Сборник материалов IV международной научно-практической конференции «Роль физико-математических наук в современном образовательном пространстве»



Pdf көрінісі
бет29/56
Дата06.03.2017
өлшемі12,19 Mb.
#8065
1   ...   25   26   27   28   29   30   31   32   ...   56

А.Б.Туркменбаев
1
, С.Н.Идрисов
2
 
 
г. Актау, КГУТИ им. Ш.Есенова
1
, г. Атырау АТГУ им. Х.Досмухамедова

 
Улучшение  преподавания  общей  курс  физики  в  высших  учебных  заведениях  связано  не  только  с 
оснащением  лабораторий  и  кабинетов  новой,  современной  аппаратурой,  демонстрационными  и  лабораторными 
установками  и  приближением  содержания  знаний  к  современным  проблемам  этой  науки,  но  и  с 
усовершенствованием технологии преподавания физики. 
Несомненно,  что  развитие  преподавания  физики  отстало  от  развития  этой  науки.  Методы  обучения 
физики мало изменились по существу, когда в учебном процессе не только в вузах, но и в средних школах стали 
внедряться лабораторные занятия и решение физических задач. В связи с этим, в методах обучения физике мы 
сейчас встречаем много устаревшего, традиционного. Между тем физика XXI века развивается весьма быстрыми 
темпами. 
Особенно много возражений вызывает нынешняя постановка физического практикума в вузах. Нельзя не 
указать  на  сравнительно слабую  активность студентов  в  практикуме, работающих с  налаженными  установками, 
снабженными  подобранной  измерительной  аппаратурой.  Работа  в  практикуме  по  физике  оторвана  от  курса 
физики:  она  проводится  по  особым  руководствам,  в  которых  не  отражена  связь  с  этим  курсом.  Оторванность 
работы  физической  лаборатории  от  курса  физики  обычно  объясняется  практической  неосуществимостью 
фронтального  метода  организации  работы  в  практикуме  высшего  учебного  заведения,  и  тем,  что  практикум 
имеет свои самостоятельные задачи обучения методам физических измерений. Однако отсутствие органической 
связи  между  усвоением  материала  физики  и  ее  измерительных  экспериментальных  методов  снижает 
эффективность обучения основам этой науки. В постановке практикума обычно не отражен четкий, методически 
обоснованный план обучения методам физических измерений, поэтому набор работ практикума, хотя часто и до-
статочно большой, выглядит несколько случайным. За семестр студенты должны выполнить некоторый минимум 
из  числа  поставленных  задач,  подобранных  без  достаточно  четкого,  методически  обоснованного,  ясного  для 
выполняющего  эти  работы,  плана, что само  по себе  указывает  на отсутствие  органической связи с  материалом 
курса  работ  практикума.  Студент,  изучающий  физику  в вузе,  должен,  приступая  к  работе, отдавать  себе  ясный 
отчет об объеме и содержании всей подготовки по каждому разделу физики. 
В  описаниях  работ,  обычно  страдающих  некоторой  рецептурностью,  студент  находит  такую  обильную 
помощь, что часто мало думает о физической сущности выполняемой работы, об особенностях ее постановки и 
т.д. 
В  кабинеты  и  лаборатории  поступает  современная  аппаратура.  Уровень  знаний  студентов  часто 
совершенно  не  соответствует  тому,  который  необходим  для  понимания  конструкций  физических  установок, 
используемых  в  лекционных  демонстрациях  и  лаборатории.  Например,  студенты  второго  курса  КГУТИ  им. 
Ш.Есенова при прохождении физического практикума работает автоматизированной установки с универсальным 
мостом  на  основе  базового  измерительного  блока  «Кобра-3»,  подключенная  к  компьютеру.  Они  измеряет 
сопротивление,  емкости,  индуктивности,  используя  программу  «Рhywemeasure»,  не  интересуясь  устройством 
моста.  Подобная  работа  не  способствует  развитию  инициативы  в  области  физического  эксперимента.  Однако 
приучать  к  использованию  современной  физической  аппаратуры  необходимо  с  первых  же  курсов  высшего 
учебного  заведения.  Выход  до  некоторой  степени  может  быть  найден  в  том,  что  студент  должен  осознавать 
практическую  необходимость  обучения  приемам  использования  персонального  компьютера  и  физической 
аппаратуры указанного типа. 
Кафедра  «Естественно-научные  дисциплины»  КГУТИ  им.  Ш.Есенова,  как  и  многие  кафедры  физики 
других вузов, работала и продолжает работать над изысканием методов повышения усвоения физики. В первую 
очередь  нами  была  поставлена  задача  реорганизации  практикума  по  физике  с  целью  повышения  активности 
студентов, большего развития инициативы в области физического эксперимента, отражения в постановке этого 
практикума требований политехнической подготовки преподавателя физики. 
В нашем университете все работы практикума разделены на вводные и комплексные. По первой и второй 
части  физики  первые  две  недель  ставятся  вводные  работы,  обязательные  для  всех  студентов,  по  которым 
сдается  отчет  при  переходе  к  дальнейшей  работе  в  практикуме.  По  первой  части  физики  (Физика-1)  вводные 
работы посвящены изучению методов измерения длин, объемов, углов, масс, времени, давлений; по второй части 
(Физика-2)  сил  тока, разности  потенциалов,  сопротивлений  проводников.  Во  вводных  работах  особое внимание 
уделяется  изучению  измерительной  аппаратуры  и  методам  ее  практического  использования  на  основе 
технических характеристик. 
Во  вводных  работах  практикума  по  второй  части  физики  ставятся  также  работы  по  обучению  методам 
снятия с аппаратуры и установок монтажных и принципиальных схем. В комплексных работах, на основе навыков 

