Импульса распространение в газе

Импульса распространение в газе 578 [c.748]

Распространение импульса сжатия в газе [c.578]

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ИМПУЛЬСА СЖАТИЯ В ГАЗЕ 581 [c.581]

Это давление вызовет движение следующего слоя газа, и т. д. Сжатие и движение частиц будут передаваться от слоя к слою в газе будет распространяться импульс сжатия. Это импульс продольный, так как направление распространения импульса совпадает с направлением движения частиц. Очевидно, что с левой стороны пластины должен возникнуть продольный импульс разрежения, но мы ограничимся рассмотрением импульса только справа от пластины. [c.578]

Распространение импульса сжатия обусловлено наличием упругих сил, возникающих в газе. Газы обладают упругостью только в отношении изменения объема и не обладают упругостью в отношении сдвига. Поэтому, в отличие от твердых тел, в газах могут распространяться только импульсы сжатия и разрежения, т. е. продольные [c.578]

Условию (16.26) можно придать более обш,ий смысл. Двигаясь со скоростью D, пластина такую же скорость сообщает частицам газа в импульсе сжатия. Следовательно, сжатие в импульсе будет мало, пока скорость, которой обладают частицы в импульсе, мала по сравнению со скоростью распространения звука в газе. [c.582]

Если это условие не соблюдается, т. е. скорость частиц в газе сравнима с Ср, то определить р из выражения (16.25) уже нельзя, так как в него войдет неизвестная нам скорость распространения импульса с, отличная от Ср. Представление о том, как ведет себя скорость распространения импульса при большом сжатии, дает выражение (16.22), в котором еш,е не сделано предположение о том, что р pQ. Из (16.20) и (16.22) следует, что с ростом р, т. е. величины сжатия в импульсе, скорость распространения импульса возрастает. Обусловлено это тем, что при сильном сжатии газа температура его заметно возрастает, т. е. растет модуль сжатия газа, а значит, и скорость распространения импульса. [c.582]

Таким образом всякий импульс, в котором скорости частиц возрастают не мгновенно, но достигают значений, превосходящих скорость звука в газе, превращается в ударную волну. Так происходит, например, образование ударной волны при взрыве, когда давление образовавшихся при взрыве газов возрастает хотя и очень быстро, но все же с конечной скоростью. Но независимо от механизма возникновения ударной волны в реальном газе не могут существовать в буквальном смысле разрывы давления, плотности и скорости. Поэтому рассмотренный механизм возникновения ударной волны приводит не к образованию разрывов в буквальном смысле слова, а к возникновению у фронта импульса сжатия тонкого слоя с очень большими градиентами плотности, давления и скорости частиц. Но большие градиенты скоростей приводят к большим потерям энергии за счет вязкости, а большие градиенты сжатия, а значит и повышения температуры газа, — к большим потерям за счет теплопроводности. Поэтому потери энергии в ударной волне велики, и при распространении она гораздо быстрее ослабевает, чем слабый импульс сжатия. [c.583]

Однако если пластина движется так быстро, что давления не успевают выравниваться, то в газе возникнет импульс сжатия такой же величины, как и в случае движения бесконечной пластины. Давления выравниваются со скоростью распространения слабого импульса, т. е. со скоростью звука Сд (пока давление успевает выравниваться, мы имеем дело с малыми сжатиями). Поэтому, если скорость движения пластины превышает скорость звука Ср, то давление впереди и позади пластины не будет успевать выравниваться даже при малых [c.583]

Скорости распространения электронных лавин к аноду, стримера к катоду и электронов с катодного пятна к аноду большие, поэтому пробой газа в однородном поле развивается весьма быстро. Например, пробой промежутка 1 см при нормальных атмосферных условиях завершается за 10" — 10" с. Благодаря большой скорости развития пробой газов на переменном напряжении с частотой 50 Гц происходит, если амплитудное значение приложенного напряжения достигает пробивного напряжения промежутка на постоянном токе. При кратковременном воздействии напряжения разряд в газе может не оформиться и пробивное напряжение повышается. Такое увеличение характеризуют коэффициентом импульса АГ п = [c.173]

Очень интенсивные экспериментальные исследования распространения 2я-импульсов в различных средах выполнены в оптической области спектра [3.2-6, 3.2-7, 3.21-3]. Отправным пунктом служили исследования по распространению импульсов рубинового лазера в кристаллах рубина и импульсов СОг-лазера в газах, активных к инфракрасному поглощению. Были проведены такие эксперименты с лазерами на красителях. Удалось измерить очень малые затухания, а также зависимость скорости распространения от интенсивности излучения и от параметров атомных систем. Кроме того, эксперимен- [c.423]

Такие изменения формы стоксовых импульсов и соответствующих лазерных импульсов происходят при их распространении в активной к комбинационному рассеянию среде, в которой имеют место существенные изменения населенностей. Например, они наблюдались в газах, где вследствие относительно высоких значений продольных времен релаксации комбинационный переход может насыщаться уже при не слишком высоких интенсивностях [3.1-11, 3.22-7, 3.22-8]. [c.440]

Рис. 1.4. Распространение импульса сжатия от поршня, который вдвинулся в газ.

