эксперимент по получению ячеистой структуры бенара способом

Косарев Н.А., Косарев А.В.
ЭКСПЕРИМЕНТ ПО ПОЛУЧЕНИЮ ЯЧЕИСТОЙ СТРУКТУРЫ БЕНАРА
СПОСОБОМ ВИБРАЦИИ
Ячейки Бенара, открытые Бенаром в 1900 году, являются важнейшим
элементом доказательной базы теории самоорганизации. Авторы данного
сообщения имеют практический опыт получения ячеистой структуры Бенара
традиционным методом, методом нагревания тонкого слоя вязкой жидкости.
Поэтому, когда один из авторов (Косарев Н.А.) наблюдал за процессом
травления печатной платы в ванночке, которая для интенсификации процесса
травления подвергалась вибрации, то сразу обратил внимание на возникшую
структуру Бенара. После этого авторы провели опыты с использованием
различных вибрирующих поверхностей: вибрацию кожуха компрессора,
вибрацию центробежного насоса, вибрацию медицинского вибромассажёра.
И каждый раз методом подбора толщины слоя и вязкости жидкости
удавалось получить характерную шестигранную ячеистую структуру.
Большое число опытов было проведено с использованием аппарата для
виброакустической терапии типа “коралл-2000”, мощностью 11 ватт. На фото
изображена характерная структура, полученная с помощью этого аппарата. В
качестве вязкой жидкости использовалась смесь турбинного масла с
подсолнечным в пропорции 3:1. Для визуализации процесса к жидкости
подмешивалась алюминиевая пудра. Толщина слоя 3–4 мм. В качестве
ванночки для получения слоя использовали металлическую крышку для
консервирования многоразового пользования. Крышку со слоем вязкой
жидкости приводили в соприкосновение с вибрирующей поверхностью и
получали картины структур Бенара, одна из которых изображена на фото.
Для снижения вибрации под крышку подкладывался слой достаточно
жёсткой резины толщиной 2 мм.
1
Получение структур Бенара методом отличным от традиционного,
подтверждает предположение, высказанное в [2, 4, 5] о том, что причиной
формирования диссипативных структур Пригожина являются потоки энергии
Умова. Как только мощность производства потоков энергии Умова с ростом
неравновесности системы, начинает превосходить мощность процесса
диссипации возникшей кооперативной энергии, то система переходит
своеобразный диссипативный порог и в ней начинают формироваться
диссипативные структуры Пригожина. Причиной диссипации кооперативной
энергии является эффект вырождения результирующего импульса в
многочастичной среде. Для каждой конкретной диссипативной системы
существует свой модуль вектора Умова, превышение которого приводит к
рождению структур. Величина диссипативного порога и соответствующий
ему модуль вектора Умова являются важнейшими характеристиками
диссипативных систем. Именно эти характеристики определяют эволюцию
событий в системе: в направлении к равновесию по Клаузиусу или в
направлении формирования всё новых диссипативных структур Пригожина
по Дарвину.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гарифуллин Ф.Ф. Возникновение конвекции в горизонтальных слоях
жидкости. // Соросовский образовательный журнал, том 6, №8, 2000г.
2. Косарев А.В. Динамика эволюции неравновесных диссипативных сред. – г.
Оренбург, ИПК ”Оренбурггазпромпечать”, 2001г., 144 с.
3. Косарев А.В. Эффект вырождения результирующего импульса – ключ к
пониманию динамики кооперативных потоков.
http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/4231.html
4. Косарев А.В. Самоорганизация векторных потоков энергии при свободной
конвекции. // Доклады шестой Российской конференции “Векторная
энергетика в технических, биологических и социальных системах”, Саратов,
СООО “АН ВЭ”, 2003г., с. 38-41.
5. Косарев А.В. Единая природа и динамика вихрей турбулентности и вихрей
Бенара. http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/4917.html , 2003г.
6. Осипов А.И. Самоорганизация и хаос. – М: Знание, 1986г., 64с.
7. Пригожин И.В. От существующего к возникающему. –М: Наука, 1985г.,
327 с.
2