Что такое od (оптическая плотность) и как она используется в электронике

Измеряемая оптическая плотность

Измеряемые оптические плотности должны лежать в интервале 0 2 — 0 8, так как в этой области относительная ошибка измерения наименьшая.

Градуировочный график, построенный в координа.| Градуировочный график, построенный по методу твердого графика.

Измеряемые оптические плотности относительных почернений должны находиться в области нормальных почернений.

Все измеряемые оптические плотности могут укладываться в оптимальный диапазон измерений, а получаемые оценки дисперсий обладают минимальными свойствами.

При увеличении измеряемой оптической плотности ошибки из-за рассеянного света резко возрастают.

Для перехода от измеряемых оптических плотностей к концентрации элемента в растворе при атомно-абсорб-ционных измерениях в пламени или к абсолютным количествам элементов, вводимых в графитовую кювету, применяются градуировочные графики, которые строят по образцам известного состава, чаще всего приготовленным синтетическим путем.

Повышение точности определения концентрации раствора при прямолинейной зависимости D от с.

Кюветы подбирают так, чтобы измеряемые оптические плотности укладывались в интервал значений от 0 1 до 1 0 ( о точности измерений величин D см. стр. Если растворы подчиняются закону Бугера — Ламберта, то выбор кюветы облегчается; например, если кювета с диаметром в 2 см непригодна для измерений интенсивности окраски начальных и конечных растворов эталонного ряда, то можно, измерив оптические плотности с кюветой большего или меньшего диаметра, пересчитать на оптические плотности, соответствующие кювете в 2 см, используя прямую пропорциональность между D и /, и нанести их на один и тот же градуиро — вочный график.

Кюветы подбирают так, чтобы измеряемые оптические плотности укладывались в интервал от 0 1 до 1 0 ( о точности измерений величин А см. стр. Если растворы подчиняются закону Бугера — Ламберта, то выбор кюветы облегчается.

При определении очень малых концентраций измеряемая оптическая плотность может быть ниже 0 1, но при этом для обработки экспериментальных результатов необходимо применять методы математической статистики.

Форма записи данных турбидиметрического титрования.

В начале титрования средний отсчет измеряемой оптической плотности титруемого раствора полимера соответствует нулевой точке. Затем обычно после нескольких дозированных добавлений осадителя оптическая плотность раствора ( D) начинает увеличиваться

Очень важно возможно точнее установить объем добавленного осадителя ( l / s), при котором показания правого барабана ( красная шкала) начинают изменяться.

Выбор кюветы — определяется оптимальным диапазоном измеряемых оптических плотностей ( см. разд.

Слайд 1 Основные физические свойства и характеристики

нефти и нефтепродуктов

В области добычи и переработки нефти в настоящее время существуют международные стандарты: ИСО, (ISO). Международная организация по стандартизации ИСО была создана в 1946 г. в Англии, сейчас ее центр находится в Швейцарии, в него входят 150 стран, в том числе Россия. Развивается также региональная стандартизация в Европе, Северной и Южной Америке (ASTM International), России и др. странах. В США разработкой стандартов для нефтей и нефтепродуктов также занимается Американский институт нефти (API).Международные стандарты должны обеспечивать:- единую терминологию;- единые методы отбора проб и методов испытаний;- единые методы измерений при оценке количества продукта. Поэтому следует учитывать, что при переходе на международные стандарты в первую очередь нужен переход на международные методы испытаний.

Оптические свойства нефти

Оптическая активность выражается в способности нефти вращать плоскость поляризованного луча света вправо (редко влево). Оптически активные вещества образуются при жизнедеятельности организмов, и оптическая активность нефти свидетельствует о ее генетической связи с биологическими системами. Основными носителями оптической активности в нефти являются ископаемые молекулы животного и растительного происхождения – хемофоссилии. Нефти из более древних отложений менее оптически активны по сравнению с нефтями из более молодых пород.

Нефти светятся при облучении ее ультрафиолетовыми лучами, т.е обладают способностью к люминесценции. Люминесцируют смолы в не люминесцирующих в основном соединениях – углеводородах. Люминесцирующие вещества имеют определенные спектры цветов люминесценции (бурые, голубые, желтые и др.) и интенсивность свечения, зависит от концентрации. Легкие нефти имеют голубой и синий цвета люминесценции, тяжелые – желтый и желто-бурый.

Отличается ли плотность синтетики и минерального масла?

