Povezave
Uvod Poskusi Vrtenje 1 Vrtenje 2 Vrtenje 3 Vrtenje 4 Primerjanje gostote Zamrzovanje Prevajanje el. toka Statično ravnotežje Ultrazvok Slike Povezave in literatura
avtorji
- Jaka Klement
- Ivana Novak
- Sašo Pulko
- Aleš Satler
- Blaž Šter
- Jana Žagar
Uvod
Ultrazvok je zvočno valovanje s frekvencami višjimi od 20 000 Hz. Mehanska valovanja se širijo po snovi z neko hitrostjo, ki je odvisna le od vrste snovi.
Zvočno valovanje se na meji sredstev z različno gostoto in različno hitrostjo potovanja zvoka, odbija. Zvezo med gostoto in hitrostjo potovanja valov v snovi izrazimo v enačbi za akustično impedanco. Snov tudi absorbira nekaj energije valovanja. Z merjenjem časa, ki ga valovanje porabi za potovanje od izvora do nehomogenosti (meja med snovema, ki imata različni akustični impedanci) in na podlagi jakosti odbitih ultrazvočnih valov, bi mogoče lahko določili razliko med kuhanim in surovim jajcem.
Proteini jajčnega beljaka in rumenjaka se po temperaturni obdelavi spremenijo, izgubijo svojo prvotno strukturo, ker se njihove kemijske vezi preuredijo. Po našem mnenju bi se zaradi spremenjene strukture proteinov spremenili tudi gostota in hitrost potovanja zvoka v le-teh.
Zasnova poskusa
Na voljo smo imeli ultrazvočni merilnik iz fizikalnega praktikuma 2. Aparatura za opazovanje ultrazvočnih odbojev vsebuje izvor, ki odda kratek napetostni sunek, 200V, 100 ns. Sunek se prenese na ultrazvočno sondo. Ta zaniha in odda sunek valovanja v material, ki se ga dotika. Ista sonda deluje tudi kot sprejemnik valovanja. Valovanje se vrne do sonde, kjer nastane signal, ki ga opazujemo na osciloskopu.
Slika 1: Odboj ultrazvočnih valov na mejah posameznih struktur
Ultrazvočna sonda za longitudionalne valove ima resonančno frekvenco 4 Mhz, kar bi bilo sprejemljivo za opazovanje ultrazvoka v beljakovinski snovi. Frekvence 0,5-10 Mhz uporabljajo tudi v medicini pri opazovanju tkiv in organov.
Naprava, s katero naj bi ugotavljali časovno odvisnost odbitega valovanja, je pri vajah iz praktikuma 2 namenjena določanju položaja nepravilnosti v kovinskem materialu. Na tem mestu se valovanje odbija. Signali odbitega valovanja se na osciloskopu kažejo kot vrhovi, ki se pojavijo v neki časovni oddaljenosti za prvim vrhom. Prvi vrh pomeni odboj, ki nastane na meji sonda-merjenec.
Nadaljni vrhovi na osciloskopu bi v primeru jajca bili posledica odbojev valovanja na meji lupina-beljak, beljak-rumenjak, beljak-lupina in lupina-zrak (glej sliko).
Rezultati
Razen prvega signala, ki nastane na meji sonda-merjenec, nismo dobili drugih signalov. S spreminjanjem lege sonde po ukrivljeni jajčni lupini smo dobili le komaj razločne spremembe v obliki in jakosti prvega signala.
Razprava
Do precejšnjega odboja valovanja pride že med sondo in lupino ( na meji zrak-lupina.). Zato smo vrzel med njima zapolnili s sklopitveno pasto.
Ker pa v našem primeru tudi s sklopitveno pasto nismo dosegli željenega rezultata, smo domnevali naslednje:
Struktura jajčne lupine ni tako preprosta, kot se na prvi pogled zdi. Največji delež lupine predstavlja CaCO3 (kalcijev karbonat), ki se s proteini lupine sestavlja v številne strukturno različne plasti v lupini. Eno samo jajce ima tudi do 7000 mikroskopskih por. Te omogočajo potencialnemu zarodku, da izmenjuje pline skozi samo površino med razvojem.
Zvok potuje desetkrat hitreje skozi trdno lupino kot skozi zrak. Zato bi utegnilo priti do močnejšega odboja že na meji med lupino in zračnimi porami, ki jih sklopitvena pasta ne doseže, nekaj pa tudi med samimi plastmi lupine. Verjetno pa se tudi zaradi ukrivljenosti jajčne lupine v sondo vrne manj energijskega toka, saj se valovanje odbija v več smeri. Tako lupina prepusti premalo valovanja, da bi le-to kot odbito valovanje dospelo nazaj do sonde v zaznavni jakosti.
Kot zanimivost, tudi v namen ugotavljanja razvoja piščančjih zarodkov v raziskovalnih centrih za vzgojo perutnine, uporabljajo invazivne tehnike. Pri pregledu odstranijo namreč del jajčne lupine, tam, kjer se pod lupino skriva zračni mešiček. Šele s tako narejenim optičnim oknom opazujejo razvoj piščančjega zarodka.
Zaključek
Po našem mnenju je ultrazvok neprimerna metoda za opazovanje spremeb v strukturi proteinov posameznih delov nepoškodovanega, celega jajca.