183
 
 
и  знаний,  приобретенных  во  вводных  работах,  студентам,  с  целью  повышения  их  активности  и  инициативы  в 
области  физического  эксперимента,  предлагается  самостоятельно  выполнить  те  или  иные  задания:  1)  по 
составлению  схем  установок,  2)  по  выбору  измерительной  аппаратуры,  3)  по  расчету  оптимальных  условий 
измерений на основе анализа формулы погрешностей и т.д. 
В число комплексных вводятся работы по обучению методам практического использования аппаратуры и 
установок на основе заводских инструкций по эксплуатации. 
Указанная  постановка  практикума  по  физике  позволила,  по  нашим  наблюдениям,  поднять  активность 
студентов,  улучшила  общую  подготовку  в  области  физического  эксперимента.  Однако  в  новой  постановке 
практикума  работа  студента  неизбежно  проходит  также  на  поводу  описаний,  содержащих  исчерпывающие 
указания  по  ее  выполнению,  перечень  последовательных  заданий,  изложение  методов  их  проведения.  В  зна-
чительной  мере  студент  обеспечивается  подобранной  к  данным  условиям  измерений  аппаратурой  и 
налаженными установками. 
С  нашей  точки  зрения,  описанная  выше  работа  в  практикуме  является  необходимым  этапом  обучения 
методам  физических  измерений,  на  котором  нельзя  останавливаться  без  вреда  для  результатов  обучения. 
Практикум по физике должен готовить к практической экспериментальной работе по физике. Эти цели и задачи 
практикума  должны  быть  ясными  для  студента.  Но  вслед  за  первым  этапом  обучения  физическим  измерениям 
должен следовать второй этап - проверки полученных знаний и навыков на практической работе. 
Чтобы пояснить сказанное, рассмотрим постановку работы в физических лабораториях качественного и 
количественного  анализа  и  др.  После  усвоения  методов  путем  проведения  ряда  учебных  анализов  студент,  на 
основе  полученных  навыков  и  знаний,  разрешает  некоторую  экспериментальную  задачу  по  анализу,  используя 
учебную и справочную литературу. 
Эта работа является контролем усвоения им методов анализа, она подводит его к условиям практической 
деятельности в качестве аналитика. 
В  лаборатории  по  «Физика-1»  и  «Физика-2»  нами  были  поставлены  и  проводятся  контрольные 
экспериментальные задачи [1]. 
Тематика контрольных экспериментальных задач была составлена исходя из следующих соображений. С 
нашей  точки  зрения,  эти  задачи  по  возможности  не  должны  повторять  учебную  работу  практикума,  описание 
которого  можно  найти  в  многочисленных  руководствах  к  физическим  практикумам.  Степень  трудности 
контрольных задач должна быть такой, чтобы студент мог самостоятельно выбрать метод измерения, подобрать 
аппаратуру, провести необходимые измерения и сделать из них выводы. Контрольные экспериментальные задачи 
должны  являться частью работы  некоторой  измерительной  физической лаборатории,  чтобы студент осознал  их 
практическую значимость[2]. 
Приведем несколько примеров экспериментальных задач, выполнявшихся студентами первого и второго 
курсов. 
Контрольные  работы  по  «Физика-1»:  Изучение  явления  электромагнитной  индукции.  Закон  Фарадея-
Максвелла. 
Цель  работы:  исследовать  явление  электромагнитной  индукции  для  случая  неподвижного  контура, 
находящегося в переменном магнитном поле.  
Общий  вид  экспериментальной  установки  представлен  на  рис-1.  Для  регистрации  импульса  ЭДС 
индукции  в  опыте  используется  автоматизированная  установка  на  основе  базового  измерительного  блока 
«Кобра-3»,  подключенная  к  компьютеру.  Обработка  полученных  результатов  производится  с  помощью 
программы «Рhywemeasure». 
Задание: 
1. 
По  результатам  экспериментов  для  каждой  катушки  рассчитайте  величину  ЭДС  индукции, 
возникающую в одном витке (для максимальной и минимальной скоростей магнита). 
2. 
Рассчитайте заряд, протекший по виткам катушки за время движения магнита. 
 