Разумеется, есть связь между базовой основой и плотностью продукта. Тип и количество присадок играют второстепенную роль. У минеральных масел это значение выше. Естественный продукт несколько тяжелее. Обычно производитель устанавливает диапазон 875 – 856 кг/м³.

Лабораторный эксперимент показывающий плотность масла — виде

Синтетические смазки легче, можно считать, что легкость связана с сырьем – их в основном синтезируют из природного газа. На самом деле, связи с газом нет. Тем не менее, значение ниже, чем у минералки: 840 – 860 кг/м³ (за редким исключением).

Кстати, малый вес синтезированных смазочных материалов позиционируется в качестве конкурентного преимущества

На самом деле важно не то, какая плотность установлена производителем

Для двигателя главное – сохранение этого значения при смене рабочих температур. Мы знаем, что от величины плотности зависит одна их главных характеристик: кинематическая вязкость моторного масла по SAE.

Вывод:
Сила не в абсолютных значениях, а в стабильности этого параметра.

Из чего состоит нефть

Прежде чем, рассматривать химию и состав нефти, стоит упомянуть о её происхождении. Всего существует две теории, как появилась нефть:

Органическая (биогенная) — нефть образовалась из остатков древних живых организмов (планктон, водоросли) за десятки или сотни миллионов лет под действием давления и температуры. Эта теория считается доминирующей и позволяет более точно прогнозировать появление месторождений.
Неорганическая (абиогенная) — образование произошло в результате химической реакции при огромном давлении и температуре из неорганических веществ. Данной теории придерживался Д.И. Менделеев, к сожалению, гипотеза не нашла практического применения и уступила биогенной.

Что касается состава, то нефть содержит в себе более 1000 различных веществ, преимущественно (90%) углеводородов. В связи с этим, какой-либо единой формулы нефти не существует. Остальные 10% занимают:

сера (до 5%);
азот;
кислород;
допускается незначительное количество магния, железа, алюминия, меди и иных химических элементов.

Что касается углеводородной части, то она включает в себя примерно 83-87% углеродов, остальные 11-14% занимает водород.

Кроме того, при более глубоком рассмотрении, из чего состоит нефть, можно выделить несколько сотен углеводородных соединений:

парафиновые (50%) — в большей степени это жидкие углеводороды, но в растворенном состоянии есть и газообразные, а также твёрдые;
нафтеновые;
ароматические и т.д.

Формула без учета атомов разных соединений выглядит так СхНх, а метана с одним атомом углерода и 4 водорода – СН4.

Физические свойства нефти характеризуются молекулярной массой 220-400 г/моль и плотностью 0,65-1,05 г/см3. Нефть легко воспламеняется. В зависимости от количества газов в ее составе температура составляет от -35 до +121 градус по Цельсию. Не растворяется в воде.

Основные физические свойства нефти:

вязкость — свойство текучих веществ оказывать сопротивление при перемещении (средние значения 40 – 60 мм²/с);
плотность — отношение массы к объёму (как правило, варьируется от 0,83 до 0,96);
молекулярная масса (в среднем 220 – 400 г/моль);
t° застывания ( -62…+35 °С);
t° вспышки (-35…+121 °С).

Иные физические свойства:

тепловые свойства;
электрические свойства;
оптические свойства.

Таким образом, нефть преимущественно состоит из углеводородов в жидкой форме с растворенными газами и твердыми телами. Остальные составляющие не имеют преобладающего значения, за исключением серы, которая может занимать до 5%.

Слайд 13Растворимость и растворяющая способность нефтиНефть и жидкие углеводороды хорошо растворяют

йод, серу, сернистые соединения, различные смолы, растительные и животные жиры.

Это свойство нефтепродуктов широко используется в технике. Не случайно, на основе нефтепродуктов производят большое число высококачественных растворителей для лакокрасочной, резиновой и других отраслей промышленности.Нефть также хорошо растворяет газы (воздух, оксид и диоксид углерода, сероводород, газообразные алканы и т.п.). В воде ни нефть, ни углеводороды практически не растворимы. Из углеводородов худшая растворимость в воде у алканов, в несколько большей степени растворимы в воде ароматические углеводороды.Следует помнить, что любая система растворитель — растворяемое вещество характеризуется критической температурой растворения (КТР), при которой и выше которой наступает полное растворение. Причем, если в смеси находятся вещества, растворяющиеся в данном растворителе при разных температурах, то появляется возможность их количественного разделения.

