Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
«Маски» для молекул прошли «фейсконтроль» в ТюмГУ
Тюменские физики научились точнее определять коэффициент селективности для мембран, то есть во сколько раз лучше проходят сквозь мембраны одни молекулы, чем другие.
«В нашем случае проницаемая мембрана — это мембрана, которая избирательно пропускает молекулы через себя. Селективная. Благодаря этому можно из воздуха получать отдельные компоненты — кислород, азот. Последний очень важен в народном хозяйстве. Особенно в охлажденном виде.
Материал мембраны — переплетенные мегамолекулы. Как вата, только нити меньше и расстояние значительно меньше. Как маски, с которыми мы ходили во время ковида, только для миниатюрных объектов — молекул. Размеры у молекул разные, и они по-разному реагируют с материалом мембран. Поэтому одни проходят свободно, а другие не могут. Это своеобразный фейсконтроль для молекул», – поясняет заведующий кафедрой моделирования физических процессов и систем ФТИ ТюмГУ Родион Ганопольский.
Мембранное разделение смеси газов на отдельные компоненты реализуются в результате прохождения молекул определенных размеров через сверхтонкую мембрану. Механизм этого прохождения заключается в адсорбции молекул газа и дальнейшей их диффузии через мембрану. При этом установившийся поток отдельного компонента газовой смеси пропорционален парциальным давлениям этого компонента по разные стороны мембраны.
Тюменские ученые рассказывают, что расчет, прогнозирование и анализ эффективности разделения смесей газов и жидкостей с использованием селективно-проницаемых мембран требуют знания прежде всего коэффициентов проницаемости мембраны для отдельных компонентов смеси, то есть ключевой момент здесь — экспериментальное определение указанных коэффициентов.
Коэффициенты проницаемости селективно проницаемой мембраны, через которую пропускают газовую смесь, определяются, как правило, для стационарного режима этого перехода. Соответствующие опыты проводят при хроматографическом исследовании смеси. Однако это исследование не обеспечивает высокой точности определения концентраций компонентов смеси. Статья «Теплофизические свойства. Методы определения проницаемости селективно проницаемых мембран» тюменских физиков Родиона Ганопольского, Александра Гильманова, Константина Федорова, Александра Шевелева и других авторов вышла в «Журнале инженерной физики и теплофизики».
Ученые в ней говорят, что проницаемость селективно-проницаемой мембраны можно определить по следующим схемам. Первая — сосуд разделен такой мембраной на две секции, снабженные манометрами, и к каждой из этих секций присоединены две трубки с кранами, обеспечивающие герметичность сосуда, наполненного газом. Вторая – когда мембрана отделяет внутреннее пространство сосуда от окружающей среды. В обоих случаях одна или две секции сосуда заполняются отдельным газом или смесью газов и в них создается необходимое полное давление.
Затем краны закрываются, и газ начинает проходить через мембрану до тех пор, пока давления с обеих ее сторон равны. В процессе этого прохождения измеряют изменения давлений в секциях сосуда и составов веществ в них. Учеными проведены эксперименты с установлением равновесного давления в сосуде, а также в динамическом режиме.
С использованием аналитических решений, определяющих изменение давления в сосуде, определяют характерные времена процессов адсорбции и диффузии, протекающих в сосуде, и коэффициенты проницаемости мембраны. Как правило, характерные времена указанных процессов значительно меньше времен установления равновесного распределения давления в газовой смеси в сосуде, разделенном селективно проницаемой мембраной, и равновесных составов веществ по обе стороны сосуда.
Ввиду этого обстоятельства возникла необходимость получить решение задачи о динамике изменения давлений в этих сечениях. Для практической применимости результатов исследований тюменские физики рассмотрели выделение азота из воздуха. В результате на основе решения прямой задачи о разделении воздуха на компоненты с применения селективно проницаемой мембраны учеными разработан метод решения обратной задачи о проницаемости такой мембраны для компонентов воздуха и интерпретации соответствующих экспериментальных данных.
В отличие от популярных алгоритмов интерпретации экспериментальных данных, предлагаемые методы основаны только на анализе динамики выравнивания давлений в секциях сосуда, разделенных селективно проницаемой мембраной, что существенно упрощает процедуру интерпретации. Расчеты тюменских физиков показали, что предложенные методы интерпретации экспериментальных данных устойчивы к ошибкам измерений, что свидетельствует об их высокой точности.
Telegram 
Дзен 
VK Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Ученые давно знают как с хорошим приближением прогнозировать рост поверхностей. Но экспериментально подтвердить точное соответствие реальных процессов и модели — гораздо более сложная задача, у которой, тем не менее, есть решение.
После глобальных прорывов прошлого столетия космонавтика неспешно продолжает свое эволюционное развитие. Ученые и инженеры уже несколько десятилетий бьются за каждый килограмм полезной нагрузки, работая над созданием деталей для ракет и спутников из легких и прочных материалов. По словам генерального директора госкорпорации «Роскосмос» Дмитрия Баканова, за последние пять лет в отечественной космонавтике появилось около 30 новых сплавов и композитов, которые сокращают массу изделий. Однако для новых революционных прорывов в отрасли ограничения материалов по-прежнему остаются одним из фундаментальных барьеров, который ученые пока не могут преодолеть без серьезных компромиссов. Ко Дню космонавтики доктор технических наук, профессор кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ МИСИС Игорь Блинков рассказывает о перспективных материалах для космоса.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Ученые давно знают как с хорошим приближением прогнозировать рост поверхностей. Но экспериментально подтвердить точное соответствие реальных процессов и модели — гораздо более сложная задача, у которой, тем не менее, есть решение.
После глобальных прорывов прошлого столетия космонавтика неспешно продолжает свое эволюционное развитие. Ученые и инженеры уже несколько десятилетий бьются за каждый килограмм полезной нагрузки, работая над созданием деталей для ракет и спутников из легких и прочных материалов. По словам генерального директора госкорпорации «Роскосмос» Дмитрия Баканова, за последние пять лет в отечественной космонавтике появилось около 30 новых сплавов и композитов, которые сокращают массу изделий. Однако для новых революционных прорывов в отрасли ограничения материалов по-прежнему остаются одним из фундаментальных барьеров, который ученые пока не могут преодолеть без серьезных компромиссов. Ко Дню космонавтики доктор технических наук, профессор кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ МИСИС Игорь Блинков рассказывает о перспективных материалах для космоса.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно