Тепловые колебания поверхностных

Атомная динамика П. Для характеристики тепловых колебаний поверхностных атомов на языке квази-частиц вводится понятие поверхностных фононов, отличающихся от объёмных фононов законом дисперсии (их частоты могут, напр., попадать в зоны, запрещённые для объёмных фононов см. Колебания кристаллической решётки). По температурной зависимости интенсивности рассеянных пучков при дифракции медленных электронов найдено, что среднеквадратичная амплитуда тепловых колебаний поверхностных атомов на границе твёрдое тело — вакуум примерно в 1,5—2 раза превышает объёмное значение. [c.654]

Тепловые колебания поверхностных атомов. Поскольку поверхность является основным дефектом трехмерной кристаллической решетки, ее колебательный спектр должен отличаться от объемного. Еще в 1885 г. Рэлей, рассматривая твердое тело как сплошную среду, предсказал возникновение упругих волн на границе полубесконечного кристалла с вакуумом, быстро затухающих на глубине в 1—2 длины волны (волны Рэлея). Существование поверхностных упругих волн в ультра- и гиперзвуковом диапазоне не только доказано экспериментально, они широко используются в акустоэлектронике. [c.157]

Бурное развитие экспериментальных исследований структуры атомарно-чистых поверхностей явилось стимулом для разработки динамической теории тепловых колебаний поверхностных атомов. К этому времени уже была создана динамическая теория трехмерных кристаллических решеток и была установлена в гармоническом при- [c.157]

Тамма состояния 77-78 Таммана температура 162 Тепловое расширение поверхности 161 Тепловые колебания поверхностных атомов 157-159 Теплопроводность поверхности 161 Темп захвата носителей заряда 88, 91, 95, 98 [c.282]

Колебание поверхностной плотности теплового потока на поверхности тела находим из уравнения (31.39) при л = 0 [c.382]

При т = — 2/8 sin (л/4 — 2лт/г) = 1 и поверхностная плотность теплового потока имеет максимальное значение. Амплитуда колебаний поверхностной плотности теплового потока на поверхности тела в этом случае [c.382]

Образование двойного электрического слоя. При растворении поверхностный атом металла покидает кристаллическую решетку. Покинуть кристаллическую решетку может лишь тот атом, который в процессе тепловых колебаний имеет энергию, превышающую 0,25 энергии разрываемых связей. Атом, покинувший кристаллическую решетку и перешедший в коррозионную среду, будет гидратирован только в том случае, если он ионизируется. После ионизации происходит процесс гидратации, и только в этом случе исключается немедленное возвращение иона в кристаллическую решетку. В случае присоединения в процессе гидратации к двухвалентному иону двух молекул воды энергия иона снизится на 330 кДж (80 ккал). [c.8]

М. Фольмер в своих работах по теории лиофильных коллоидов высказал предположение о том, что если поверхностное натяжение на границе двух жидкостей, мало растворимых друг в друге, понижено очень сильно, то такие жидкости могут самопроизвольно образовать тонкодисперсную эмульсию — термодинамически устойчивый коллоидный раствор [235]. Нами было показано, что аналогичное явление возможно и при очень сильном снижении свободной поверхностной энергии а на границе жидкости с твердым телом при этом, в отсутствие значительной истинной растворимости в данной среде, твердое тело может обнаружить склонность к самопроизвольному диспергированию на частицы коллоидных размеров lO" — —10" см, т. е. порядка размеров микроблоков структуры [107] энергия тепловых колебаний блоков способствует при этом их отщеплению с поверхности тела и переходу в коллоидный раствор. Развитие данных представлений показывает, что при [c.231]

Простейшим видом несовершенства являются заряженные центры, хаотически расположенные на поверхности кристалла. Этот случай описан в п. 1. В п. 2 мы рассмотрим поверхностное рассеяние на тепловых колебаниях. В п. 3 мы рассмотрим влияние неровностей, размеры которых больше межатомных расстояний. Конечной целью таких теорий является расчет Для этого необходим метод расчета типа формулы (6.13). [c.120]

Анизотропия кристаллов усложняет также законы отражения и преломления акустич. волн на границах раздела сред падающая волна при отражении и преломлении может расщепляться на неск. волн разных типов, в т. ч, и поверхностных. Пространственная дисперсия, обусловленная периодичностью крист, решётки, приводит к вращению плоскости поляризации сдвиговых волн (т, н. акустическая активность). Затухание звука в кристаллах определяется его рассеянием на микродефектах и дислокациях, поглощением вследствие вз-ствия упругой волны с тепловыми колебаниями крист, решётки — фононами, поглощением, обусловленным термоупругими и тепловыми эффектами. В металлах и ПП существует специфич. вид поглощения звука вследствие вз-ствия УЗ с эл-нами проводимости (см. Акустоэлектронное взаимодействие), а в ферромагнетиках и сегнетоэлектриках дополнит. поглощение связано с доменными процессами. [c.323]

Перейдем к исследованию поверхностных плотностей тепловых потоков в стенке при простых гармонических колебаниях температуры. [c.382]

Резкие колебания температуры обогреваемых труб вследствие переменных условий их внутреннего 0 Хлаждения (скачкообразные изменения коэффициента теплоотдачи от стенки к среде, быстрое изменение температуры среды, а также сильные и частые колебания теплового потока) могут вызвать разрушение поверхностных окисных пленок и появление усталостных трещин в стенках, [c.26]

Поверхностная закалка при нагреве лазером. Лазеры —эго генераторы света (квантовые генераторы оптического диапазона). В основу их работы положено усиление электромагнитных колебаний с помощью индукционного излучения атомов (молекул). Лазерное излучение монохроматично, распространяется очень узким пучком и характеризуется чрезвычайно высокой концентрацией энергии. Для промышленных целей применяют наиболее часто СОг-лазеры непрерывно-волнового типа мощностью 0,5— 5 кВт. Применение лазеров для тер.миче.ской обработки основано на трансформации световой энергии в тепловую. [c.225]

Механическая энергия, рассеянная в микроскопических частицах массы поверхностного слоя, является причиной возникновения упругих колебаний (акустических явлений) и распространения пластических волн напряжений. При распространении в массах трущихся тел упругих и пластических волн напряжений возникает внутреннее трение, вследствие чего рассеянная энергия в микроскопических частицах массы поверхностного слоя с течением времени превращается в тепловую энергию этих частиц. [c.26]

В микрообъеме поверхностного слоя происходит колебание температуры при любом режиме, в то же время как в глубинных слоях при стационарном тепловом режиме температура (по времени) сохраняется неизменной. [c.70]

Как показывают исследования, субмикроскопические и микроскопические частицы материала поверхностного слоя подвержены высокочастотным температурным колебаниям и находятся в нестационарном тепловом состоянии. Температура поверхностного слоя может быть выражена уравнением, из которого видно, что градиент температуры в субмикроскопических и микроскопических частицах поверхностного слоя является величиной переменной не только по абсолютной величине, но и по знаку. [c.117]

Гипотезу о том, что белая полоса возникает в результате вторичной закалки, можно поставить под сомнение на основании того, что при трении в поверхностном слое распространяются температурные волны, а следовательно, высокочастотные колебания температуры устраняют возможность процесса вторичной закалки. При этом необходимо учесть (см. главу V), что тяжелонагруженные поверхности в процессе трения рассеивают тепловую энергию в основном непосредственно микрообъемами поверхностного слоя, что также говорит не в пользу указанной гипотезы. [c.123]

Этим уравнением определяют тепловое состояние поршня на всех его режимах работы (при пуске двигателя, выходе на режим, сбросе нагрузки и т. д.). При работе на установившемся режиме дизеля во всех точках поршня температура будет постоянной по времени, кроме поверхностных слоев со стороны камеры сгорания. Экспериментальными исследованиями, проведенными 40—50 лет назад [751, установлено, что амплитуды колебаний температуры в поверхностных слоях поршня не превышают 3—4 % от максимального значения и ими можно пренебречь. Исходя из этого допущения, а также принимая, что величины Я, и с материала от температуры не зависят, температурное по- ле поршня можно определять по уравнению Лапласа [c.64]

Циклические термические напряжения. При движении тепловоза с поездом с изменениями профиля пути, остановками в пути следования и т. п. меняется загрузка дизеля, что ведет к переменам в подводе тепла к поршню. Переменность тепловых потоков, передаваемых в поршень, возникает и в течение одного рабочего цикла дизеля за счет изменений температуры, давлений и скоростей газов в камере сгорания. Вследствие тепловой инерции поршня температуры его не могут изменяться одновременно во всех точках. Под действием колебаний температуры в течение рабочего цикла в поверхностных слоях стенки поршня возникают термические напряжения, которые можно условно назвать циклическими напряжениями высокой частоты, напряжения, возникающие на переходных режимах (от холостого хода до полной нагрузки и обратно),— напряжениями низкой частоты. [c.163]

В результате трения скольжения в поверхностном слое металла возникают тангенциальные упругие сдвиги, которые после выхода данного участка из зоны контакта переходят в состояние затухающих колебаний с преобразованием механической энергии в тепловую. Обычно в подшипниках допускаются и неболь- [c.284]

В процессе шлифования обрабатываемая поверхность подвергается локальному нагреву до температур, близких к критическим, так как изделие интенсивно охлаждается холодной эмульсией и происходит процесс вторичной закалки тонкого поверхностного слоя. Однако колебания интенсивности давления шлифовального круга и неоднородность структуры металла по периметру желоба ведет к неравномерному распределению как тепловых воздействий, так и эффектов, обусловленных явлениями пластической деформации. На фотографиях микроструктуры эти факторы выявляются в виде сильно разрыхленного и неравномерно распределенного по периметру желоба белого слоя, залегающего на глубине до 3—15 мк. Под этим слоем обычно располагается слой металла со структурой, близкой к основному металлу, но с несколько укрупненными карбидами. Слои, расположенные на некоторой глубине, нагреваются до температур, более низких, чем поверхностные, причем температура не превышает критической, а скорость охлаждения значительно [c.496]

Теплосодержание металла нарастает быстрее в начале нагрева при неподвижном пламени (у = 0). С повышением температуры теплосодержание, приближаясь к пределу Q p, характеризующему стационарное состояние процесса, нарастает все медленнее. Количество тепла, вводимое пламенем в металл за единицу времени, определяет эффективную тепловую мощность пламени. Пренебрегая поверхностной теплоотдачей изделия в окружающую среду, эффективную тепловую мощность пламени определяют по изменению теплосодержания за время нагрева На рис. 2 показано, что в процессе нагрева эффективная мощность пламени от уменьшается. Природа теплообмена между газовым пламенем и металлом обусловливает неравномерность изменения теплосодержания детали Qt и эффективной мощности В производственных условиях горелка передвигается прямолинейно (с поперечными колебаниями) и теплосодержание возрастает более равномерно, так как при перемещении пламя соприкасается непрерывно с новыми ненагретыми участками детали (рис. 3). Интенсивность теплообмена в каждой точке такого подвижного поля уже не изменяется. 14 [c.14]

Ангармонизм колебаний решетки является определяющим в таких явлениях, как тепловое расширение и теплопроводность, которые зависят от времени жизни фононов (=1—10 пс) и фонон-фононных взаимодействий. Все это относится и к поверхностным фазам. Согласно формуле (5.11) коэффициент теплового расширения [c.161]

Во всех опытах в трубе с кипящим металлом термопары регистрировали колебания температуры. В ряде опытов при низких плотностях теплового потока наблюдались заметные колебания как среднемассовой температуры, так и давления. О подобных колебаниях сообщается в литературе (автор приводит шесть ссылок на работы). .. Колебания температуры (зафиксированные поверхностными термопарами) достигали 83°С при плотностях теплового потока, не превышающих 790 кВт/ м . В некоторых случаях температура быстро увеличивалась до некоторого значения, а затем медленно (со скоростью 0,5 град/ с) возрастала до максимального значения. Затем она мгновенно падала до первоначального значения. Много раз это падение превышало первоначальное увеличение температуры и было на 28°С ниже исходного значения. .. Каждое мгновенное падение температуры сопровождалось всплеском давления и слышимым глухим ударом. Максимальное изменение среднемассовой температуры составляло... 39°С... [c.154]

