ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Физический механизм молекулярного поглощения. Время релаксации из "Звуковые и ультразвуковые волны Издание 3 " Если бы молекула газа представляла собой материальную точку, она имела бы, выражаясь языком механики, три степени свободы движения — в трех взаимно перпендикулярных друг к другу направлениях. Любое ее движение можно было бы разложить на составляющие по этим направлениям. Мы можем назвать эти три степени свободы внешними или поступательными степенями свободы молекулы молекулы одноатомных газов — гелия, неона, аргона — можно при известных условиях считать материальными точками. Но сложная молекула не представляет собой столь простой системы грубо говоря, ее можно представить составленной из отдельных шариков, связанных между собой как бы упругими пружинками например, в молекуле углекислого газа СО, такими шариками являются углерод С и О . Конечно, такое представление чрезвычайно упрощено, по для объяснения причины появления дисперсии и аномального поглощения оно достаточно. Каждая сложная молекула, кроме трех ее внешних (поступательных) степеней свободы, имеет еще внутренние степени свободы движений атомы, входящие в состав молекулы, могут испытывать колебания друг относительно друга — колебательные степени свободы. Кроме того, такая молекула может также вращаться относительно своего центра инерции, т. е. она имеет еще вращательные степени свободы. [c.197] Она остается неизменной вплоть до нового изменения объема (кривая б на рис. 125). [c.198] Здесь мы имеем один из примеров так называемых релаксационных процессов, играющих большую роль в физике. Релаксационные процессы — это такие процессы, которые стремятся перевести какую-либо систему в состояние равновесия. В качестве весьма грубого примера релаксирующей системы можно привести легкий маятник, помещенный в очень вязкую жидкость. Если маятник выведен из положения равновесия, то под действием силы тяжести он через некоторое время возвратится в положение равновесия как говорят, отклонение маятника релак-сир у ет . [c.199] Рассматриваемый нами случай — передача энергии внешних степеней свободы в многоатомных газах на внутренние степени свободы под действием распространяющейся ультразвуковой волны — также представляет собой пример релаксационного процесса. Далее мы познакомимся с другими подобными процессами, разбирая вопрос о распространении ультразвуковых волн в жидкостях. [c.199] в течение которого отклонение Е , Е1, р от их равновесных значений увеличивается или уменьшается в е раз (т. е. в 2,7 раза), называется временем релаксации мы обозначим его через т. Эта важная величина характеризует время восстановления равновесного состояния как после сжатия, так и после разрежения газа, т.е. время перераспределения энергии между внешними и внутренними степенями свободы движения молекул газа. [c.199] Ю гц при /= 18° С и нормальном атмосферном давлении время релаксации для углекислого газа оказывается равным примерно 5 10 сек. На этом же рисунке внизу приведен ход кривой поглощения ультразвука в зависимости от частоты. Вместо коэффициента поглощения о (ср. 5 гл. Н) по оси ординат отложена величина аХ, характеризующая ослабление амплитуды на протяжении одной длины волны. [c.200] На диаграмме ру работа изобразится площадью, лежащей под отрезками 1—2 и 3—4. Разность этих площадей, т. е. площадь замкнутого цикла, представляет поэтому работу, производимую элементом объема газа. [c.201] Эта работа совершается за счет энергии звуковой волны и идет на нагревание газа, чем вносится добавочное поглощение звука. [c.201] Вернуться к основной статье