Свободная энергия разреженного газа

Свободная энергия разреженного газа [c.233]

СВОБОДНАЯ ЭНЕРГИЯ РАЗРЕЖЕННОГО ГАЗА [c.235]

При этом в одном и том же состоянии (на одном энергетическом уровне) может находиться не более двух протонов, различающихся лишь направлением спина. Это же относится и к нейтронам. Протоны и нейтроны в ядре обладают своим собственным набором воз-можны.ч состояний. Такая система микрочастиц, подчиняющаяся принципу Паули и полностью заполняющая все низшие энергетические уровни, называется вырожденным ферми-газом. В вырожденном ферми-газе, несмотря на сильное ядерное взаимодействие между нуклонами, столкновения нуклонов запрещены, и они ведут себя так, как если бы взаимодействие между ними было слабым. В самом деле, нуклон I мог бы испытать столкновение с некоторым нуклоном 2 и передать последнему часть своей энергии и импульса. При этом нуклон 2 перешел бы на более высокий свободный энергетический уровень, а нуклон У в соответствии с законом сохранении энергии должен был бы перейти на более низкий энергетический уровень (рис. 55). Однако все нижележащие уровни согласно принципу Паули имеют ограниченное число мест, и все они заняты, поэтому нуклон 1 не может перейти на занятые нижние уровни. Это означает, что соударения нуклона / с нуклоном 2 не произойдет, говорят, что оно запрещено принципом Паули. Таким образом, частицы вырожденного ферми-газа будут очень редко испытывать столкновения между собой, т. е. вырожденный ферми-газ в этом отношении напоминает разреженный газ с редким столкновением частиц. Эти соображения и дают основание для аналогии ядра с вырожденным ферми-газом. [c.179]

Опыты с сильно разреженными газами показывают, что температура газа при свободном расширении не меняется, т. е. Т = Т . Тогда из условия неизменности внутренней энергии ирн свободном расширении газа [c.34]

В изложенной теории движения одноатомного газа предполагалось, что диаметр молекул пренебрежимо мал в сравнении с длиной свободного пробега. Следовательно, полученные результаты справедливы только для достаточно разреженного газа. Если в потоке имеются области, где газ очень сильно сжат, то а может быть сравнима с длиной свободного пробега L. В таких областях перенос количества движения и энергии через поверхность зависит не только от движения молекул через эту поверхность, но также и от соударений молекул, центры которых находятся по разные стороны от рассматриваемой поверхности. Если считать, что молекулы имеют конечные размеры, то можно получить новые выражения для статического давления и коэффициентов вязкости и теплопроводности. [c.124]

Формула (24,1) для определения удельного потока энергии свободно перемещающихся молекул разреженного газа и падающих на единицу площади поверхности стенки может быть применена и для удельного потока массы свободно вытекающих молекул из отверстия тонкой перегородки, разделяющей газ обычного давления / > 1 атм) от разреженного газа (р < [c.106]

Пусть свободный, не подверженный внешним влияниям атом находится в возбужденном состоянии с энергией Е2. С точки зрения классической физики атом начинает излучать сразу же после того, как он попадает в возбужденное состояние, и этот процесс длится в течение некоторого времени т (см. 1.5). По квантовым представлениям, самопроизвольный переход атома при отсутствии внешних воздействий из возбужденного состояния Е2 в основное Е1 с испусканием фотона (спонтанное излучение) происходит мгновенно, скачком. В какой именно момент произойдет этот переход, предсказать невозможно. Момент испускания фотона есть случайная величина, суждения о которой могут носить лишь статистический характер. Обозначим через А2 вероятность спонтанного перехода атома в единицу времени из возбужденного состояния в основное. Рассмотрим совокупность очень большого числа одинаковых атомов, которые образуют настолько разреженный газ, что взаимодействием между атомами можно пренебречь. Пусть в момент времени I в первом возбужденном состоянии Е2 находится N2 атомов. В тече- [c.437]

Теоретические понятия и определения аэродинамики, рассмотренные выше, основаны на гипотезе сплошности газовой среды. Однако с увеличением высоты полета в связи с уменьшением плотности воздуха возрастает длина свободного пробега молекул. Предметом аэродинамики разреженной среды и является исследование течений при значительных длинах свободного пробега, соизмеримых, в частности, с толщиной пограничного слоя. Для этого режима течения уже неприменимы газодинамические соотношения сплошной среды и необходимо пользоваться кинетической теорией, исследующей движение газа с помощью молекулярной механики. Важнейшие выводы этой теории и изложенные в настоящей главе методы аэродинамического расчета основаны на дискретной схеме строения газа. В соответствии с этой схемой рассматриваются режимы свободномолекулярного потока и течения со скольжением, соответствующие зависимости для расчета давления, напряжения трения и энергии падающих и отраженных частиц. При формулировке вопросов и [c.710]

