Экспериментальные методы исследования равновесий

Экспериментальные методы исследования равновесий [c.148]

Галилей первый установил, что сила есть причина изменения скорости, и предложил динамический способ определения силы. До Галилея тела рассматривались в состоянии равновесия, а силы измерялись статическим способом. Заслуги Галилея ценны еще и тем, что он впервые ввел в механику экспериментальные методы исследования. [c.6]

Гидромеханика пользуется в качестве основного метода исследований строгим математическим анализом. Вначале независимо, а затем параллельно гидромеханике развивалась гидравлика — прикладная инженерная наука о равновесии и движении жидкостей, основанная.преимущественно на экспериментальных данных и разрабатывающая приближенные методы расчета течений жидкости в трубах, каналах и реках. [c.5]

До Галилея силы, действующие на тела, рассматривали только в состоянии равновесия тел и измеряли действие сил статическими методами (рычаг, весы). Галилей указал, что сила есть причина изменения скорости, и тем самым установил динамический метод сравнения действия сил. Исследования Галилея в области механики важны не только теми результатами, которые ему удалось получить, но и последовательным введением в механику экспериментального метода. [c.60]

Термодинамические функции можно определять либо путем экспериментальных исследований равновесий в некотором интервале температур и давлений, либо расчетными методами статистической термодинамики, если известны молекулярные постоянные всех продуктов рассматриваемой реакции. [c.207]

При исследовании гидравлических явлений и расчетах в гидравлике применяются аналитический и экспериментальный методы. В аналитическом методе применяют уравнения механики и получают уравнения движения и равновесия жидкости, устанавливающие зависимости между кинематическими и динамическими характеристиками движущейся жидкости. Ввиду сложности строения жидкостей аналитические исследования проводятся для модельных жидкостей, облегчающих применение уравнений механики. Например, применяется модель невязкой жидкости, которая в отличие от всех имеющихся в природе и в технике жидкостей лишена свойства вязкости. [c.9]

Для уточнения расчетных данных проведено экспериментальное исследование фазовых равновесий в указанной системе в интервале давлений 1000—4500 МН/м с применением цилиндрической камеры высокого давления [26]. Для проведения экспериментов были выплавлены сплавы с содержанием кремния 1,5 5 13 30 40 и 95% (ат.), которые приготовляли методом бестигельной плавки во взвешенном состоянии. [c.18]

Здесь следует упомянуть статьи Лоренца и сотрудников [212— 243], относящиеся к периоду 1923—30 гг. Лоренц неоднократно делал обобщения как теоретических выводов, так и экспериментальных данных. Почти все его исследования касаются равновесий между жидкими сплавами и галогенидами. Хотя эти системы и не представляют непосредственного практического интереса, они могут иллюстрировать общие методы подхода к задаче. [c.150]

Табличным данным предпослано введение, в первом разделе которого изложены методы экспериментального определения теплот смешения второй раздел посвящен обзору и систематизации имеющихся данных с целью облегчить ориентировку и способствовать более целеустремленному исследованию теплот смешения в будущем в третьем разделе показаны пути применения данных о теплотах смешения для решения некоторых вопросов, касающихся влияния температуры на равновесия гетерогенных систем. [c.4]

В монографии развит метод сингулярных интегральных уравнений двухмерных задач теории упругости для тел с трещинами применительно к областям усложненной геометрии. Разработаны алгоритмы численного решения интегральных уравнений в случае гладких и кусочно-гладких контуров интегрирования и изучено распределение напряжений и смещений вблизи угловых точек границы области Решены задачи об упругом и упругопластическом равновесии однородных и кусочно-однородных конечных кольцевых областей с трещинами при локализации зон пластичности вдоль прямолинейных отрезков. Разработаны опытные образцы для экспериментального исследования трещиностойкости материалов. [c.2]