 
Рис. 1. Общий вид установки 

184
 
 
 
3. 
Определите направление индукционного тока в витке (рис. 1), если магнит: 
а) приближается к витку южным полюсом; 
б) отдаляется от витка (южный полюс обращен к витку); 
в) отдаляется от витка (северный полюс обращен к витку). 
4. Оцените скорость магнита при выходе из катушки. 
Контрольные работы по «Физика-2»: Характеристики спектральных приборов. 
Цель работы: 
1.  Ознакомиться с классификацией и принципами действия спектральных приборов. 
2.  Ознакомиться  с  основными  характеристиками  дифракционных  и  призменных  спектральных  приборов  и 
способами их определения. 
Общий  вид  установки  представлен  на  рис.2.  Она  состоит  из  ртутной  лампы,  блока  питания, 
спектрометра-гониометра. 
 
 
 
Рис. 2. Экспериментальная установка 
Задание: 
1. Определение длин волн некоторых линий спектра ртути; 
2. Определение периода дифракционной решетки; 
3. Расчет угловой дисперсии и разрешающей способности дифракционного спектрометра; 
4. Получение дисперсионной зависимости призмы; 
5. Расчет угловой дисперсии и разрешающей способности призменного спектрометра. 
Нами  было  подобрано  большое  количество  аналогичных  контрольных  экспериментальных  задач, 
тематика  которых  посвящена: 1)  небольшим  научным  исследованиям,  2)  подбору  и оценке  деталей физических 
установок,  например,  конденсаторов,  катушек  индуктивности,  сопротивлений  с  выбором  метода  измерения 
характеризующих  или  технических  параметров,  3)  подбору  и  отбраковке  деталей  физических  установок,  4) 
конструированию,  монтажу  и  испытанию  измерительной  аппаратуры,  5)  исправлению  монтажа,  испытанию 
установок  и  применению  их  для  тех  или  иных  практических  целей,  6)  практическому  использованию  заводских 
измерительных установок на основе приложенных к ним инструкций и т.д. 
 
