Приложение 4 ЗАДАЧА ОБ ОБНАРУЖЕНИИ ЧАСТИЦ СИТУАЦИЯ

Для многих целей нужны жидкости особой оптической чистоты, содержащие минимальное количество нерастворимых примесей. Крупные частицы можно обнаружить по отражению света. Однако мелкие пылинки (диаметром до 300 ангстрем) известными оптическими методами обнаружить не удается: света (даже лазерного) они отражают слишком мало.

Нужен оптический способ, позволяющий определить, есть ли в жидкости мельчайшие пылинки и сколько их.

Пылинки немагнитные, сделать их магнитными нельзя.

Решение Мини-задача. ТС для наблюдения частиц, взвешенных в жидкости оптической чистоты, включает жидкость и частицы. ТП-1: если частицы малы, жидкость остается оптически чистой, но частицы невозможно наблюдать невооруженным глазом. ТП-2: если частицы большие, они хорошо наблюдаемы, но жидкость перестает быть оптически чистой, а это недопустимо. Необходимо при минимальных изменениях в системе обеспечить возможность наблюдения частиц невооруженным глазом. Конфликтующая пара. Изделие — частицы. Инструмент— глаз (это плохой, неменяемый инструмент). Схемы Т П:

ТП-1: размеры частиц малы

. g /внешняя среда - жидкость/

*^.в /глаз/

Выбор ТП. ТП-2 — это формальное ТП, приведенное в соответствии с примечанием 3. Поэтому и выбор ТП в этой задаче формален: по условиям задачи мы обязаны выбрать ТП-1. Усиление ТП. Надо увидеть еще более мелкие частицы, например инородные молекулярные включения. Модель задачи. Даны мельчайшие частицы в жидкости. Мельчайшие частицы хотя и не портят жидкость, абсолютно невидимы невооруженным глазом.

2.1.Оперативная зона. Поверхность мельчайшей частицы и «околочастичное пространство». Оперативное время. Т\ — время наблюдений, Т2 — время до наблюдений. Вещественно-полевые ресурсы.

Внутрисистемные ВПР: глаз, частицы.

Внешнесистемные ВПР:

1) оптическая жидкость.

Надсистемные ВПР:

I) воздух. ИКР-1. Икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не портя оптической жидкости, в течение ОВ (времени наблюдений) в пределах 03 делает частички видимыми. Усиленный ИКР. Так как инструмент (глаз) неменяем, то по примечанию 24 икс-элемент надо заменить на элемент внешней среды: оптическая жидкость сама делает частицы видимыми. ФП на макроуровне. Жидкость должна увеличивать частицы, чтобы они были видимыми, и не должна увеличивать

частицы, потому что она не обладает такими свойствами по условиям задачи. М и к р о -ФП. Оптическая жидкость должна содержать в себе «увеличительные» («отличительные») частицы, чтобы делать мельчайшие частицы видимыми, и не должна содержать инородных («увеличительных», «отличительных») частиц, потому что они загрязняют оптическую жидкость. ИКР-2. 03 (жидкость в околочастичном пространстве) в течение ОВ (времени наблюдений) должна сама обеспечивать наличие (появление) в себе «увеличительных» частиц, которые после наблюдения должны исчезать. Производные ВПР. Задача четко решается на этом шаге применением веществ, производных от оптической жидкости. Такими веществами являются «газ оптической жидкости» и «лед оптической жидкости».

Контрольный ответ. Оптическую жидкость импульсно нагревают, получая перегретую жидкость. Мельчайшие частицы в ней играют роль центров закипания, и на них образуются пузырьки. Жидкость находится под небольшим вакуумом, и пузырьки начинают быстро расти. Фотографируя их, получают информацию о самих частицах (Химия и жизнь. 1975. № 4. С. 66). Абсолютный аналог — пузырьковая камера, в которой тоже работает нагретая жидкость.

Теоретически подходит и второй путь — замораживание: мельчайшие частицы будут играть роль центров кристаллизации. Но насколько такие центры наблюдаемы, без экспериментов с конкретными жидкостями сказать трудно.

Пузырьки в жидкости можно получить не только импульсным нагревом — охлаждением, но и импульсным сбросом давления.

Пример. А. с. 479030: «Способ определения момента появления твердой микрофазы в жидкостях путем пропускания через жидкость ультразвукового излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, амплитуду давления пропускаемого излучения выбирают ниже кавитационной прочности жидкости и регистрируют появление твердой микрофазы по возникновению кавитационной области».