W dniach 22-23 października br. na Gmachu Głównym Politechniki Warszawskiej odbyły się Targi Kół Naukowych i Organizacji Studenckich. Tegoroczne targi dały nam powód do dumy- zajęliśmy 3 miejsce w głosowaniu na najlepsze stanowisko. Wszystkie doświadczenia wykonaliśmy tak jak chcieliśmy. Zdarzały się usterki, jednak zawsze odnajdywaliśmy przyczynę problemu i staraliśmy się ją jak najszybciej naprawić. O naszym sukcesie świadczy nie tylko tak wysoka pozycja w głosowaniu, ale także zaciekawienie od strony słuchaczy, którzy odwiedzili nasze stanowisko. W naszym zespole panowała miła atmosfera, dużo śmiechu i żartów- nic więc dziwnego że przedstawiciele innych stanowisk zgodnie twierdzili że jesteśmy najfajniejszym zespołem na całych targach. Koordynatorem naszego stanowiska była Katarzyna Grabarska, pomocnikiem Karolina Bartosiewicz. Mamy nadzieję że w kolejnych edycjach KONIKa powtórzymy tegoroczny sukces, a już dziś z niecierpliwością czekamy na zbliżający się Piknik Naukowy na Stadionie Narodowym.
Nasze Koło Naukowe zaprezentowało następujące doświadczenia:
Przepływ Taylora-Couett’e
Między dwoma współosiowymi cylindrami, znajdował się syrop glukozowy oraz dwie kolorowe krople cieczy o tej samej lepkości i gęstości, co ciecz wypełniająca przestrzeń miedzy cylindrami. Obracaliśmy cylinder wewnętrzny i obserwowaliśmy rozmycie kolorowej kropli, po wykonaniu ok. 5-8 obrotów, kręciliśmy cylindrem w przeciwną stronę i obserwowaliśmy zachodzące zmiany, okazuje się że dla bardzo gęstych cieczy można uzyskać efekt rozmycia i powrotu do pierwotnej postaci.
- Reaktor dwufazowy
Celem doświadczenia jest zademonstrowanie zjawiska dyspersji i koalescencji kropel w układzie dwufazowym ciecz – ciecz. W zbiorniku znajdują się dwie początkowo niezmieszane ciecze: woda (z dodatkowo rozpuszczonym barwnikiem – fluoresceiną) i olej mineralny. Obie ciecze tworzą dwie rozdzielne fazy. W wyniku obrotów mieszadła dochodzi do wymieszania obu cieczy. Zachodzi wówczas zjawisko dyspersji, powstaje dwufazowy układ koloidalny ciecz – ciecz zwany emulsją. W całej objętości mieszaniny w reaktorze znajdują się krople fazy rozproszonej. Ich rozkład ustalił się po pewnym czasie w danych warunkach hydrodynamicznych (przy danej szybkości obrotów mieszadła). Układ osiąga wtedy stan pewnej równowagi, która związana jest z szybkością łączenia się mniejszych kropel w większe (koalescencji) oraz z szybkością rozpadu większych kropel w mniejsze. Rozpad kropel zachodzi głównie w pobliżu łopat mieszadła. Jest to związane z burzliwością wywołaną przez obracanie się mieszadła. Zjawisko koalescencji jest silniejsze w miejscach bardziej odległych od mieszadła. Krople fazy rozproszonej są tym większe, im dalej znajdują się od mieszadła.
Reaktor w którym powstaje emulsja.
Reaktorem jest zbiornik z mieszadłem mechanicznym.
Wewnątrz znajduje sie mieszanina dwóch cieczy woda-olej. Początkowo obie te ciecze nie są ze sobą zmieszane, gdyż olej jako substancja niepolarna nie rozpuszcza się w wodzie. Wówczas obie ciecze tworzą dwie rozdzielne fazy. W tym przypadku fazę rozproszoną stanowi woda z dodatkiem barwnika, zaś fazę ciągłą stanowi olej.
W wyniku obrotów mieszadła dochodzi do wymieszania obu cieczy. Wówczas dochodzi do dyspersji, powstaje dwufazowy układ koloidalny ciecz – ciecz zwany emulsją. W praktyce objawia się to tym, że w fazie ciągłej widoczne są kropelki fazy rozproszonej.