Список литературы 
1. Туркменбаев А.Б. Изучение электромагнитной индукции при помощи базовой установки «Кобра-3» //Труды III 
Межд. научно-практ. конф. молодых ученых «Жас ғалым - 2009». – Тараз, 2009. – С. 185-188. 
2. Майсова Н.Н. Практикум по курсу общей физики. - М., «Высшая школа», 1970. – 448 с. 
 
 
УДК 377. + 53 031.4 
ЗАМАНАУИ ПОЛИМЕРЛІК МАТЕРИАЛДАРДЫ ҚОЛДАНУДЫҢ ТИІМДІЛІГІ 
 
Шимакова Ж.Г., Имашев Г. 
 
Х. Досмұхамедов атындағы Атырау мемлекеттік университеті 
 
Аннотация 
В  статьерассматриваются  вопросы  интенсивного  развития  полимерного  производства  материалов  на 
основе  научно  –технического  прогресса  и  совершенствования  теплофизических  свойств  современных 
полимерных материалов.  
 
 

185
 
 
Abstract 
In  article  questions  of  intensive  development  of  polymeric  production  of  materials  on  a  basis  scientifically  – 
technical progress and improvement of heatphysical properties of modern polymeric materials are considered. 
 
Ғылым  мен  техниканың  дамыған  заманында  физика  ғылымының  негізінде  өрбіген  техника  – 
технологиялық бағыттардың (электроника, автоматика, томография, робот техникасы, есептеу машиналары және 
т.с.с.)  барлығы  дерлік  электрлік  құбылыстарды  кеңінен  қолдану  арқылы  ғана  бүгінгі  деңгейге  көтеріле 
алды.Сондықтан  бүгінгі  таңда  өндірісте  ғылыми  –  техникалық  прогрестің  дамуына  сай  сапалы  материалдарды  
жасау  өзекті  мәселеге  айналды.  Заманауи  экономикада  жаңа  әдіс-тәсілдерді,  техниканы  игеруге  дайын  маман 
ғана бәсекеге қабілетті бола алады. Сол себепті еліміздің өндірістік жүйесіне жаңа бағыттарды енгізудің маңызы 
зор.  Қазіргі  ғылыми-техникалық  прогресс  өте  тапшы  шикізаттарды  жасанды  жолмен  алған  заттармен 
алмастырудың  негізгі бағыттарының  біріне айналдырып отыр.  Бұл  материалдарды өңдеудің жаңа  әдістерін одан 
сайын жетілдіріп және іс жүзінде пайдалануды тездетеді [1]. 
Заманауи  полимерлік  материалдардың  өндірістің  әр  түрлі  саласында  қолданылуына  байланысты  жылу 
физикалық қасиеттерін жетілдірудің тиімді тәсілдерін анықтау - мақаланың негізгі мазмұнын құрайды. 
Қазақстан қазiрдiң өзiнде мына салалардағы әзiрлемелер негiзiнде ғылымды көп қажет ететiн өндiрiстердi 
дамыту  үшiн  белгiлi  бiр  ғылыми  базаға  ие,  оның  iшiнде:  биотехнологиялар  (ауыл  шаруашылығы  дақылдарының 
жаңа  сорттары  мен  жануарлардың  генотиптерi,  бактериялар  штамдары  және  басқалары);  ядролық 
технологиялар;  ғарыштық  технологиялар;  жаңа  материалдар,  химиялық  өнiмдер  және  басқаларды 
жасау.Полимерлік  материалдар    өндірісі  экономиканың  дамуындағы  үкіметіміздің    алға  қойылған  мәселелерінің 
бірі.  Ғылым  мен  техниканың    дамуында  полимерлік  материалдар  технологиясының  өсу  деңгейінің  алатын  орны 
ерекше.  Қазіргі  кезде  полимерлердің  маңызы  зор,  сондықтан  оларды  өндіру  мен  тиімді  пайдалану  –  халық 
шаруашылығын  дамытудағы  негізгі  бағыттардың  бірі.  Полимерлерді  өнеркәсіптің,  транспорттың,    медицинаның, 
қорғанысжәне  ғарыш  техникасының  қандай  саласында  болса  да  көруге  болады.  Құрылыс  саласында  да 
полимерлік  материалдарды  пайдаланудың  тиімділігі  артуда.  Құрылыста  полимерлік  материалдарды  дыбыс  пен 
жылу өткізбеуге, ішкі әрлеу жұмыстарына, ыстық және суық су құбырына қолданады. Соңғы уақытта полимерлік 
материалдар  өндірісі  қарқынды  дамуда  [2].    Бұл  полиэтилен,  полипропилен,  пенопластар,  поливинилхлорид, 
полистирол,  полиэфирлер,  полиамидтер  және  т.б.  Сонымен  қатар  оларды  өндірудің  және  қолданудың 