Рис. 1.5. Распространение импульсов сжатия и разрежения от поршня, который сначала вдвинулся в газ, а затем вернулся на место.

Распространение оптических разрядов в газах. Если импульс лазера, инициировавший пробой газа в фокусе линзы, не заканчивается после полной ионизации и нагрева газа в фокальной области, линзы, то наступает следующий этап оптического пробоя, связанный с распространением оптического разряда в близлежащие области нейтрального холодного газа, напряженность светового поля в которых недостаточна для инициирования самостоятельной лазерной искры. При этом граница области, занятой плазмой, начинает двигаться вдоль лазерного луча (обычно навстречу ему), захватывая все новые массы холодного газа и переводя их в плазменное состояние. Можно провести аналогию с обычным горением [17, 18] она базируется на том обстоятельстве, что скорость термической ионизации газа и/ описывается по формуле Саха экспоненциальной зависимостью от температуры [c.112]

Приведенный метод вычисления (Д ) может быть распространен практически без изменений на более общие и важные случаи. Выделим, например, малую часть (подсистему) изотропной среды (жидкости или газа), находящуюся в статистическом равновесии со всей средой, температура Т которой поддерживается постоянной. По отношению к выделенной подсистеме окружающая среда играет роль термостата. Из-за обмена энергией между термостатом и подсистемой энергия последней будет непрерывно флуктуировать. Беспорядочные изменения энергии подсистемы подчиняются статистическому закону, вполне аналогичному максвелловскому закону распределения кинетической энергии между молекулами. Поэтому среднее значение энергии подсистемы будет выражаться прежней формулой (97.13), где а имеет прежнее значение, а интегрирование в выражении (97.12) производится по многомерному пространству координат и импульсов подсистемы. В этом единственное отличие рассматриваемого случая от предыдущего. Но оно совсем не отражается на последующих выкладках. Поэтому окончательный результат (97.15) применим к рассматриваемой подсистеме без всяких изменений. [c.595]

Появление стационарных потоков при распространении звуковых волн конечной амплитуды в газе или жидкости можно объяснить, используя закон сохранения импульса [13]. Уменьшение величины импульса вследствие затухания звуковой волны компенсируется тем, что в движение приходит сама среда. В зависимости от причины затухания звука, возникают те или иные разновидности акустических потоков. Так, затухание звука в свободном пространстве приводит к появлению объемных сил, вызывающих однонаправленный поток (вдоль по лучу), который питается за счет жидкости (или газа), подтекающей извне луча около излучателя. Это — так называемый эккартовский поток [14]. Так как при сушке используются сравнительно низкие частоты и создаются звуковые поля сложной формы, где эккартовские потоки слабо выражены или совсем не возникают, рассмотрим лишь те потоки, которые появляются под влиянием поверхностных сил в пограничном слое у границы раздела среда — обрабатываемый материал или у ограничивающих поверхностей в сушильных устройствах. [c.587]

Введение в жидкость небольшого количества газа в виде распределенных по объему жидкости газовых пузырей кардинально меняет ее акустические свойства. В частности, происходит аномальное снижение величины скорости распространения звуковых возмущений и усиление диссипативных механизмов. Все это позволяет использовать пузырьковые завесы для гашения импульсов давления в жидкости. [c.133]

Акустические колебания могут возникать и распространяться в виде непрерывных волн (рис. 2.1й) и импульсов - обычно ультразвуковых (рис. 2.16). От звуковых колебаний будем отличать апериодические импульсы (рис. 2.1 в). К числу последних относят ударные волны в газах и жидкостях, а также пластические волны в твердых телах. Общеизвестны ударные волны, порождаемые взрывами в океане и атмосфере, при сверхзвуковом движении самолетов. При этом возникают специфические эффекты, в частности по мере распространения апериодические импульсы трансформируются в обычные звуковые, что связано с избыточным рассеянием энергии (переходом в тепло) при большой амплитуде колебаний. [c.31]