Другим важным аспектом, во многом определяющим физико-химические свойства вещества, является фазовый состав, поэтому изучение условий фазового равновесия, фазовых превращений и фазового состава необходимо для понимания свойств кристаллических твердых тел. Наиболее общим методом изучения условий равновесия и фазовых переходов со времени классического исследования Гиббса остается термодинамика в настоящем пособии дан вывод основных типов диаграмм равновесных состояний бинарных систем, проведена классификация фазовых превращений в твердом состоянии. Теоретические выводы проиллюстрированы, по возможности, экспериментальными данными. [c.6]

Методы решения диффузионных задач многообразны в зависимости от конкретных условий исследовательской практики. Они подробно изложены в работе [18] и относятся в основном объемным изменениям в структуре металлов и сплавов. Исследования диффузионных процессов при трении связаны со значительными экспериментальными и теоретическими трудностями. Последние обусловлены тем обстоятельством, что структура металлических систем формируется в результате сложной совокупности процессов, происходящих при трении и вызванных высоким уровнем напряжений, влиянием окружающей среды (см. гл. 4), значительными объемными и поверхностными температурами и температурными градиентами. Многочисленные экспериментальные данные показывают, что процессы структурных изменений при трении локализуются в тонких поверхностных слоях, и активная зона может быть отнесена к тонкопленочным объектам. Масштабный эффект сопровождается многообразием отклонений физических и физико-химических свойств системы от монолитного состояния для сплавов наиболее характерной особенностью является значительное изменение пределов растворимости. Кроме того, структура поверхностей трения является диссипативной, т. е. образующейся и поддерживаемой в нелинейной системе с большим числом степеней свободы с помощью внешнего источника энергии [71, 109]. Вторичная структура (диссипативная структура, формирующаяся при трении) — результат неустойчивости, образуется вследствие флуктуаций мерой скорости ее образования является производство избыточной энтропии. Структура поверхности трения — это новое состояние вещества вдали от равновесия и неустойчивости, порожденное потоком свободной энергии и приводящее к новым типам организации материи за [c.139]

Исследования в области равновесия и условии развития трещин с привлечением методов теории упругости и пластичности, экспериментальных средств измерения полей деформаций в их окрестности позволили описать ряд закономерностей о роли напрягаемых объемов, остаточной напряженности, условий нагружения и деформирования, концентрации напряжений и объемности напряженного состояния на условия квазихрупкого и хрупкого разрушений. На этой основе были введены и объяснены представления о критическом размере трещины или исходного дефекта, о критических размерах напрягаемых объемов, об энергии упруго-пластической деформации, необходимой для образования свободных поверхностей трещипы и о вязкости разрушения, о связи скорости протекания процесса разрушения в связи с повышенными энергиями упругой напряженности и неоднородностью ее полей. [c.517]

Несмотря на интерес к этому вопросу, до сих пор не был10 книги, целиком посвященной экспериментальным методам построения диаграмм равновесия металлических систем. В книге мы попытались восполнить этот пробел. Считая полезным в ходе изложения обращаться к теории вопроса, мы дали общую теорию бинарных спл1авов в главах 1, 2, и 3 и тройных систем в главах 29 и 30. В остальном книга почти целиком посвящена рассмотрению экспериментальных методов исследования. В главах 4— 9 рассматриваются общие методы, а в частях III—V описано определение ликвидуса, солидуса и кривых растворимости в твердом состоянии для бинарных систем. [c.5]

С. Воюцким [13], получает в настоящее время все более широкое признание. Эта теория хорошо согласуется с результатами экспериментальных исследований и, пожалуй, наиболее полно объясняет механизм, адгезии полимеров к металлам. В соответствии с диффузионной теорией адгезии формирование контакта между адгезивом и субстратом не ограничивается адсорбцией молекул полимера, поскольку система покрытие — субстрат претерпевает более глубокие изменения. Причиной этих изменений является диффузия. Движущей силой диффузии служит разность термодинамических потенциалов. Система покрытие— субстрат стремится к термодинамическому равновесию, что становится возможным благодаря тепловому движению атомов и молекул. В конечном счете диффузионные процессы могут привести к исчислению границы раздела фаз. Современные экспериментальные методы исследования, например исследования при помощи меченых атомов, дают возможность не только наблюдать за кинетикой процесса диффузии, но и подтвердить диффузионную теорию адгезии. [c.39]