Продукты сгорания топлива, двигаясь вдоль сопла 1 (рис. 4.3.2), отрываются от кольцевого уступа 3 и, повернувшись на некоторый угол в волне разрежения 2, присоединяются к поверхности насадки 7. В таком отрывном течении зарождаются хвостовой скачок уплотнения 8, застойная зона 6 с возвратным движением газа и участок смешения 5. Из-за необратимых потерь энергии в скачках уплотнения, на участке смешения и в застойной зоне тяговые характеристики сопл с кольцевыми уступами оказываются хуже, чем у обычных сопл. Однако эти характеристики могут быть улучшены путем вдува газа через отверстия 4 в уступе. На практике используют с л а бый и тангенциальный (интенсивный) вдувы. В первом случае газ попадает в насадок через перфорированную стенку уступа 3 (рис. 4.3.2) с малой скоростью и небольшими расходами. Во втором случае движение характеризуется большими скоростями и расходами газа, вдуваемого через свободное пространство в уступе (рис. 4.3.3). При интенсивном вдуве большие расходы газа приводят к значитель- [c.318]

Пусть при данных температуре Т и плотности д или удельном объеме V в 1з газа имеется N0 нейтральных атомов, N1 — однократно ионизованных и т. д. Для краткости будем называть ион с зарядом, равным т, т-ионом число та-ионов в 1г обозначаем через Мт (нейтральные атомы являются частным случаем гп-ионов). Число свободных электронов обозначим через Ме- Полагая, что газ достаточно разреженный и электроны подчиняются статистике Больцмана ), мы должны приписать каждой частице газа тепловую энергию поступательного движения 3/2 кТ. Кроме того, то-ион обладает энергией электронного возбуждения [c.166]

Эксперимент с сильно разреженными газами показывает, что температура газа при свободном расшг ренки не изменяется, т. е. U = ti- Тогда из условия неизменности внутренней энергии при свободном расширении газа (U, V ]) = и ti, Vi) вытекает, что внутренняя энергия разреженного, а следовательно, и идеального газа не зависит от объема и является функцией лишь одной температуры. Следовательно, в случае идеального газа [c.36]

АТОМНЫЕ СПЁКТРЫ — спектры поглощения и испускания свободных или слабо взаимодействующих атомов, возникающие при излучательных квантовых переходах между их уровнями энергии. А. с. наблюдаются для разреженных газов или паров и для плазмы. А. с. линейчатые, т. е. состоят из отд. спектральных линий, каждая из к-рых соот.ветствует переходу между двумя электронными уровнями энергии атома S и Sfi и характеризуется значением частоты v поглощаемого и испускаемого ал.-магн. излучения согласно условию частот Бора (см. Атомная физика) hv= —Si—Наряду с частотой, спектральная линия характеризуется волновым числом v/ (с — скорость света) и длиной волны к— h. Частоты спектральных линий выражают в с , волновые числа — в. m i, длины волн — в нм и мкм, а также в ангстремах (А). В спектроскопии волновые числа также обозначают буквой л=. [c.153]

Теория эл.-магн. излучения, основанная на Максвелла уравнениях, описывает любое М. и. как гармония. колебание, происходящее с неизменной амплитудой и частотой в течение бесконечно долгого времени. Плоская монохроматич. волна эл.-магн. излучения служит примером полностью когерентного поля (см. Когерентность), параметры к-рого неизменны в любой точке пространства и известен закон их изменения во времени. Однако процессы излучения всегда ограничены во времени, а потому понятие М. и. является идеализацией. Реальное естеств. излучение обычно представляет собой сумму нек-рого числа монохроматич. волн со случайными амплитудами, частотами, фазами, поляризацией и направлением распространения. Чем уже интервал, к-рому принадлежат частоты наблюдаемого излучения, тем оно монохроматичнее. Так, излучение, соответствующее отд. линиям спектров испускания свободных атомов (наир., атомов разреженного газе), очень близко к М. и. (см. Атомные спектры)-, каждая из таких линий соответствует переходу атома из состояния т с большей энергией в состояние п с меньшей энергией. Если бы энергии этих состояний имели строго фиксиров. значения и , атом излучал бы М. и. частоты v n = ( m — n)th. Однако в состояниях с большей энергией атом может 210 находиться лишь малое время At (обычно 10" с — т. н. [c.210]

РАДИОМЕТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ — возникновение силы отталкивания между двумя поверхностями, поддерживаемыми при разных темп-рах T. п Т > Т ) и помещёнными в разреженный газ. Отталкивание объясняется тем, что молекулы газа, ударившись о 1-ю поверхность, отскакивают с более высокой кинетич. энергией, чем молекулы, провзаимодействовавшие со 2-й поверхностью. В результате поверхность холодной пластины, обращённая к горячей, бомбардируется частицами, имеющими в ср. больший импульс, чем др. её сторона. Благодаря разнице импульсов, передаваемых при ударе молекул протнаоположны.м стенкам пластины, возникает сила отталкивания. При достаточном разрежении газа, т.е, когда длина свободного пробега молекул превышает расстояние между пластинами, сила отталкивания, приходящаяся яа единицу площади пластины, равна [c.223]