Последнее позволяет объяснить, почему в суживающемся канале газ не может расширяться до давления меньше критического, а скорость не может превысить критическую. Действительно, как известно из физики, импульс давления распространяется в материальной среде со скоростью звука, и поэтому, когда скорость истечения будет меньше скорости звука (критической скорости), уменьшение внешнего давления передается по потоку газа внутрь канала и приводит к перераспределению давления в канале. В результате в выходном сечении канала устанавливается давление, равное давлению среды. Если же скорость истечения достигнет скорости звука (критической скорости), то скорость движения газа и скорость распространения давления будут одинаковы и никакое уменьшение внешнего давления не сможет повлиять иа распределение давлений внутри канала. Оно будет постоянным, а следовательно, будет неизменным, и давление в выходном сечении канала независимо от величины внешнего давления. [c.207]

Рассмотрим одиночный одномерный звуковой импульс сжатия газа, в котором уже успела образоваться ударная волна, и выясним, по какому закону будет происходить окончательное затухание этой волны. На поздних стадиях своего распространения [c.537]

Импульс сжатия, возникающий при быстром перемещении бесконечно большой пластины, представляет собой простейший тип импульса сжатия, так называемый плоский импульс. Во всех точках любой плоскости, параллельной пластине, в каждый момент времени газ находится в одном и том же состоянии. Энергия, движущаяся вместе с импульсом сжатия, занимает все время одинаковый объем, и плотность энергии, следовательно, не меняется импульс сжатия распространяется, не ослабевая. Но это было бы справедливо только для бесконечно больших пластин. При конечных размерах пластины вследствие явлений, о которых мы будем говорить в гл. XIX, импульс сжатия размывается и захватывает все более и более широкие области. При этом энергия распространяется на все большие и большие объемы и плотность энергии в импульсе сжатия уменьшается. Импульс сжатия постепенно ослабевает при распространении. Однако полная энергия импульса сжатия оставалась бы постоянной, если бы при распространении импульса не происходило потерь энергии. В действительности вследствие теплопроводности и вязкости газа часть энергии импульса сжатия превращается в тепло, полная энергия импульса уменьшается и импульс сжатия ослабевает быстрее, чем в отсутствие потерь. [c.581]

Скорость распространения продольного импульса сжатия в газе можно рассчитать совершенно так л е, как и скорость продольного импульса в твердом теле ( 113). Пусть импульс сжатия соответствует увеличению плотности на Ар и увеличению давления на Ар. Через площадку S, перпендикулярную к направлению распространения импульса, за время At проходит часть импульса сжатия с At, где с — скорость распространения импульса. Прохождение этого участка импульса сжатия связано с увеличением массы справа от площадки S на величину Ат = Ар S At. При этом через площадку передается количество движения ) Апгс = Ар S At. Вместе с тем слева на площадку S действует сила F = S Ар. Изменение количества движения должно быть равно f At. Следовательно, [c.579]

Для воздуха, например, при 0° Ро Ро = S-I см 1сек , у = 1,4 и скорость импульса сжатия Со = 334 м/сек. Так как отношение Ро/ро меняется с температурой (йовышается с увеличением температуры), то скорость импульса сжатия в газе растет с повышением температуры. При неизменной температуре отношение ро/Ро Для данного газа не зависит от плотности и, следовательно, скорость распространения слабого импульса не зависит от средней плотности газа. Найденная скорость распространения слабого импульса сжатия 334 м/сек совпадает со скоростью звука в воздухе при тех же условиях. Это совпадение вполне понятно, поскольку скорость распространения с должна быть одинакова для всех слабых импульсов сжатия независимо от их формы и степени сжатия (пока оно мало). Звуковые волны можно рассматривать как ряд таких импульсов сжатия, следующих вплотную друг за другом и распространяющихся с одинаковой скоростью. Пока сжатия в звуковой волне невелики, она должна распространяться с той же скоростью, что и отдельные слабые импульсы сжатия. [c.580]

Другим простым типом импульса сжатия является шаровой импульс. Такой импульс мог бы возникнуть, если бы шар, помещенный в газе, сразу резко увеличил свой радиус. Если среда однородна, то скорость распространения импульса сжатия во все стороны одна и та же и шаровой импульс в один и тот же момент будет приходить в точки, лежащие на поверхности одной и той же с( ры. При распространении такого шарового импульса сжатия объем, по которому распределяется полная энергия импульса, растет как квадрат расстояния, пройденного импульсом от места возникновения, а плотность энергии в импульсе будет уменьшаться обратно пропорционально квадрату этого расстояния. Поэтому шаровой импульс сжатия будет ослабевать с расстоянием быстрее, чем гГлоский (однако на большом расстоянии от места возникновения, где плоский импульс уже достаточно сильно размылся, он не будет существенно отличаться от шарового и так же быстро, как шаровой, будет ослабевать с расстоянием). [c.581]

В связи с использованием лазеров развиваются исследования особенностей распространения лазерного луча в атмосфере. Из-за высокой монохроматичности лазерного излучения даже в окнах прозрачности атмосферы лазерный луч может сильно ослабляться. В тонкой структуре спектра поглощения атмосферы в этих окнах имеются относительно узкие, но сильные полосы поглощения. Количественные оценки П. э. а. для лазерного излучения требуют знания (с весьма высокой точностью) положения, интенсивности и формы лвний тонкой структуры спектров атм. газов. Большая мощность излучения лазеров ( 10 Вт/см ) может вызывать разл. рода нелинейные эффекты (многофотонные эффекты, приводящие к пробою в газах спектро-скопич. эффекты насыщения, вызывающие частичное просветление газов эффекты самофокусировки оптич. пучков, вызываемых зависимостью коэф. преломления среды от мощности потока излучения, и др.). При малой длительности оптич. импульсов ( 10 с) могут возникать явления, приводящие к отклонению ослабления излучения от закона Бугера. [c.137]

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]

Обусловленные нелинейностью показателя преломления эффекты самовоз-действия универсальны — они проявляются при распространении мощного лазерного излучения в газах, жидкостях и твердых телах. Интенсивное изучение различных аспектов самовоздействий световых пучков и импульсов, стимулированное открытием самофокусировки света, было начато в середине 60-х годов. Несомненно, физика самовоздействий и по сей день один из наиболее бурно прогрессирующих разделов нелинейной оптики. Именно при исследовании самовоздействий нелинейная оптика столкнулась с проявлением сильных нелинейных эффектов — временной и пространственной бистабильностью, генерацией структур, оптической турбулентностью — генерацией световых полей, не имеющих даже отдаленных аналогов в линейной оптике. [c.67]

На рте. 6.4 показан схематически характер эволюции начального возмущения в виде импульса конечной длительности при различных значениях определяющих параметров [Гасенко и др., 1977]. Эти расчеты хорошо согласуются с данными экспериментов [Kuznetsov et al., 1978], в которых изучалось распространение импульсов сжатия в водном растворе глицерина, содержащем пузырьки углекислого газа. На осциллограммах рис. 6.5 приведены начальная форма импульса и профили импульса на удалении около 1 м от источника при различньпс параметрах среды их сводка дана в табл. 6.1, где указаны также начальная амплитуда импульса Ро и го длина /о. Все эти случаи относятся к области a/Re< л/2, когда, в соответствии с теорией, дисперсионные эффекты существенны. При а >13,9 (рис. 6.5, в-д) начальный импульс (рис. 6.5,а) распадается на солитоны, а при а< 13,9 (рис. 6.5, е) образуется линейный волновой пакет. При a/Re = 0,05 (рис. 6,5, б) возникает ударная волна. [c.166]

Обнаруживатепь течи. В качестве пробного газа был выбран гелий, поскольку он а) имеет малый молекулярный вес и поэтому быстро просачивается через малые отверстия б) имеет относительно малую распространенность в воздухе и поэтому низкий фон по сравнению с рабочим импульсом в) не адсорбируется в заметных количествах на поверхностях г) легко может быть откачен из испытательной установки д) имеется в достаточном количестве для работы. [c.25]

Согласно условию (1.2), в моменты, когда на электроде Е = Е , возникает импульс тока, в результате которого с единицы поверхности электрода в газ поступает заряд сго. Вследствие мгновенного выделения этого заряда и конечной скорости его распространения сгусток вначале имеет форму бесконечно тонкого слоя, а напряженность поля на Го падает скачком до Е- = Е — 47гсго. В дальнейшем, по мере движения сгустка к электроду-коллектору, происходит его расширение и увеличение на Го до Величину Е- можно рассматривать как напряженность, при которой прекращается формирование сгустка. [c.649]

Теория сверхтекучести и гидродинамика сверхтекучей жидкости была разработана Л. Д. Ландау и его учениками. Мы не имеем здесь возможности сколько-нибудь подробно изложить эту теорию и потому ограничимся лишь пояснением некоторых представлений, приводящих к возможности распространения в жидком гелии II второго звука. При температуре, близкой к абсолютному нулю, гелий представляет собой жидкость, в которой почти не происходит никаких тепловых движений. Когда температура повышается, начинают появляться тепловые возмущения, но не непрерывным образом, а квантами. Если создать каким-либо образом температурные возмущения в гелии II, они будут передаваться соударениями тепловых квантов. Подобие тому как в обычном газе молекулы передают импульсы друг другу соударениями и возникает звук, так в газе из тепловых квантов, каким является гелий И, возникают слабс затухающие температурные волны. Однако эти волны не имеют ничего общего с затухающими температурными волнами в теплопроводящей среде, о которых речь шла выше и происхождение которых обязано лишь теплопроводностг среды. В этих температурных волнах, в отличие от обычного звука, мало относительное изменение давления и велико [c.322]

НИИ При распространении в нелинейно поглош,аюш,ей среде в пренебрежении нелинейными тепловыми эффектами, обусловленными нагревом газа за счет вторичных процессов столкновительной релаксации. Это накладывает ограничения на длительность импульсов X, а именно, расчет на основе (8.47) справедлив при резонансном поглощении на КВ-переходах при т<Стут, где Хут — время колебательно-поступательной релаксации. [c.206]

Оптическая генерация мощных акустических импульсов в газах и конденсированных средах. Из перечисленных в конце предьщущего пункта источников генерации звука при оптическом возбуждении рассмотрим один, наиболее важный и широко распространенный, — тепловое расширение области твердотельной мишени, нагреваемой импульсным или модулированным лазерным излучением [36]. Именно этот термоупругий метод генерации мощных акустических волн находит в последнее время все более широкое применение [37, 38]. Преимуществами такого метода по сравнению с традиционными являются бесконтактность, дистанционность. Диаграммой направленности такой оптико-акустической антенны можно управлять, варьируя параметры лазерного воздействия (например, X и условия фокусировки) [39]. [c.176]

Следовательно, аналог звука в газе фононов существует лишь при очень низких емпературах, когда частота нормальных столкновений значительно превосходит частоту столкновений с перебросами при этом частота такого звука лежит между частотами столкновений указанных двух типов. Подобное явление, называемое вторым звуком, можно рассматривать как колебания локальной плотности числа фононов (аналогично тому, как обычный звук есть колебания локальной плотности молекул) или же как колебания локальной плотности энергии, что, возможно, более уместно в случае фононов (так как их основное свойство состоит в том, что они переносят энергию). Поскольку локально-равновесные плотность числа фононов в кристалле и их энергия однозначно определяются локальной температурой, второй звук должен проявляться как волновое колебание температуры. Условия для его наблюдения наиболее благоприятны в твердых телах с очень высокой изотопической чистотой (так как любое отклонение от идеальной решетки Бравэ, включая случайное присутствие ионов с иной изотопической массой, приводит к столкновениям, в которых не сохраняется квазиимпульс), а также с достаточно сильными ангармоническими членами (поскольку для поддержания локального термодинамического равновесия требуется высокая частота нормальных столкновений фононов). В силу этих соображений наиболее подходящими для наблюдения второго звука оказываются твердый гелий и фторид натрия. Экспериментально установлено, что в обоих кристаллах распространение теплоьих импульсов действительно происходит со скоростью, предсказываемой волновым уравнением для второго звука, а не осуществляется путем диффузии, что имело бы место при обычной теплопроводности ). Предсказание и обнаружение вюрого звука стало одним из крупных успехов теории колебаний решетки. [c.135]

Согласно принципу Паули, два электрона не могут находиться в одном атоме в одинаковых квантовых состояниях (т. е. обладать четырьмя одинаковыми квантовыми числами). Этот принцип был распространен впоследствии на совокупность электронов в молекуле, а Ферми [27] ч Дсграк [28 применили его к случаю идеализированного электронного газа. Следствием этого явился вывод, что совокупность свободных частиц, подчиняющихся статистике Ферми — Дирака, должна обладать некоторой нулевой кинетической энергией. Верхний предел величины импульса определяется просто линейной плотностью частиц, т. е. p ai . (ср. с соотношением Де- [c.158]

При дальнейших расчетах необходимо принять во внимание, что упругие свойства газа зависят от температуры. При быстром сжатии газа выделяется тепло, которое не успевает распространиться в соседние объемы. Так как при повышении температуры сжимаемость газа уменьшается, т. е. AplAp возрастает, то это приводит к увеличению скорости распространения импульса по сравнению с той, которая имела бы место при неизменной температуре. Сжатие газа без отвода тепла носит название адиабатического сжатия. При адиабатическом сжатии вместо закона Бойля —Мариотта, который справедлив при неизменной температуре (изотермическое сжаТие), связь между объемом и давлением дается соотношением [c.579]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...