Zjawisko koalescencji kropel może zostać zahamowane poprzez dodanie substancji powierzchniowo czynnych (tzw. Emulgatorów- w naszym doświadczeniu użyliśmy stearynianu sodu, rozpuszczone mydło twarde). Skutkiem ich działania jest obniżenie napięcia międzyfazowego i zaadsorbowanie się na granicy faz. Wówczas następuje „usztywnienie” tej powierzchni. W takim wypadku rozpad kropel będzie prowadził do powstania coraz mniejszych i proces ten zakończy się w momencie, gdy rozmiar kropel będzie stabilny i nie będzie zachodził dalszy ich rozpad. Dzięki obecności substancji powierzchniowo czynnych małe rozmiary kropel się utrzymują, nawet po wyłączeniu mieszadła. Wówczas uzyskany układ staje się trwałą emulsją.
Lampa lava
W wysokim cylindrze znajdowała się woda (ok. 1/5 objętości), olej roślinny (do pełna) oraz tusz od drukarki (kilka kropli), do cylindra wrzuciliśmy tabletkę musującą. Uzyskaliśmy zachwycający efekt.
Wyjaśnienie: Woda jest cięższa od oleju przez co opada na dno. Tabletka musująca powoduje wytwarzanie się bąbelków, a one z kolei wypychają zabarwioną wodę ku górze, gdy woda osiąga szczyt naczynia opada z powrotem na dno i obieg się zamyka.
Prezentacja cyklonu- wykonana w programie SolidWorks
Odpylacze cyklonowe są przeznaczone do oczyszczania powietrza zanieczyszczonego suchymi pyłami o wielkości powyżej 5 μm. Należą do grupy urządzeń podciśnieniowych. Proces odpylania zachodzi tu na zasadzie siły odśrodkowej, a wytrącone pyły gromadzą się w pojemniku umieszczonym pod odpylaczem. W przypadku pyłów grubych odpylacze cyklonowe mogą pełnić funkcje filtra końcowego, natomiast przy odpylaniu pyłów drobnych mogą pełnić funkcje filtra wstępnego, który następnie należy połączyć szeregowo z filtrem dokładnym o zbliżonym wydatku. Skuteczność odpylaczy waha się w granicach 95-99%.
W cyklonie zanieczyszczony gaz wpada do cylindrycznej komory i wiruje w niej, w wyniku czego unoszące się w gazie cięższe od niego składniki są odrzucane na zewnątrz pod działaniem siły odśrodkowej. W wyniku ocierania się o ścianki cyklonu tracą prędkość (energię kinetyczną) i opadają pod wpływem grawitacji, a czyste powietrze wypływa w górę, przez centralnie umieszczony kanał.
Ciecz nieniutonowska
Wykonaliśmy to doświadczenie w trzech różnych odsłonach:
- na głośniku, przy ustawieniu odpowiednich częstotliwości oglądaliśmy „tańczącą ciecz”,
- w misce, każdy mógł wziąć do rąk ciecz, i sprawdzić jak się zachowuje przy przykładaniu naprężeń oraz pozostawieniu w spoczynku,
- w basenie przed Gmachem Głównym- sprawdzaliśmy czy da się chodzić po cieczy, i jak się okazuje jest to możliwe. Jednak kiedy zbyt długo będziemy stać w cieczy bez żadnego ruchu, zapadamy się na dno niczym w ruchomych piaskach, a kiedy próbujemy się wydostać może się okazać ze nie jest to takie proste bo nasze stopy zostały uwięzione. Mimo chłodu znaleźli się śmiałkowie którzy bosymi stopami przeszli się po naszej cieczy, dla każdego kto wziął udział w zabawie przygotowaliśmy nagrody- kubki z logiem naszego Koła.
To doświadczenie na naszym stanowisku cieszyło się największym zainteresowaniem, przyciągało uwagę nie tylko studentów.
Wyjaśnienie: w naszym doświadczeniu mieszamy skrobię z wodą w proporcjach ok. 1: 1 (może z lekką przewagą objętościową mąki, żeby nie było zbyt rzadkie). Można dodać do wody barwnik spożywczy, aby uzyskać ciekawszy efekt.
Mąka ziemniaczana zawiera długie łańcuchy molekuł, po dodaniu wody molekuły te ulegają rozerwaniu i powstaje płynna substancja. Pod wpływem nacisku woda ta jest wypierana i zachowuje się jak ciało stałe. Fachowo można powiedzieć, że wraz ze wzrostem siły nacisku zwiększa się lepkość takiego płynu. Gdy więc nie ma siły nacisku płyn nieniutonowski zachowuje się tak jak ciecz, rozpływając się po całym naczyniu. Jeśli siły są duże lub zmieniają się bardzo szybko, to ze skrobi tworzy się uporządkowana struktura i ciecz nieniutonowska jest sztywna.
KOORDYNATORZY: Katarzyna Grabarska, Karolina Bartosiewicz