Как показал А. П. Семенов [37 ], в воздушной среде контактное схватывание возможно в том случае, если напряжение сжатия настолько велико, что материал поверхностных слоев течет и поверхностные пленки разрываются. При меньших напряжениях происходит лишь схватывание пленок. В настоящее время вопросам контактного схватывания металлов посвящено большое количество исследований С. Б. Айнбиндера, который разработал метод холодной сварки металлов [3], [39]. Умштеттер [48] связывает схватывание металлов, их смачивание и взаимную растворимость с атомными константами, в частности, с частотой тепловых колебаний атомов. [c.11]

Интенсивность дифракционных рефлексов в ДМЭ пропорциональна квадрату числа упорядоченных поверхностных атомов. Тепловые колебания разупорядочивают поверхность и ослабляют интенсивность рефлексов. Как показали Дебай и Уолер, при высоких температурах (Г > 0д) для зеркального отражения интенсивность / ослабляется в ехр - (3 < >1 раз (фактор Дебая-Уолера). Таким образом [c.159]

Теплопроводность твердых тел определяется вкладом электронной Хэ решеточной Хреш составляющих. Для металлов Хэ Хреш > и X вычисляется в приближении свободных электронов по формуле Видемана-Франца. Решеточная компонента Хреш сложным образом зависит от температуры Т, проходя через максимум при температуре много ниже температуры Дебая (для Се при 20 К). Такой ход температурной зависимости обусловлен двумя конкурирующими процессами при низких температурах теплоемкость растет из-за увеличения концентрации тепловых фононов, при более высоких температурах Хреш падает в результате неупругих фонон-фононных взаимодействий (процессы переброса). В теории такие процессы описываются ангармоническим членом ух . Расчет показывает, что величина решеточной составляющей теплопроводности зависит не только от упругих констант решетки (Р), но и от ангармонизма колебаний поверхностных атомов (у) [c.161]

Рассеяние света на тепловых акустических колебаниях [1, 3, 4] в принципе ничем не отличается от рассеяния на когерентных звуковых волнах. Однако его математическое описание несколько более сложно, так как тепловые возбуждения обладают широким спектром частот и волновых векторов, в результате чего рассеяние происходит во всех направлениях. Так же, как и в случае когерентных световых волн, при рассеянии на тепловых колебаниях наблюдается смещение частот дифрагированного света. Это смещение впервые было предсказано Мандельштамом и Бриллюэном именно для рассеяния на звуковых волнах теплового происхождения, что и послужило причиной называть его мандельштам-брил-люэновским рассеянием (МБР), в отлщие от рассеяния на неподвижных неоднородностях — рэлеевского рассеяния, происходящего без сдвига частоты [1]. В экспериментах с жидкостями обычно наблюдаются две смещенные линии мандельштам-бриллюэновского рйссеяния стоксова линия, имеющая более низкую частоту по сравнению с частотой падающего света (см. также 2), и антистоксова линия, характеризующаяся более высокой частотой. Для твердых кристаллических тел как правило наблюдаются три стоксовы и три антистоксовы компоненты в соответствии с тремя типами акустических волн в кристалле — одной квазипродольной и двумя квазипоперечными. При наличии свободной поверхности в результате рассеяния на тепловых поверхностных волнах в спектре рассеянного света могут появиться и дополнительные линии. [c.346]

При теоретическом и экспериментальном исследовании температурных колебаний в прессформе установлено, что преобладающее количество теплоты переходит от отливки в прессформу непосредственно после запрессовки, к моменту удаления отливки ее температура сравнивается с температурой поверхности прессформы, а непосредственно с рабочей поверхности в окружающую среду отводится незначительное количество тепла. В соответствии с этими результатами для расчета температурных колебаний в поверхностном слое прессформы ее можно принять достаточно толстой пластиной (толщиной I), к одной из поверхностей которой периодически прикладывается мгновенный тепловой источник, а на другой поддерживается постоянная температура / а. Тогда температура t x, т) в поверхностном слое на расстоянии х от рабочей поверхности в любой момент времени т после очередной запрессовки (исключая продолжительность запрессовки и затвердевание отливки) определяется из дифференциального уравнения теплопроводности Фурье [c.184]

Во многих тепловых процессах происходит периодическое распространение тепла с последовательным нагреванием и охлаждением тел. Длительность периода теплового воздействия на тело бывает весьл1а различна. Например, в слое земли толщиною более 0,5 м приходится наблюдать годовые колебания температуры. При отоплении зданий печами продолжительность периода действия источника отопления чаще всего равна одним суткам. Суточный период колебания температуры отвечает также солнечному тепловому возде11Ствию на поверхностный слой земли и охлаждению этого слоя в ночное время. В поршневых двигателях внутреннего сгорания период теплового воздействия процесса сгорания топлива весьма мал и в быстроходных двигателях доходит до 1/50 сек. [c.241]

В результате происходящих во времени колебаний теплового потока от факела к трубам возникают изменения напряженного состояния в пленке оксидов и подоксидном слое металла. Колебания теплового потока могут быть вызваны изменениями нагрузки котла, пульсацией факела в процессе горения, колебаниями соотношения вода — топливо в допускаемых пределах и пр. Термические напряжения при возмущении со стороны факела имеют большие значения в поверхностных слоях, но быстро затухают по глубине. В первом приближении можно считать, что при резком возмущении они имеют существенную величину на глубине до 1 мм. Особенно они велики на границе раздела металл — оксид из-за различия в коэффициентах теплового расширения и плотностей. При окислении стали на ее поверхности образуется оксидная пленка, имеющая меньшую плотность по отношению к металлу, из которого она образовалась. Поэтому вследствие того, что она прочно сцеплена с металлом, пленка находится в сжатом состоянии, а металл в поверхностном слое растянут. При увеличении теплового потока в оксидной пленке возникают дополнительные напряжения сжатия, а при уменьшении потока эти напряжения снижаются. Пластичность оксидной пленки весьма невелика. Так, она разрушается в интервале температур 500—600° С при деформации на 0,65-0,85%. [c.221]

Одной из особенностей шлифования лентой является то, что в зависимости от технологических параметров лента работает в различных режимах. Могут создаваться различные условия для использования режущих свойств ее основного элемента — зерна. Оно может работать в условиях жестко закрепленного лезвийного инструмента или в режиме исключительной податливости и самоориентации. При ленточном шлифовании создаются более благоприятные условия работы для зерен. Они имеют возможность не только одинаково самоустанавливаться, но и нивелироваться по высоте и равномерно распределять между собой нагрузку. Кроме этого, вследствие постоянной подвижности зерен изменяются и условия для размещения и удаления стружки и шлама, а также засаливания. Благодаря большим зонам контакта инструмента с деталью, большему числу активно работающих зерен и отличию в условиях теплообмена здесь создается и совершенно иной тепловой режим по сравнению с обработкой шлифовальным кругом. В процессе обработки лентой изменяются расстояния %1ежду зернами, их ориентация, относительное и абсолютное удлинение ленты, ее толщина и ширина, частота собственных и вынужденных колебаний в поперечном направлении и вдоль оси роликов, условия теплообмена, удаления продуктов шлифования, адгезионного и диффузионного взаимодействия с обрабатываемым материалом. В результате создаются иные, чем при шлифовании кругом, условия резания, теплового и силового воздействия, формирования свойств поверхностного слоя обрабатываемого материала, происходит формирование остаточных напряжений растяжения меньшей величины, чем при шлифовании кругами. В итоге шли- [c.3]

Жидко сти характеризуются онределенньш объемом, мало изменяющимся при значительных изменениях давления, незаметным сопротивлением квазжстатическому сдвигу и наличие с поверхностного натяжения. Жидкости принимают форму сосуда под действием поверхностного натяжения достатбчйо малые количества ее принимают сферическую форму. Подвижность и текучесть жидкостей объясняются близким расположением молекул между собой (силн их взаимодействия значительно превышают внешние усилия) и особенностями теплового движения молекул (колебания вокруг положений равновесия и перескоки из одного положения равновесия в другое). [c.111]

Лифшиц и Розенцвейг показали, что зона поверхностных фононов попадает в запрещенную область между акустическими и оптическими ветвями объемных фононов и погружается в них. Образуются резонансные состояния, изменяющие фазу плоских волн нормальных колебаний решетки. Последующие расчеты Марадудина привели к выводу, что локальные моды частично неупорядоченной поверхности слабо связаны с "тепловой фононной баней" кристалла. Теория прямо указывает на возможность появления избытков энергии в поверхностных фазах. [c.162]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...