экологиялық тиімділігі артуда. 
Полимерлік  материалдарды қолдану  тұтынушылардың  еңбек өнімділігін  арттырып,  металл  мен    энергия 
шығынын азайтады. 
Полимерлік материалдарды қолданудың тиімділігі мынада: 
1)  Бір материалда бірнеше маңызды техникалық қасиеттердің біріктірілуінде  
2)  Полимер материалдардың синтезіне қажетті шикізаттардың қолжетімділігі 
3)  Алдын ала қасиеттері берілген полимерлерді синтездеу мүмкіндігі 
4)  Полимерлік материалдарды өңдеуде еңбек шығынының аз болуы. 
Полимерлердің шығу тегіне байланысты табиғи және синтетикалық болып, ал құрылымдық буындарына 
қарай  жоғары  молекулалы  қосылыстар  полимер  және  сополимер  болып  екі  топқа  жіктеледі.  Полимерлердің 
молекулалық массасы әр түрлі және құрылымының айрықша сипаты болуына байланысты, олардың қасиеттерінің 
кіші  молекулалы  заттардың  қасиеттерінен  айтарлықтай  өзгешелігі  болады  [3].  Кіші  молекулалы  заттар,  әдетте, 
өздеріне  тән  балқу,  қайнау  температураларымен  және  басқа  да  тұрақты  шамалармен,  яғни  константалармен 
сипатталады.  Жоғары  молекулалы  қосылыстардың  бірінші  ерекшелігі  -  орташа  молекулалық  масса  түсінігінің 
болуы.  Кіші  молекулалы  заттар  қасиеттерінің  тұрақты  болуы,  олардың  молекулалық  массаларының 
тұрақтылығында,  ал  жоғары  молекулалы  қосылыстардың  молекулалық  массасы  құрылым  буындарының  санына 
байланысты  өзгеріп  отырады.  Осыған  сәйкес  қасиеттері  де  елеулі  түрде  өзгереді.  Жоғары  молекулалы 
қосылыстардың  молекулалық  массалары  үлкен  болған  сайын  әр  түрлі  полимерлердің  қасиеттеріндегі 
айырмашылықтар  да  азая  береді,  тіпті  жеке  зат  ретінде  айырмасы  болмай  қалады.  Жоғары  молекулалы 
қосылыстардың  молекулалық  массасы  өскен  сайын  физикалық  қасиеттерінің  өзгеруіндегі  тағы  бір  ерекшелік  — 
оларды қыздырғанда, ерекше булану құбылысы (ұшқыштығы) байқалмайды. Одан әрі қыздыра берсе, белгілі бір 
температурада  термиялық  айырылу  процесі  жүреді.  Жоғары  молекулалы  қосылыстар  —  мүлде  ұшпайтын,  газ 
күйіне ауыспайтын заттар. Кіші молекулалы қосылыстар үш түрлі: газ, сұйық, қатты агрегаттық күйде бола алады, 
ал  жоғары  молекулалы  қосылыстар  үшін  екі  түрлі  күй  ғана  белгілі  —  қатты  және  сұйық.  Полимерлерді 
қыздырғанда  болатын  өзгерістер  олардың  құрылым  ерекшеліктеріне  де  байланысты  болады.  Қыздырғанда 
байқалатын  өзгерістеріне  байланысты  полимерлік  материалдар  термопласты  және  термореактивтідеп  бөлінеді. 
Төменгі  молекулалық  қосылыстар  қатты,  сұйық,  газ  тәрізді  3  агрегаттық  күйде  болады.  Жоғары  молекулалық 
қосылыстар  қатты  және  сұйық  2  агрегаттық  күйде  болады.  Полимерлік  материалдарды  пайдалану  кезінде  олар 
механикалық,  жылулық,  электрлік  сияқты  әртүрлі  сыртқы  өрістердің  әрекетіне  ұшырайды.  Полимерлердің 
жылуфизикалық  қасиеттері  температурамен  тығыз  байланысты  [4].  Температураның  пайда  болуы  кезінде 
атомдардың тербеліс амплитудасы  ұлғаяды.  Сондықтан да  дене  өзінің  өлшемін  потенциалдық  энергияның  ең  аз 
мөлшеріне  сәйкес  келгенше  көлемінің  соған  тепе  –  тең  болуына  байланысты  өзгереді.  Полимерлік 
материалдардың 
жылулық 
қасиеттері 
макромолекулаларының 
құрылымына 
байланысты. 
Полимерлік 
материалдардың  жылуфизикалық  қасиеттері  жылусыйымдылық,  жылуөткізгіштік    және  температура,  жылулық 
ұлғаю сияқты параметрлерге тәуелді. Ішкі молекулалық және молекулааралық жылу өткізгіштіктердің арасынада 
елеулі айырмашылық болғандықтан молекулалық масса λ шамасына әсер етеді. Молекулалық масса өскен сайын 

