ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы ГЛ ABA XT УДАРНЫЕ ВОЛНЫ В ТВЁРДЫХ ТЕЛАХ Термодинамические свойства твердых тел при высоких давлениях и температурах из "Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений " Автомодельные решения интересны не столько как частные решения отдельных узких классов задач, но главным образом как пределы, к которым асимптотически стремятся решения более общих задач, не автомодельных в своей постановке. Этот вопрос исследовался в работе Я. Б. Зельдовича и Г. И. Баренблатта [9] применительно к задаче Коши для нелинейного уравнения теплопроводности в одномерном плоском случае (10.23). [c.528] Основные физические особенности асимптотического поведения решения удобнее всего выяснить на примере линейной теплопроводности, когда решение особенно просто. Пусть в начальный момент i = О задано распределение температуры по оси х Т х, О) = Т (х), причем температура отлична от нуля только на конечном отрезке оси х ). [c.528] Оно представляет собой обобщение решения (10.20) на случай распределенного источника. [c.528] Это решение соответствует мгновенному выделению определенного количества тепла Е = vqQ в точке х = Xq в момент t — — г. [c.529] Второй член в квадратных скобках более высокого порядка малости при )-оо, чем в выражении (10.51 ). [c.530] Аналогично можно найти автомодельное решение, которое наилучшим образом приближается к точному решению с распределенными источниками тепла и в случае нелинейной теплопроводности. [c.530] Световые кванты, рождающиеся в высоконагретой области, почти беспрепятственно выходят из нее и поглощаются в окружающих слоях холодного воздуха. Таким образом, воздух в центральной сфере охлаждается за счет испускания света, а периферийные слои нагреваются за счет поглощения света. Нагретая область расширяется, а температура в ней падает. Процесс весьма сходен с процессом распространения тепловой волны с той, однако, разницей, что излучение, которое переносит энергию, теперь существенно неравновесно. Описанный процесс переноса тепла неравновесным излучением рассматривался А. С. Компанейцем и Е. Я. Ланцбургом [10, И]. [c.530] Если вначале температура Т в центральной сфере очень высока и воздух в ней сильно прозрачен для излучения, то температура прозрачности Т оказывается заметно более низкой, чем Т, и собственным излучением периферийных слоев с температурами порядка Т можно пренебречь. [c.531] Плотность излучения в сфере приближается к равновесной для данной температуры величине, и постепенно процесс приобретает характер тепловой волны, которая рассматривалась в предыдущих параграфах. [c.532] Для того чтобы лучше представить себе, как происходит переход от одного режима к другому при условии прозрачности всей сферы, Т та Т, 1 Н, оценим скорость распространения границы нагретой сферы в переходном случае по формулам и неравновесной и тепловой волн. [c.532] В неравновесном режиме при стремлении Н к (со стороны Е 1) и Т к Т излучающей становится не только центральная сфера, но вся нагретая область, так что в уравнении баланса энергии и формуле (10.56) следует вместо Ео писать Е. Тогда по порядку величины при Т Т, Е 1х . [c.532] Изучение законов распространения ударных волн в конденсированном веществе в металлах, воде, и т. д. имеет большое теоретическое и практическое значение. В частности, оно необходимо для понимания и расчета взрывных явлений. Теоретическая обработка материалов этих исследований дает нам сведения об уравнении состояния твердых и жидких тел в области высоких давлений, что весьма важно для решения целого ряда проблем геофизики, астрофизики и других разделов науки. [c.533] Для описания гидродинамических процессов нужно знать термодинамические свойства вещества. [c.533] Если для газов расчеты термодинамических функций не вызывают больших затруднений, то теоретическое описание термодинамических свойств.твердых и жидких тел при тех высоких давлениях, которые развиваются в мощных ударных волнах, представляет собой очень сложную задачу, в настоящее время весьма далекую от своего окончательного решения. Поэтому особую роль приобретают экспериментальные методы исследования конденсированного вещества в сжатом состоянии. [c.533] До недавнего времени физика высоких давлений ограничивалась изучением вещества, сжатого в статических условиях в пьезометрах различной конструкции. Таким путем, однако, невозможно без строительства огромных установок сжать вещество до давлений выше ста тысяч атмосфер и, главное, обеспечить условия для надежных измерений, так как при более высоких давлениях начинает сказываться деформация пьезометрических бомб, мешающая проведению точных измерений физических параметров. Между тем для современной науки и техники представляют интерес давления в сотни тысяч и миллионы атмосфер. [c.533] Впервые в человеческой практике твердое тело было сжато в два и большее число раз до сих пор со столь плотным веш,еством можно было встретиться только в центральных областях земного шара и других космических тел. Эти выдающиеся достижения в области получения высоких давлений и плотностей твердых тел позволили сделать целый ряд интереснейших выводов, касающихся термодинамического поведения вещества в столь необычных условиях, и полуэмпирическим путем определить важные термодинамические характеристики сильно сжатых металлов. [c.534] Основной характерной чертой, отличающей конденсированное состояние от газообразного и определяющей поведение твердых и жидких тел при сжатии их ударными волнами, является сильное взаимодействие атомов (или молекул) тела друг с другом. Радиус действия междуатомных сил весьма ограничен. Он порядка размеров самих атомов и молекул, т. е. порядка 10 см. В достаточно разреженном газе, где средние расстояния между частицами много больше размеров частиц, взаимодействие проявляется в основном только при столкновениях, в момент тесного сближения атомов или молекул. [c.534] Давление в газе имеет тепловое происхождение оно связано с переносом импульса частицами, участвующими в тепловом движении и всегда пропорционально температуре р = пкТ. [c.534] Вернуться к основной статье