Колебания и бегущие полны в химических системах - Филд Р.
Скачать (прямая ссылка):
Химически инертная частица или граница с двумя такими трубками могли бы бесконечно долго посылать эхо, если размеры трубок соответствуют размерам фронта химической волны и ее рефрактерного хвоста.
Все эти механизмы «отражения» подразумевают одномерные среды. Более интересные двумерные случаи (такие, как отражения от наклонной границы) пе исследовались, поэтому не установлено, насколько уместна метафора «отражение». Однако приведенные иллюстрации обратных импульсов дают еще одну возможную физическую интерпретацию, которая пе рассматривалась ранее для объяснения активности пейсмейкеров кольцевых структур п системе с малоновой кислотой. Обычно пенс-мейкеры возникают на границах раздела жидкость — твердое
16 Лак. (1-28
тето Хотя некоторые из них, бесспорно, являются химически активными центрами, другие могут представлять собой не что иное, как физическую особенность границы однородной по остальным показателям среды.
12.3. Видеозапись эволюции пейсмейкеря
Ниже приводится описание наблюдений, накопленных с 1970 г. У меня нет намерения выделить эти результаты из числа многих других. Однако при всей их ограниченности они, быть может, направят других исследователей на постановку более однозначных экспериментов.
12.3.1. Материалы и методы
Исходный раствор на основе малоновой кислоты наливался через фильтр (размер пор 0,45 мкм) в чашку Петри диаметром 47 мм (Falconware). Глубина слоя 1,6 мм, температура 250C Наблюдение за колебаниями и химическими волнами велось с помощью телевизионной камеры, регистрировавшей светопропу-скапне через голубой светофильтр, который увеличивал контраст. Поверхность раствора была открыта, и через верхнюю поверхность мог происходить газообмен. Через интервалы в несколько минут регистрация останавливалась для того, чтобы перемешать раствор и удалить образовавшиеся пузыри. Затем регистрация возобновлялась. Пейсмейкеры начинали образовывать кольцевые структуры. Роторы, возникающие после небольшого перемешивания этих волн, давали спиральные структуры. В областях, не заполненных волнами, продолжались спонтанные колебания в объеме.
Ход процесса регистрировался, на видеоленте шириной 3/4 дюйма. При последующем просмотре па видеомониторе применялось сжатие во времени 7:1. Для регистрации величины периода па экране отмечалась точка, находящаяся па небольшом расстоянии от волнового источника, и, когда волна достигала отметки, включался электронный таймер (считывание его показаний занимало 0,1 е). Накопленные данные вводились в персональный компьютер для хранения иа ленте н для последующего отображения интервалов в более удобном графическом формате. Ошибка, связанная с регистрацией и воспроизведением, оценкой времени контакта прн включении таймера и вычислением разницы в показаниях, а сумме составляла 0,7 с; умноженная на масштабный множитель 7, она равнялась 5 с. Наблюдаемые события повторялись примерно через 30 с; таким образом, достоверно можно судить лишь об эволюции периода
12.3.2. Результаты
На рис. 12.2 представлены результаты обработки наблюдений за четырьмя пейсмейкерами. Период каждого нз них меняется по-своему. Напротив, периоды четырех роторов неразличимы и очень медленно возрастают но мере расходования химических субстратов (рис. 12.3). Разброс характеристик колебаний в объеме очень велик, при этом исходный период объемных колебаний оказывается гораздо большим, чем период любого нз волновых источников, п он быстро стремится к бесконечности. Следить за ним становится все труднее, потому что пейсмейкеры и роторы вскоре заполняют весь объем высокочастотными волнами.
Для другой серии видеозаписей использовался химический состав, дающий более интенсивные колебания [1005]. Слой азота или углекислого газа препятствовал поглощению кислорода. Это, однако, не мешало испарению летучих компонентов [893].
¦+-
-Ь
(50)
(62)
60
150
120 0 Интервал, с
Рис. 12.2. Интервалы между последовательными кольцами, исходящими от источника кольцевых волн, при их прохождении через произвольно выбранную близлежащую точку (каждое следующее событие отмечалось ниже предыдущего). Зафиксировано четыре различных пеіісмепкера (в скобках — идентификаторы записей).
IG*
й—і;-1 і-1-1
о зо so о зо 60 Интервалу
Рис. 12.3. То же, что и на рис. 12.2, но фиксировалось прохождение спиральных волн при последовательных оборотах ротора. Имеется четыре различных ротора.
Охлаждаемая водой подставка поддерживала температуру постоянной и равной 250C Было сделано вес, чтобы минимизировать число пейсмейкеров н роторов. Колебания в объеме были вполне синхронны во всей чашке. Регистрировалось изменение их периода как функции времени. Наблюдения производились за различными пенсмейкерами (всегда имевшими малый период), за каждым в течение нескольких циклон. Ни но абсолютной величине, ни по отношению к текущему локальному периоду колебании в объеме каких-либо иердпочтительпых значений периодов найдено ие было. В ходе наблюдений периоды всех пейсмейкеров увеличивались примерно пропорционально периоду колебаний в объеме.