186
 
 
молекулааралық  байланыстардың  үлесі  арта  түседі,  осы  байланыстар  арқылы  өтетін  энергия  тасымалы,  демек 
жылу сыйымдылық та артады. Макромолекулалардың тармақталуы, бүйіріндегі орынбасарлардың көлемінің артуы 
энергияның  берілуіне  қосымша  кедергі  жасап,  жылу  сыйымдылықты  төмендетеді.  Әр  түрлі  жолмен  полимер 
тізбектерінің физикалық жанасу мүмкіндігін өзгертуге болады. Тізбекке түрлі толықтырғыштар енгізсе физикалық 
жанасу мүмкіндігі өсіп, жылу өткізгіштік артады. Айталық, техникалық көміртегімен толтырылған резеңкенің жылу 
өткізгіштігі  бастапқы  каучуктен  екі  еседей  артық.  Толтырғыштардың  λ-ға  әсері  олардың  бөлшектерінің  мөлшері 
мен  пішініне,  полимер  матрицасы  бойынша  таралуымен  қаншалықты  әсерлесетініне  байланысты.  Полимерді 
көбіктендірсе,  керісінше  оның  жылу  өткізгіштігі  төмендейді.  Сондықтанда  да  полимерлі  кеуекті  материалдар 
бағалы  жылу  изоляторы  болып  саналады.  Полимерлердің  жылу  өткізгіштігі  көптеген  конструкциялық 
материалдардан  төмен.  Бұл  механикалық  әсерге  ұшырайтын  полимер  бұйымдарында  жылудың  жинақталуынан 
қауіпті тозу процесі басталып, әрі қарай үдеуіне себепші болуы мүмкін. Кристалды полимерлердің температураға 
тәуелділігі  λ=Т

заңдылығымен  өзгереді  және  олардың  жылу  өткізгіштігі  кристалл  шекараларындағы 
фонондардың  аусуымен  сипатталынады  [5].  Денеде  пайда  болатын  температура  градиенті  жылу  ағынын 
туғызады.  Энергия  тасымалының  әсерінен  градиент  нөлге  төңелгенде  жылу  ағыны  да  тоқталады.    Жылу 
өткізгіштікті жылу өткізгіш коэффициентімен  λ сипаттайды:  
λ= 
 