Сосуд и оптическая плотность

Оптическая плотность является важной характеристикой жидкостей и широко используется в различных научных и технических областях. Она определяет степень пропускания света через вещество и может быть измерена с помощью оптических приборов

В контексте темы «Оптическая плотность жидкостей в сосуде: одинаковые значения на границе их соприкосновения» рассматривается особый случай, когда две жидкости с различными оптическими плотностями соприкасаются в одном сосуде. Интересно то, что на границе соприкосновения оптическая плотность обеих жидкостей, пусть даже значительно различная в объеме, оказывается одинаковой.

Это явление объясняется согласно закону Ферма, который утверждает, что свет при прохождении из одной среды в другую перемещается по такому пути, который требует минимального времени. Иными словами, луч света идет по пути наименьшего сопротивления.

При соприкосновении двух жидкостей в сосуде, оптическая плотность каждой из них изменяется постепенно вдоль границы соприкосновения. Таким образом, оптическая плотность первой жидкости плавно переходит в оптическую плотность второй. В результате, на границе соприкосновения оптическая плотность обеих жидкостей оказывается одинаковой, что демонстрирует принцип наименьшего времени прохождения света.

Одним из вариантов эксперимента, иллюстрирующего данное явление, является использование сосуда с двумя полостями и разными жидкостями, например, вода и масло. Устанавливая границу соприкосновения в определенном месте, можно увидеть, что оптическая плотность на этой границе становится одинаковой для обеих жидкостей.

Такое поведение оптической плотности жидкостей на границе их соприкосновения имеет большое значение в различных областях науки и техники, например, в физике, химии, оптике, биологии и микроэлектронике. Понимание этого явления позволяет разрабатывать новые методы и технологии, основанные на изменении оптических свойств веществ.

Как и в чем измеряется плотность масла?

Согласно формуле (отношение массы к объему), величина фиксируется в килограммах на кубометр (кг/м³).

Для справки: плотность моторных масел лежит в пределах 750 — 995 кг/м³ (при 20°C).

Для измерения нам необходимо знать паспортные характеристики проверяемого продукта. На этикетках это значение не указано, поэтому необходимо получить эту информацию дополнительно.

Рассмотрим пример вычислений значения:

Допустим, что согласно паспортным данным, диапазон тестируемого машинного масла лежит в пределах 990-999 кг/м³. Соответственно, поправка на каждый градус: 0,515 (см. таблицу выше).
Выполняем измерение, фиксируя текущую температуру. Удобнее проводить процедуру с помощью комбинированного прибора.
Он сразу показывает две величины: температуру и плотность масла, в реальном времени. Хотя можно воспользоваться ареометром и термометром, особенно в бытовых условиях: покупка прибора – дорогое удовольствие.
Получаем следующие значения: 997,8 кг/м³ при температуре 24,2°C.
Разница 4,2°C перемножается с величиной поправки 0,515. Получаем значение 2,16.
Поскольку температура выше эталонной, отнимаем полученную поправку от измеренного значения 997,8 кг/м³.
Полученное значение 995,6 кг/м³ и есть реальный показатель плотности масла.

Сравнив эти данные с информацией в паспорте продукта, вы легко сможете определить, насколько покупаемый расходник соответствует заявленным характеристикам.

Температуры застывания, помутнения и начала кристаллизации.

Нефть и нефтепродукты не являются индивидуальными веществами, а представляют собой сложную смесь органических соединений. Поэтому они не имеют определенной температуры перехода из одного агрегатного состояния в другое

Влияние температуры на агрегатное состояние нефти и нефтепродуктов имеет важное значение при их транспортировке и эксплуатации

Низкотемпературные свойства нефти, дизельных и котельных топлив, а также нефтяных масел характеризуются температурой застывания. Карбюраторные, реактивные и дизельные топлива характеризуются температурой помутнения. Карбюраторные и реактивные топлива, содержащие ароматические углеводороды, характеризуются температурой начала кристаллизации. Указанные характеристики не являются физическими константами, однако достаточно четко определяют температурный диапазон практического применения соответствующих нефтепродуктов.

Температура застывания характеризует возможную потерю текучести нефтепродукта в зоне низких температур. Чем больше содержание парафинов (твердых углеводородов), тем выше температура застывания нефтепродукта. Следует отметить, что потеря текучести может быть связана и с увеличением вязкости продукта с понижением температуры. Например, кинематическая вязкость остаточного авиамасла при 50 С равна 2 ст, при 0 С — 130 ст, а при -25 С она повышается до 3500 ст. При такой высокой степени вязкости масло теряет подвижность и его невозможно прокачивать.

