной с вибратором, набор перегородок с вырезами под щарики, съемный вкладьпи, расположенный на дне емкости под вырезом перегородок и дополнительные разъемные шары, образованные двумя полусферами.

диаметр которых превьпиает диаметр щариков, при этом на внутренних поверхностях двух параллельных стенок выполнены net- зы для поочередного размещения перегородок, а также тем, что съемный ;вкпааыщ выполнен из магнитного материала к тем, что на поверхности съемного вкладыша выполнены пазы имеющие форму полусферы, диаметр которых превышает диаметр шариков и меньше диаметра разъемных ша10ров.

На (JHr. 1 изображен учебныйприбор для демонстрации движения молекул, об,цдай вид; на фиг. 2 - перегородки с различными вырезами; на фиг. 3 - съемный

15 вкладыщ; на фиг. 4 - дополнительный разъемный шар.

Учебный прибор для демонстрации движения молекул содержит емкость 1 с щариками 2, имитирующими молекулы, уста

Ю новпенную на платформе 3, связанной с. вибратором 4, набор перегородок 5 с вырезами 6 под щарики 2 и дополнительные разъемные шары 7, образованные двумя

,полусферами, диаметр которых превышает диаметр шариков. На дне емкости 1 под вырезом перегородок 5 расположен съемный вкладьпи 8, а на внутренних поверхностях двух параллельных стенок выполнены пазы 9 для поочередного размещения перегородок 5. Съемный вкладыш выполнен из магнитного материала и на поверхности его выполнены пазы 10, имеющие форму полусферы, диаметр которых превышает диаметр шариков 2 и меньше диаметра разъемных шаров 7.

Учебный прибор для демонстрации движения молекул используют следующим образом.

Укрепляют емкость 1 на платформе 3 с вибратором 4, Вставляют в пазы 9 перегородку 5, после чего помепшют в емкость Г определенное количество шариков 2 и, включая вибратор 4, производ гг соответствующий опыт.

На учебном приборе -могут быть продемонстрированы следующие явления. , 1, Диффузия, как выравнивание гради- ента.

Имитируют наличие градиента концентрации, помещая по одну сторону перегородки 5 большое . количество шариков 2, а по другую сторону - малое, например 5О и 1О, После чего вкгаочают вибратор 4 и убеждаются, что несмотря на хаотичность движения отдельных шариков 2, в конечном итоге их количество (концентрация) по обе стороны перег одки 5 выравнивается.

При этом повторяют предыдуишй опыт, но используют перегородки 5 с вырезами 6 различной ширины, или с разным количеством вырезов 6 одинаковой ширины. Убеждаются в том, что при большей площади сечения концентрации выравниваются быстрей. Следовательно, при прочих равных условиях скорость диффузии пропорциональна площади диффузионного сечения.

Для имитации этого явления включают вибратор 4 с различными скоростями встряхивания. Более быстрое движение шариков 2 имитирует эффект повышения: температуры.

.4. Термодинамическое равновесие, как наиболее вероятное состояние системы.

Проделывают опыт 1, нопосле остановки вибратора 4 записывают номера

шариков 2, находящихся по левую и правую сторюны от перегородки 5. Л1ногократно повторяют опыт и убеждаются в том, что каждый раз комбинация шариков оказывает- ся иной.

Мембрану клетки имитируют посредством съемного вкладыша 8, размешенного под перегородкой 5. Вкладыш 8 в данном

случае выполнен из магнитного материала, а шарики 2 - 43 ферромагнитного, например стали. Повторяют 1 опыт. Поскольку движение шариков 2, при прохождении над вкладышем 8 будет тормозиться, то до

наступления равновесия пройдет относительтельно больше времени. Опыт имитирует замедление диффузии через мембрану по сравнению со свободной диффузией,

Мембрану клетки имитируют посредством схемного вкладыша 8, выполненного в данном случае с одной или несколькими полукруглыми канавками 10. Вкладыш 8

5 помешают под перегородкой 5. Размещают определенное количество шариков 2 по оану сторону перегороцки 5. Включают вибратор 4, через опрецеленное время выключают п подсчитывают количество шариков 2, прсяиедших через мембрану. В связи с тем, что ширина канавки Ю превышает диаметр шариков 2, они при своем движении будут скатываться на дно канавки 10, что затруднит их переход в другую половину емкости 1. Таким образом моделируют препятствие, встречаемое молекулами при диффузии через мембрану и снижаюшее вероятность того, что частицы пройдут через мембрану. Далее имитируют действие молекулярных пере- носчиков. Для этого каждый из- шариков 2 помещают в разъемную полусферу 7 и закрывают второй разъемной полусферой 7. Этим имитируют соединение диффундирующей молекулы 2 с молекулой переносчиком. Включают вибратор 4 и повторяют опыт. Поскольку диаметр образованного fioBoro шарика намного превышает ширину канавки 1О шарик, попадая на вкла-% дьпл, не скатывается в канавку, а прокатывается сверху по ее краям. В результате за это Время опыта в другой половине емкости 1 окажется большее количество шариков большого диаметра, чем раньше было шариков 2..

5Учебный прибор обладает большой дидактической эффективностью, значительно расширяя Круг имитируемых явлений. Он прост в изготовлении и использовании. 5 Форму па. из о б р е т е н и я I. Учебный прибор для демонстрации движения молекул, содержащий емкость с шариками, имитирующими молекулы, установленную на платформе, связанной с вибратором, отличающийся тем, что, с целью повышения демонстрационны возможностей он имеет набор перегоро- док с вырезами под шарики, съемный вкла дьгш, распопожен ый на дне емкости под вырезом перегородок, и дополнительные разъемные шары,образованные двумя полусферами, диаметр которых превьпиает диаметр шариков, при этом на внутренних поверхностях двух параллельных стеХ

О О О

Фиг,1 х 45 нок выполнены пазы для поочередного ра мешения перего|{х)док. 2.Прибор по п. 1, отличающийся тем, что съемный вкладыш вы поднен из магнитного материала, 3.Прибор по п. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, на поверхности съемного вкладыша вьшолнены пазы, имеющие форму полусферы диаметр котореых превьпиает диаметр шариков и меньше диаметра разъемных шаров. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Асггорское свидетельство СССР,