Университет XXI века: научное измерение

Физика, математика и информатика 487 Ю. В. Бобылёв, А. И. Грибков, Р. В. Романов Тульский государственный педагогический университет им. Л. Н. Толстого ДЕМОНСТРАЦИЯ СВОЙСТВ ЖИДКОГО КРИСТАЛЛА КАК АГРЕГАТНОГО СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА Аннотация. В работе описана демонстрация перехода жидкого кристалла в изотроп- ную жидкость и кристаллическую фазу. Рассматриваемый эксперимент позволяет визуально познакомить учащихся с одним из агрегатных состояний вещества и фазовыми переходами. Ключевые слова: демонстрация, эксперимент, жидкие кристаллы, изотропная жид- кость, кристаллическое состояние. Весьма важным в процессе обучения физике является наглядное формиро- вание основных понятий. К таким, например, относится «агрегатное состояние вещества», с которым учащихся знакомят ещё в начале изучения курса физики. Как правило, на начальном этапе обучения происходит знакомство с тремя ос- новными агрегатными состояниями вещества, а позднее с двумя дополнитель- ными, одним из которых является жидкокристаллическое состояние. Жидкие кристаллы были открыты ещё в 1888 г., однако в нашу жизнь они вошли, по сути, только в последнее время и вызывают определённый интерес. Для демонстрации данного состояния используем имеющийся в наличии нема- тический жидкий кристалл. Название на ампуле с образцом было утрачено, по- этому для научных экспериментов он не годится, но может быть использован для демонстрации фазовых переходов. Предварительно определяя темпера- туру существования жидкокристаллической фазы, было установлено, что она находится в интервале от 256 К (-17 °С) до 323 К (+50 °С), что вполне дос- тупно для выполнения демонстрации. Исходя из указанных температур, можно предположить, что объект наблюдения – жидкий кристалл Н-8, пред- ставляющий собой смесь n-4-метоксибензилиден-4-n-бутиланилина (МББА) и 4-этоксибензилиден-4-n-бутиланилина (ЭББА) в соотношении 2:1. Из вышесказанного видно: температурный интервал существования жид- кокристаллической фазы включает комнатную температуру, что и позволяет демонстрировать это состояние при обычных условиях. Конечно, для более на- глядной демонстрации кристаллических свойств необходим другой экспери- мент, например [1]. Однако простое визуальное наблюдение тоже достаточно интересно и полезно, и вносит определённый вклад в формирование представ- лений о подобных веществах. Для демонстрации перехода в жидкое состояние ампулу с жидким кри- сталлом помещаем в ёмкость с предварительно нагретой водой. При этом хо- рошо видно, как постепенно жидкий кристалл просветляется, и в итоге превра- щается в практически прозрачную изотропную жидкость (рис. 1). Это состояние будет сохраняться до того момента, пока температура кристалла не