Температура помутнения указывает на склонность топлива поглощать при низких температурах влагу из воздуха (это особенно опасно для авиационных топлив, поскольку образующиеся кристаллики льда могут засорять топливоподающую аппаратуру, что может привести к трагедии).

Температура начала кристаллизации карбюраторных и реактивных топлив не должна превышать -60 С. По этой причине в зимних сортах бензина нежелательно наличие высокого содержания ароматических углеводородов. При повышенном содержании бензола и некоторых других ароматических углеводородов эти высокоплавкие соединения могут выпадать из топлива в виде кристаллов, что приводит к засорению топливных фильтров и остановке двигателя.

Сжимаемость

Сжимаемость нефти обусловлена ее упругостью и измеряется коэффициентом сжимаемости – β_Н.

где V – исходный объем нефти, м3;

∆V – изменение объема нефти, м3;

∆р – изменение давления, МПа.

Коэффициент сжимаемости характеризует величину изменения объема пластовой нефти при изменении давления на 0,1 МПа. Этот коэффициент учитывается на ранних стадиях разработки, когда упругие силы жидкостей и газов еще не растрачены и поэтому играют заметную роль в энергетике пласта.

Коэффициент теплового расширения:

где Δt – изменение температуры на 1 С.

Коэффициент теплового расширения показывает, на какую часть первоначального объема изменяется объем нефти при изменении температуры на 1 С. Этот коэффициент используется при проектировании и применении тепловых методов воздействия на пласт.

Граница соприкосновения

Граница соприкосновения — это граница между двумя жидкостями, которые находятся в сосуде и имеют разные оптические плотности. Оптическая плотность — это способность среды пропускать или отражать свет.

На границе соприкосновения жидкостей оптическая плотность обычно меняется. Это можно наблюдать в случае, когда две жидкости имеют разный цвет или состояние агрегации (например, вода и масло).

Граница соприкосновения может иметь различные формы: плоскую, выпуклую или вогнутую. Форма границы зависит от разности оптических плотностей исследуемых жидкостей, а также от качества сосуда и условий эксперимента.

Граница соприкосновения может быть однородной или размытой. Если разница в оптической плотности между двумя жидкостями невелика, граница будет выглядеть размытой. В этом случае наблюдается смешение жидкостей на границе.

Возможно наблюдение явления интерференции на границе соприкосновения. Интерференция — это явление, при котором две или несколько волн перекрываются друг с другом. На границе соприкосновения могут образовываться интерференционные полосы.

Примеры границ соприкосновения
Граница между водой и маслом в стакане Граница между разными растворами в пробирке Граница между двумя слоями лака на поверхности детали Граница между кровью и плазмой в пробирке

Граница соприкосновения жидкостей может использоваться для различных приложений. Например, на основе явления границы соприкосновения разрабатываются способы анализа состава смесей или определения плотности жидкостей.

Определение оптической плотности

Она определяется как отношение интенсивности прошедшего через среду света к интенсивности падающего на среду света.

Оптическая плотность измеряется в единицах, называемых оптическими плотностями или плотностными единицами. Наиболее распространенными единицами измерения оптической плотности являются плотность оптической денситометрии (D) и оптическая единица плотности (OD).

Чем выше значение оптической плотности, тем меньше света пропускается через среду. Таким образом, оптическая плотность используется для характеризации светонепроницаемости оптических материалов и фильтров.

Важно отметить, что оптическая плотность может быть измерена в разных диапазонах длин волн света, в зависимости от применяемого метода исследования

Спектрофотометрия

Спектрофотометрия — метод измерения плотности оптической плотности раствора. При помощи данного метода определяется, как изменяется интенсивность прохождения света через раствор в зависимости от его концентрации. Спектрофотометр используется для измерения различных характеристик раствора на основе абсорбции света.

Измерение плотности оптической плотности производится с помощью спектрофотометра, который обеспечивает точные и повторяемые результаты. Устройство спектрофотометра основано на законе Бугера-Ламберта, согласно которому интенсивность падающего на вещество света экспоненциально убывает с увеличением пути его проникновения в среду. Чем плотнее раствор, тем больше света поглощается, и тем меньше интенсивность излучения, прошедшего через раствор.

С помощью спектрофотометрии можно измерять плотность оптической плотности раствора в разных диапазонах длин волн, что позволяет проводить спектральный анализ вещества. Для этого спектрофотометры используют оптические фильтры или дисперсионные элементы, такие как просвечивающие призмы или решетки, чтобы разделить свет на разные длины волн и измерить его интенсивность на каждой длине волны.

Измерение оптической плотности раствора с помощью спектрофотометрии является важным и удобным методом в аналитической химии, медицине, биологии и других научных областях. Оно позволяет получать количественную информацию о содержании вещества в растворе и определять его свойства на основе взаимодействия со светом.

Описание метода

Оптическая плотность раствора измеряется с использованием специальных приборов, называемых спектрофотометрами. Эти приборы позволяют измерять пропускание света через растворы различной концентрации и определять их оптическую плотность.

Для измерения оптической плотности раствора, сначала необходимо подготовить раствор с известной концентрацией вещества. Затем этот раствор помещается в спектрофотометр, который излучает свет определенной длины волны и измеряет количество света, прошедшего через раствор.

Спектрофотометры обычно используются с двумя кюветами, в которых помещаются растворы для измерения. Одна кювета содержит раствор с известной концентрацией, который служит для калибровки прибора. Вторая кювета содержит раствор с неизвестной концентрацией, оптическую плотность которого необходимо измерить.

Прибор измеряет оптическую плотность раствора путем сравнения пропускания света через обе кюветы. Измеренное пропускание света преобразуется в единицы оптической плотности, такие как абсорбция или оптическая плотность, которые могут использоваться для определения концентрации вещества в растворе.

Измерение оптической плотности раствора имеет широкий спектр применений, включая анализ химических реакций, определение концентрации вещества в растворе, определение молекулярной массы и другие.

Преимущества и ограничения

Оптическая плотность раствора является важной характеристикой, позволяющей определить концентрацию вещества в растворе. Ее измерение осуществляется с помощью специального прибора — спектрофотометра, который позволяет измерить поглощение света в растворе

Преимущества измерения оптической плотности:

Простота и удобство измерения: для определения оптической плотности не требуется сложной подготовки образца, а также проведения химических реакций.
Высокая точность: результаты измерений оптической плотности обладают высокой точностью, что позволяет получить достоверную информацию о концентрации вещества в растворе.
Быстрота измерения: с помощью спектрофотометра можно получить результаты измерений оптической плотности в течение нескольких секунд.

Ограничения измерения оптической плотности:

Ограниченный диапазон измерений: каждый спектрофотометр имеет свой диапазон измерений, поэтому при измерении оптической плотности необходимо учитывать его ограничения.
Влияние других параметров: помимо концентрации вещества, оптическая плотность раствора может зависеть от других факторов, таких как температура, давление и pH-значение раствора. Эти параметры могут оказывать влияние на поглощение света и, соответственно, на измерение оптической плотности.
Необходимость калибровки: перед проведением измерений необходимо провести калибровку спектрофотометра, чтобы установить связь между измеренными значениями оптической плотности и концентрацией вещества в растворе.

В целом, измерение оптической плотности раствора является эффективным методом определения концентрации вещества. Однако для достоверных результатов необходимо учитывать ограничения и проводить измерения с соблюдением требуемых условий.

Слайд 9Температура застывания характеризует возможную потерю текучести нефтепродукта (НП) в зоне

низких температур. Чем больше содержание парафи -нов (твердых УВ), тем

выше температура застывания НП. Потеря текучести может быть связана и с увеличением вязкости продукта с понижением темпера туры. Например, кинематическая вязкость остаточного авиамасла при 500 С равна 2 ст, при 00 С – 130 ст, а при –250С она повышается до 3500 ст. При такой высокой степени вязкости масло теряет подвижность и его невозможно прокачивать.Температура помутнения указывает на склонность топлива поглощать при низких температурах влагу из воздуха (это особенно опасно для авиационных топлив, поскольку кристаллики льда могут засорять топливоподающую аппаратуру, что может привести к трагедии). Температура начала кристаллизации карбюраторных и реактивных топлив не должна превышать –600С. По этой причине в зимних сортах бензина нежела -тельно наличие высокого содержания ароматических углеводородов. При повышен ном содержании бензола и других ароматических углеводородов эти высокоплав- кие соединения могут выпадать в виде кристаллов, что приводит к засорению топливных фильтров и остановке двигателя.