Для решения задач М. широко пользуются всевозможными математич. методами, многие из к рых обязаны М. самим своим возникновением и развитием. Изучение всех перечисленных выше разделов с помощью соответствующих математич. методов, а также рассмотрение основных законов и принципов, включая вариационные принципы механики, и вытекающих из этих законов и принципов ур-ний и теорем, составляет содержание т. н. теоретич. М. К те0рс1тич. М. относят, в частности, исследование устойчивости равновесия и устойчивости движения, а также механику тел переменной массы. Важное место в М., особенно Б М. сплошных сред, занимают экспериментальные исследования, проводимые с помощью разнообразных механич., оптич., электрич. и др. физич. методов и приборов (см., напр.. Аэродинамический тгсперимент, Оптический метод исследования напряжений). [c.210]

Пример 8.5. Несмотря на то, что допущение аддитивности [уравнение (8.9.10)] часто является хорошей аппроксимацией, для сильно неидеальных смесей могут иметь место значительные расхождения между результатами расчетов и экспериментальными данными по равновесию в многокомпонентных смесях. Однако такие расхождения существенны только тогда, когда они превышают неопределенность экспериментальных данных. Для обнаружения существенных отклонений необходимы данные высокой точности, а такие данные встречаются редко, особенно для тройных систем для четырехкомпонентных систем и систем более высоких порядков их практически не существует. Для иллюстрации этого положения рассмотрим тройную систему хлороформ—этанол—гептан при 50 °С, исследованную Эбботтом и др. [1 ]. Сначала были получены очень точные данные для трех бинарных систем. Эти данные обработали по методу Баркера также, как это делали Эбботт и Ван-Несс [2 ] и другие исследователи [66]. Существенной чертой этого метода является то, что в нем используются только данные Р — х (при постоянной температуре) и не используются данные по составу пара у. [c.293]

Построение полных диаграмм состояния даже в случае относительно простых тройных систем требует выполнения сложного и трудоемкого эксперимента. Трудности особенно велики при изучении тугоплавких систем, когда температуры плавления сплавов достигают 3000° С и более. Из-за методических трудностей динамические методы (ДТА, изучение зависимостей температура — свойство) выше 2000° С используются сравнительно мало. В то же время, как оказалось, для углеродсодержащих систем (в частности, с молибденом и вольфрамом), как и для металлических, характерны быстропротекающиевысокотемпературные превращения типа мар-тенситных. В этом случае использование метода отжига и закалок для исследования фазовых равновесий при высоких температурах малоэффективно. С другой стороны, даже после длительных отжигов при относительно невысоких температурах (< 1500° С) часто в сплавах не наблюдается состояния термодинамического равновесия. Для правильной интерпретации экспериментальных данных, учитывая столь сложное поведение сплавов, особенно важно знание общих закономерностей взаимодействия компонентов в рассматриваемых системах. Поэтому, наряду с обстоятельными многолетними исследованиями с целью построения полных диаграмм состояния [1, 9, 121, целесообразно выполнять работы, цель которых — сравнительное исследование немногих сплавов многих систем в идентичных условиях, выявление на этой основе общих черт в поведении систем-аналогов [3, 12] и использование полученных результатов при оценке собственных экспериментальных и литературных данных и при планировании новых исследований [4]. [c.161]