Порог лавинного оптического пробоя / р. Конденсированная среда, не слишком разреженный газ ионизуются, вообш,е говоря, при интенсивностях света /пр гораздо более низких не только, чем но и 1 . Главной причиной ионизации в этом случае становятся процессы лавинного размножения (в процессе столкновений) свободных электронов, набирающих энергию в поле световой волны. [c.292]

Развитие вакуумной электроники, основанное на использовании движения свободных электронов и ионов в вакууме или в разреженных газах под действием электрических и магнитных полей, позволило создать вакуумные генераторы и усилители электромагнитных колебаний в широчайшем спектре частот, а также приборы, преобразующие тепловую, световую и механическую энергию в электрическую. Все разновидности радиосвязи, телевидения, радиолокации, навигации, системы управления ракетами, космическими кораблями и другими объектами, радиоастрономия, электронно-вычислительные и управляющие машины, промышленная электроника базируются на применении электровакуумных приборов. Функции, выполняемые электровакуумными приборами, весьма разнообразны. [c.5]

До сих пор речь шла о явлениях в значительной массе сильно разреженного газа, находящегося самом по себе в равновесии. Остановимся коротко на явлениях другого характера, в которых и сам газ не находится в равновесном состоянии. Такова, например, передача тепла между двумя твердыми пластинками, нагретыми до различных температур и погруженными в разреженный газ, причем расстояние между ними мало по сравнению с длиной свободного пробега. Молекулы, движущиеся в пространстве между пластинками, практически не испытывают столкновений друг с другом и, отражаясь от одной пластинки, свободно движутся до столкновения с другой. При рассеянии от более нагретой пластинки молекулы приобретают от нее некоторую энергию, а затем при столкновении с менее нагретой—отдают ей часть своей энергии. Механизм теплопередачи в этом случае существенно отличается, таким образом, от механизма обычной теплопроводности в неразреженном газе. Его можно характеризовать коэффициентом теплопередачи х, определенным (по аналогии с обычным коэффициентом теплопроводности) так, чтобы было [c.83]

Теория эл.-магн. излучения, основанная на Максвелла уравнениях, описывает любое М. и. как гармонич. колебание, происходящее с неизменной амплитудой и частотой в течение бесконечно долгого времени. Плоская монохроматич. волна эл.-магн. излучения служит примером полностью когерентного поля (см. Когерентность), параметры к-рого неизменны в любой точке пр-ва и известен закон их изменения во времени. Однако процессы излучения всегда ограничены во времени, а потому понятие М. и. явл. идеализацией. Реальное естеств. излучение обычно представляет собой сумму нек-рого числа монохроматич. волн со случайными амплитудами, частотами, фазами, поляризацией и направлением распространения. Чем уже интервал, к-рому принадлежат частоты наблюдаемого излучения, тем оно монохроматичнее. Так, излучение, соответствующее отд. линиям спектров испускания свободных атомов (напр., атомов разреженного газа), очень близко к М. и. (см. Атомные спектры) каждая из таких линий соответствует переходу атома из состояния т с большей энергией в состояние п с йеньшей энергией. Если бы энергии этих состояний имели строго фиксированные значения и Е , атом излучал бы М. и. частоты — Е —Еп)/к. Однако в состояниях с большей энергией атом может находиться лишь малое время (обычно 10" с — т. н. время жизни на энергетич. уровне), и согласно неопределенностей соотношению для энергии и времени жизни квант, состояния (Д .Д й) энергия, напр, состояния т, может иметь любое значение между и Е, —АЕ. Поэтому излучение каждой линии спектра соответствует интервалу частот Дv =Л //l = 11 At (подробнее см. в ст. Ширина спектральных линий). [c.439]

Вакуумная электроника, основанная на использовании движения свободных электронов и ионов в вакууме или разреженных и сжатых газах, дала возможность создать вакуумные генераторы и усилители элег<тромагнитных колебаний в широчайшем спектре частот., Имеются приборы, основанные на вакууме, которые преобразуют тепловую, световую и механическую энергию в электрическую. Функции, выполняемые электровакуумными приборами во всех отраслях радиоэлектроники, весьма обширны и разнообразны. Этому способствовало изучение электрических свойств воздуха и вакуума, разработка и применение новых газов и паров штетических жидкостей, обладаюихих высокой электрической прочностью, малыми значениями диэлектрической проницаемости и потерь, а также применение новых видов пластмасс и керамики, особенно пористых. [c.3]

При распространении по газу волны, вызывающие повышение и понижение давления, имеют разный характер. Волна, вызывающая повышение давления, распространяясь по газу, нревращается в очень узкую область (с толщиной порядка длины свободного пробега молекул), к-рую для мн. целей теоретич. исследования заменяют поверхностью разрыва — т, н. ударной волной или скачком, уплотнения. При прохождении газа через ударную волну его скорость, давление, плотность, энтропия меняются разрывным образом скачком. Согласно 2-му началу термодинамики (требующему, чтобы энтропия при адиабатич. процессах не убывала), следует, что возможны лишь такие скачки, в к-рых давление и плотность газа возрастают, т, скачки уплотнения, а скачки разрежения, допускаемый законами сохранения массы, импульса и энергии ж приводящие к уменьшению давления и плотности, ВО [c.428]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...