 
 
Сонда жылу өткізгіштік коэффициенті-уақыт бірлігі ішінде температура 1
0
К өзгергенде жылутасымалының 
бағытына  перпендикуляр  бет  ауданының  бірлігінен  өтетін  жылу  мөлшері.  Оның  өлшем  бірлігі  Вт/(м

0
К.).  жылу 
өткізгіштік  температураға,  полимердің  физикалық  және  фазалық  күйі  мен  құрылымына  байланысты.  Жылу 
өткізгіштік  металдарда  жылудың  электрондармен  тасымалдануынан,  төмен  молекулалық  бейметалл  денелерде 
молекулалардың тербелмелі қозғалысынан пайда болады. Жылуөткізгіштік температураға, полимердің физикалық 
және фазалық жағдайына, сондай-ақ құрамына, байланысты болады. 
Диэлектрикке  жататын  полимерлердің  жылу  сыйымдылығы  олардың  торлы  тербелісінен  туады,  яғни 
диэлектриктердегі  жылулық  қозғалыс  жалпақ  серпімді  толқындардың  таралуына  байланысты.  Осы  серпімді 
толқындар  (фонондар)  полимердің  ыстық  жерінен  суық  жағына  таралуы  арқылы  энергияның  белгілі  бір  бөлігін 
тасымалдап, оның температурасын теңестіреді. 
Сонымен,  полимерлердегі  жылу  тасымалы  төмен  молекулалық  қатты  денелерге  арналған  фонон 
теориясымен  сипатталады.  Бұл  теория  бойынша  жылу  өткізгіштік  фонондардың  әрекеттесуімен  анықталады  да, 
жылу  сыйымдылыққа  С
v
,  фонондардың  орташа  таралу  жылдамдығына  V
op
  және  олардың  жолының  орташа 
ұзындығына L
op 
тәуелді болады. 
λ=
С ∙
∙ 
 
 
Аморфты  және  кристалды  полимерлердің  құрылымдық  реттілігі  әр  түрлі  болғандықтан  олардың 
фононодарының еркін жолының қашықтықтары да бірдей болмайды. 
Фонондардың еркін жолының орташа ұзындығы төменірек температурада атомдар мен молекулалардың 
аралық  орташа  қашықтығымен  салыстырғанда  біршама  жоғары.  Бұл  кезде  λ  шамасы  екі  түрлі  байланыспен 
сипатталады:  фонондардың  өзара  байланысы  (фонон-фонон)  және  фонондардың  полимерде  кездесетін 
ақауларымен  байланысы.  Құрылымдық  бөліктердің  тербелісі  коллективті  болып  есептеледі.  Жылу  өткізгіштің 
температураға тәуелділігі полимерлердің фазалық күйінебайланысты [6]. Жоғары температурада фонондар саны 
артып,  олардың  арасындағы  өзара  байланыс  күшейеді,  еркін  жол  ұзындығы  азайып,  жылу  өткізгіштік  күрт 
төмендейді.  100-200 
0
К  жоғары  температурада  қызған  фонондар  саны  өте  көбейеді,  L
ор
  шамасы  елеусіз  аз,  іс 
жүзінде температураға тәуелсіз болады, ал жылу өткізгіштік  λ =
Т
  болады.
 