Выполненное впоследствии экспериментальное исследование [7] во всем интервале концентраций методами дифференциального термического и металлографического анализов позволило установить, что в сплавах, содержащих от 4 до 45 % (ат.) Си, имеет место монотектическое равновесие при температуре 1767 8 °С и концентрации 18,8 % (ат.) Си (рис. 53). Содержание примесей в исследованных сплавах не превышает % (по массе) Fe, Ni, Si — 0,001 Mn — 0,01 О — 0,002 N — 0,0005 С — 0,005. Область расслоения двух жидкостей Ж, и Ж2 простирается от 18,8 до 45 % (ат.) Си в узком интервале температур, верхняя граница которого не пренытттп ет 1900 °С. Результаты термодинамического исследования сплавов данной системы, приведенные в работах [8—10], также свидетельствуют о наличии области несмешиваемости в жидком состоянии. Полученные результаты не противоречат данным по активности, указанным в работе [5], где подтверждается существование двухфазной области Ж + (Сг) в интервале концентраций 42—97 % (ат.) Сг при температуре 1550 °С. Температура эвтектической реакции Ж (Си) + (Сг), равная 1076,6 °С, и концентрация Си в эвтектике, составляющая 98,44 % (ат.), приняты на рис. 53 по данным работы [11] [c.113]

Сейчас мы убедимся, что статистическая механика заполняет этот пробел. Метод канонического распределения дает нам модель системы, находящейся в тепловом равновесии, и позволяет выразить все термодинамические величины через величины, характеризующие микроскопические свойства молекул. Справедливость такой модели убедительно подтверждается сопоставлением с экспериментальными результатами. Статистическая механика позволяет решать проблемы двоякого ряда. С одной стороны, она позволяет находить термодинамические параметры исходя из микроскопической механики (например, анергетических уровней молекул, определяемых спектроскопическими методами). С другой стороны, Она позволяет определять микроскопические свойства (например, природу межмолекулярных взаимодействий) исходя из результатов измерений макроскопических термодинамических параметров. Наконец, последнее, но не самое маловажное обстоятельство статистическая механика позволяет исследовать пределы применимости классической термодинамики, а также раздвинуть гранихщ исследований макроскопических свойств вещества и распространить ИХ на такие условия, при которых термодинамика заведомо непригодна. [c.143]

Кроме того, за последние несколько лет была значительно усо вершенствована экспериментальная техника и накоплено много важных экспериментальных данных, что также обогатило интересующую нас область новыми фактами. Исследование критических явлений сопряжено со значительными трудностями. Для проблемы перехода газ — жидкость основной метод состоит в точном измерении давления, плотности и температуры (получение уравнения состояния), а также удельной теплоемкости. Оказывается, что поведение типа степенного закона, позволяющее определить критические показатели, имеет место лишь очень близко от критической точки, скажем при 0 < 10" . Даже определение критических параметров Т , Ро с с точностью, удовлетворяющей потребностям эксперимента, сопряжено с чрезвычайно большими трудностями. Поэтому требуется очень точное определение температуры (погрешность АТ/Тс не выше 10" ). Кроме того, благодаря большой теплоемкости су теоретически расходится) время установления равновесия в системе очень велико (порядка дней). Большое значение сжимаемости также создает серьезные проблемы влияние гравитации на систему становится очень сильным, она создает градиент плотности, который должен быть очень точно учтен. Весьма важные для магнитных систем экспериментальные измерения намагниченности и восприимчивости и проведение экспериментов по рассеянию нейтронов также сопряжены с весьма существенными трудностями их преодоление требует большого искусства и тщательности. Мы не можем вдаваться здесь в подробности и рекомендуем читателю обратиться к оригинальным работам и обзорам. [c.357]

Исследование структуры конденсированной среды и ее превращений занимает одно из центральных мест в современном материаловедении, экспериментальной и теоретической физике (см. [16], [67-75]). Значительное продвижение в этом направлении было достигнуто благодаря использованию представлений о перестройке кристаллической структуры как о фазовом превращении, наблюдающемся в магнетиках, сегнетоэлек-триках, сверхпроводниках и т.д. [76-81]. В последнее время большое внимание привлекают превращения в системах типа спиновых и структурных стекол, которые значительно удалены от состояния равновесия [82-85]. Их исследование требует использования методов статистической физики, основанных на неэргодической теории, картине фазового пространства с ультраметрической топологией и т. п. [66, 86, 87]. Есть основания полагать, что указанные особенности должны проявляться не только в аморфном состоянии, но и во всех системах, значительно удаленных от термодинамического равновесия [58]. [c.112]

При решении инженерных задан поляризационно-оптическим методом, например, таких, как определение усилий в сечениях элементов машин и конструкций, оценка усталостной прочности и т. ц., имеется необходимость в определении величин напряжений не только на новерхности элемента, но и по его сечениям. Фундаментальным методом разделения напряжений в точках объема модели элемента является метод В. М. Краснова. Этим методом нормальные напряжения в точке находят по их разностям, полученным из поляризационно-оптических исследований модели, и одному из нормальных, напряжений, которое определяют интегрированием соответствующего уравнения равновесия при известных из измерений на модели величинах касательных напряжений. Метод В. ]У1. Краснова является унидерсальным, но требует выполнения большого объема экспериментальных исследований. Поэтому в частных случаях, когда на основании предварительного рассмотрения напряженного состояния элемента известны качественные (и некоторые количественные) зависимости напряжений от граничных условий задачи, применение этого метода не всегда целесообразно. В таких случаях разделение напряжений в точках объема модели выполняется или способами, в которых используются определяемые экспериментальным путем величины (поперечные деформации, сум ма нормальных напряжений), или способами, основанными на других зависимостях теории упругости [c.53]

В гл. 1,2 приводятся первоначальные сведения о кавитации и методах ее изучения, а также классифицируются основные типы кавитационных течений. В гл. 3 систематически излагаются результаты исследований условий возникновения кавитации и связанные с ними вопросы о прочности жидкости на разрыв, гипотезы о природе ядер кавитации, их равновесии и устойчивости. В гл. 4, 5 рассматривается механика нестационарных каверн, т. е. вопросы роста и схлопывания пузырьков, образующихся из кавитационных ядер, и развитых кавитационных течений, в том числе следов и суперкаверн. Очень важно, что изложение экспериментального материала, как правило, сопро- [c.6]

Термическую устойчивость селеноводорода и теллу-роводорода исследовали Г. П. Устюгов и Е. Н. Вигдоро-вич [45]. В работе был исследован молекулярный состав пара в системах 5е — Иг и Те—Нг статическим методом. Экспериментально была определена плотность газовой смеси селена, селеноводорода и водорода, находящихся в равновесии. Затем было рассчитано парциальное давление компонентов смеси и константы равновесия реакции диссоциации соответствующих соединений. [c.88]

Перейдем теперь к рассмотрению менее изученного класса жидкостей с высоким удельным электрическим сопротивлением. Чистый селен изучали в течение долгого времени. По сравнению с другими жидкими полупроводниками молекулярная структура селена хорошо изучена. Жидкая сера очень похожа на жидкий селен, и было показано, что обе эти жидкости состоят из смеси цепных молекул и восьмичленных колец (а возможно и больших колец). Концентрация колец увеличивается с понижением температуры, и имеется критическая температура, ниже которой существуют только кольцевые молекулы. Критическая температура экспериментально наблюдалась только для жидкой серы для селена расчетное значение этой температуры лежит ниже точки затвердевания. Теория равновесия связей для этих жидкостей разработана очень хорошо [78, 104], и эта теория является прототипом теории для сплавов Т1—Те, описанной в гл. 7, 3. Для настоящего обсуждения достаточно отметить, что средняя длина цепи уменьшается с температурой, а концентрация разрушенных связей описывается с помощью константы равновесия с энергией активации Еа, которая была определена различными способами. Эйзенберг и Тобольски [78] на основе данных по вязкости оценили d = 0,54 эВ. Разорванные связи являются парамагнитными центрами, и определение их концентрации в зависимости от температуры методом электронного спинового резонанса дало значение < = 0,63 эВ [158] исследование магнитной восприимчивости [175] привело к значению Еа==0,87 эВ. [c.210]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...