«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 Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
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