Сонымен,  нақты  кристалдарда  жылудың  тасымалы  фонондардың  кристалдар  ішінде  және  кристалл 
шекараларында  таралуы  арқылы  жүреді.  Кристалды  полимерлердің  жылу  өткізгіштігі  фонондардың  кристалл 
ақауларында  шашырауынан  біршама  төмен  болады.  Жоғары  температурада  жоғары  эластикалық  күйде 
полимердің  жылу  өткізгіштігі  аздап  төмендейді,  себебі  қатты  дене  мен  сұйықтардың  жылу  тасымалының 
механизмі  әр  түрлі.  Қатты  денелерде  (кристалл  немесе  аморф)  энергия  тасымалы  фонондардың  таралуынан 
жүрсе,  жоғары  эластикалық  күйде  энергия,  сұйықтардағы  сияқты,  ішкі  молекулалық  және  молекулааралық 
әсерлесу  арқылы  тасымалданады.  Бұл  байланыс  күштерінің  жылу  өткізгіштікке  әсерін  түсіндіру  үшін  полимерді 
ішкімолекулалық  ковалентті  байланыстардан  тұратын  квазистор  ретінде  қарастырады  ,  ал  фононның  таралу 
ұзындығын  L
ор 
температураға  тәуелсіз  орташа  молекулааралық  қашықтықпен  d  алмастырады.  Ішкімолекулалық 
жылу  өткізгіштік    λ
і
  молекулааралық  жылу  өткізгішпен  λ
м
  бір  шама  (бір  қатардай)  жоғары.  Валенттік  байланыс 
статикалық  түрде  орналасқан  барлық  тордың  жылу  өткізгіштігі  молекулааралық  физикалық  байланыстардың 
жылу өткізгіштік коэффициенттерінің орташа шамасына пропорционал: 
λ = к
 ∙ λ
м
 
ондағы к-температураға  тәуелсіз  және  λ
і
  үлесін  ескеретін  коэффициент.  Температура  артқан  сайын  энергияның 
молекулааралық байланыстар арқылы берілу ықтималдығы азаяды да, жылу өткізгіштік төмендейді. Сонда Т
ш
 –да 
байқалатын  жатық  максимумның  физикалық  мәні  жылу  өткізгіштіктің  температуралық  коэффициентінің 
өзгеруінде. 
Т<Т
ш
 температурада температуралық коэффициент оң (
Т
>0),  
ал Т>Т
ш
  болса теріс, яғни
Т
Жартылай  кристалданған  полимерлердің  жылу  өткізгіштігі  оның  кристалдық  дәрежесіне  байланысты. 
Кристалдық  дәрежесі  төмен  (К  <  0,4)  полимерлердің  жылу  өткізгіштігі  аморфты  полимрелердей  температура 

187
 
 
артқан  жатық  жеткенше  өсе  береді.  Кристалдық  дәрежесі  жоғары  (К  >  0,7)  болса  жылу  өткізгіштің 
температуралық  тәуелділігі  полимерлердің  кристалл  бөлігімен  сипатталады  да,  балқу  температурасына  дейін 
жоғарылап,  балқығаннан  кейін  күрт  төмендейді.  Полимерлер–композиттердің    негізгі    байланыстырғышы. 
Сондықтан    полимер    негізінде    жасалынған    композитті    материалдардың  физика-химия-механикалық, 
сәулесезгіштік,  фотохромдық  және  қолданбалы  қасиеттері  полимерлердің  наноқұрылымдарына  [7]  тікелей  
байланысты. Полимерлердің наноқұрылымдары  мен  қасиеттері  арасындағы  өзара  байланысын  зерттеу өмірге 
қажетті  материалдарды  алу  үшін  керек.  Полимерді  өндіру  және  тұтынумен  бірге  қызмет  ету  уақыты  өтелген 
полимерлік бұйымдарды  пайдалану және жою  мәселесі пайда  болуда. Халық  шаруашылығында  маңызы  зор бұл 
мәселе қазірдің өзінде шешуін табуды талап етеді. 
Қазақстан  мемлекеті  алдағы  уақытта  нарықтық  бәсекеге  қабілетті  мемлекеттер  қатарына  қосылу  үшін 
өндірістің    жаңа    бағыттарын    жетілдіруде  қолданылатын  заманауи  полимерлік  материалдардың  физикалық 
қасиеттері  мен  сипаттамаларын  зерттеу  және  жаңа  технологиялар  негізінде  композиттік  полимерлер  алу 
тәсілдерін қарастыру маңызды орын алады.  
 

Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   25   26   27   28   29   30   31   32   ...   56




©emirsaba.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет