Колебательная температура

Параметр неравновесности характеризует отклонение состояния среды от равновесного и в каждой конкретной задаче выбирается отдельно. В качестве параметра неравновесности может быть взята колебательная температура, относительные концентрации веществ и т. п. Параметр неравновесности всегда можно выбрать так, чтобы выполнялось равенство [c.43]

Вводя характеристическую колебательную температуру [c.231]

Заметим, что, поскольку характерные частоты молекулярных колебаний порядка (Ю —10 ) с, характеристические колебательные температуры для разных газов лежат в пределах (10 —Ю ) К, т. е. при комнатных температурах колебания практически заморожены и вносят лишь весьма малый вклад в теплоемкость. Поэтому для температур, лежащих в пределах Тг< Т< Тц, теплоемкость газов приближенно рассчитывают по формуле [c.232]

Данный процесс приводит к релаксации всех возбужденных молекул в состояние (О, О, 1). Действительно, благодаря этому процессу сразу достигается термализация колебательной энергии между состоянием (О, О, 1) и верхними колебательными состояниями, и колебательную систему можно характеризовать колебательной температурой Т. Заметим, что наиболее вероятным является столкновение возбужденной и невозбужденной молекулы, поскольку большинство молекул СОг в газовой смеси все же находятся в основном состоянии. [c.363]

Вероятность этих двух процессов очень большая, поскольку АЕ и АЕ много меньше кТ. Следовательно, населенности трех уровней 10 0, 02°0 и 01 О достигают теплового равновесия за очень короткое время. Это равносильно утверждению, что населенности этих уровней можно описать колебательной температурой Т2. В общем случае температура Гг отличается от Г]. Поэтому нам остается найти скорость релаксации с уровня 01 О на основное состояние 00 0. Если бы она была небольшой, то это вызвало бы накопление молекул на уровне 01 О во время генерации лазера, а затем накопление населенности на уровнях 10 0 и 02 0, поскольку уровень 01 О находится с последними в тепловом равновесии. Таким образом, произошло бы замедление процесса релаксации всех трех уровней, т. е. в общем процессе релаксации переход 01 0 00 0 представлял бы собой узкое место . В связи с этим важно изучить вопрос о времени жизни уровня 01 0. Заметим, что, поскольку переход 01 0 00 0 обладает наименьшей энергией среди всех молекул, присутствующих в разряде, релаксация с уровня 01 О может происходить только путем передачи этой энергии в энергию поступательного движения сталкивающихся частиц (VT-релаксация). Из теории столкновений нам известно, что энергия с большей вероятностью передается более легким атомам, т. е. в нашем случае гелию. Это означает, что время жизни уровня снова определяется выражением типа (6.7), причем коэффициент а, для Не много больше, чем для остальных частиц. При тех же парциальных давлениях, что и в рассмотренном выше примере, время жизни составляет около 20 МКС. Из только что проведенного обсуждения следует, что это же значение времени жизни имеет и нижний лазерный уровень. За счет того, что время жизни верхнего лазерного состояния намного больше, населенность будет накапливаться на верхнем лазерном уровне и условие непрерывной генерации также выполняется. Заметим, что наличие гелия приводит и к другому важному эффекту за счет своей высокой теплопроводности гелий способствует поддержанию низкой температуры СО2 [c.364]

Показано, что эффект инверсии населенностей и усиления излучения имеет место при обтекании затупленных тел (в частности, между уровнями 00°1 — 10°0 молекул Oj), а также в одномерных нестационарных течениях газа с плоскими, цилиндрическими и сферическими волнами [4]. Поскольку в рассматриваемой модели газа состояние активной среды полностью определено конечным числом макроскопических параметров, т. е. плотностью п, скоростью F, поступательно-вращательной Т и колебательными температурами различных мод колебаний Ti i — 2, 3 соответственно для симметричной, деформационной и антисимметричной моды), инверсия населенностей квантовых уровней может быть непосредственно определена из равновесной ф ункции распределения, которая имеет следующий вид [c.106]

Сравнивая полученные в результате численного расчета температурные распределения вдоль оси сопла, можно отметить, что температуры симметричной и деформационной колебательных мод молекулы СО2 при наличии кислорода располагаются выше соответствующих температур при отсутствии О2 в потоке. Колебательные температуры асимметричной моды СО2 и азота при наличии в потоке кислорода быстрее стремятся к поступательной температуре. [c.107]

Как показали расчеты, колебательная температура кислорода выше колебательной температуры азота и колебательных температур СО2. Такое поведение колебательных температур Og и Ng объясняется тем, что дезактивация колебаний азота происходит главным образом за счет квазирезонансного очень эффективного обмена с асимметричными колебаниями СО2, а дезактивация колебаний кислорода осуществляется за счет обменных реакций с N3, Og и Н2О, которые, как показал анализ, менее эффективны. Дезактивация же колебаний молекул N2 и Oj в среде собственного газа в данном случае мало эффективна. [c.107]

Неучет реакции обмена (1) приводит к тому, что соответствующие значения колебательной температуры кислорода завышаются на 25%, а соответствующие значения коэффициента усиления слабого сигнала для перехода (00°1 — 10°0) — на 10%. [c.107]

Определение колебательной температуры [c.422]

Полосатые спектры излучения молекул позволяют определить температуру пламени, соответствующую энергии колебательного (вибрационного) движения атомов в молекуле. Для этой цели находится либо отклонение интенсивностей вблизи максимумов двух полос, либо отношение их полных интенсивностей. Так как интенсивность полос колебательной структуры описывается уравнением, аналогичным (12.8), то колебательная температура определяется как котангенс угла наклона прямой, построенной в полулогарифмическом масштабе по измеренному отношению интенсивностей каждой пары полос. [c.422]

Измерение интенсивностей полос не требует спектральной аппаратуры большой разрешающей способности, что существенно упрощает технику эксперимента. Однако при недостаточно тщательном выборе спектральных областей результат измерений может оказаться искаженным наложением линий тонкой структуры. Наилучшие результаты измерений колебательных температур получаются при использовании полос излучения двухатомных молекул, например ОН. [c.422]

Естественно определить характеристическую колебательную температуру нормальной моды к следующим образом [c.181]

Для того чтобы сравнить длительность колебательной релаксации Tj в типичном сопле [10] с характерной газодинамической продолжительностью Тг по рассчитанным без учета колебательной релаксации параметрам газовой смеси в сопле (продукты сгорания углеводородного топлива), были проведены расчеты периодов колебательной релаксации в разных точках сопла. В результате расчетов установлено, что (как показано на рисунке) для некоторых компонент смеси (СОг, СО) продолжительность колебательной релаксации оказывается сравнимой с характерной длительностью потока еще внутри сопла таким образом, возможно замораживание колебательных температур в сопле и струе при значениях, существенно превышающих значение поступательной температуры на выходе из сопла. [c.373]

Рассмотрена колебательная релаксация в продуктах сгорания углеводородного топлива, объясняющая некоторые явления, происходящие в соплах и сверхзвуковых струях. Результаты расчетов продолжительности колебательной релаксации в разных точках сопла показали, что возможно замораживание колебательных температур в сопле и струе при значениях, существенно превышающих температуру на выходе из сопла. Библиографий 10. Иллюстраций 1. [c.406]

Рассмотрим сначала, как влияет учет возбуждения колебаний за ударной волной на характер протекания химических реакций и изменение параметров газа. На рис. 2, а показано распределение колебательных температур (Т , г = 1 — б - линии 1-6), а также поступательной температуры, давления и числа Маха (линии 7-9), а также [c.97]

Закон равнораспределения энергии. Квантовый гармонический осциллятор, формула для колебательной энергии в равновесии. Две независимые локально равновесные подсистемы поступательно-вращательная и колебательная. Колебательная температура уравнение для производства энтропии скорость колебательной релаксации. Полная система уравнений движения невязкого однородного двухатомного газа с колебательной релаксацией. [c.32]

Рассмотрим термодинамику второй подсистемы. Возможность такого подхода ко второй подсистеме основывается на том опытном факте, что если передача энергии от первой подсистемы ко второй подсистеме замедленна, то распределение уже поступившей энергии во второй подсистеме происходит очень быстро. Это позволяет вернуться к модели квантового гармонического осциллятора, полная колебательная энергия которого теперь уже определяется не общей температурой газа (как в полном равновесии), а колебательной энергией, даваемой как решение уравнения баланса частного вида энергии. Иначе говоря, можно ввести так называемую колебательную температуру [c.35]

Рассматриваются малые возмущения однородного равновесного состояния покоя, поэтому Туо — То, хотя возмущения колебательной температуры Ту отличаются от возмущений поступательной температуры Т. [c.51]

В качестве конкретной модели релаксации всюду ниже используется модель совершенного двухатомного газа с неравновесным возбуждением колебательных степеней свободы. В качестве релаксирующего параметра вместо средней колебательной энергии еу(Т у) используется колебательная температура согласно приближенной формуле [c.146]

Принципиально колебательная температура , которая не зависит от распределения вращательных уровней, могла бы быть получена суммированием по всем вращательным линиям от каждого колебательного перехода и последующей подстановкой полных интенсивностей в уравнение (6) или (8). Однако в спектрах, полученных на приборах с хорошей разрешающей способностью, это чрезвычайно трудно осуществить из-за громадного числа линий, интенсивности которых нужно суммировать трудности также возникают и при использовании спектрографов с низкой разрешающей способностью из-за перекрытия линий, относящихся к нескольким различным колебательным переходам. Для измерения температуры по спектрам СМ [9, 47, 48] и С2 [49—51] были использованы относительные интенсивности головных линий колебательных полос. Интенсивности колебательных полос йода, добавленного к горючей смеси, использовались [52] для определения относительных температур в двигателях внутреннего сгорания. [c.353]

Точки соответствуют колебательным уровням V =0, 1, 2 и 3 для нескольких линий ОН -2 —-Б) Колебательная температура определяется по наклону прямой [47]. [c.353]

Воль с сотрудниками 77] применили метод двух цветов для измерений температуры пламен, а впоследствии область его применения была распространена и на двигатели внутреннего сгорания [78]. Температура определялась из отношения интенсивностей двух полос спектра НгО в близкой инфракрасной области. При измерениях такого рода на самом деле измеряется вращательная или колебательная температура в зависимости от того, какие выбраны головные линии в полосах. [c.360]

Колебательные температуры для углеродных звезд, °К [c.402]

В кинетическом уравнении (6.11) для изменения числа молекул в 1-ш квантовом состоянии приняты во внимание только переходы, сопровождающиеся обменом энергией между поступательными и колебательными степенями свободы молекул. На самом деле при столкновениях молекул может происходить и обмен колебательными квантами, причем оказывается, что вероятность такого обмена гораздо больше, чем вероятность обмена между поступательной и колебательной энергиями [13]. Поэтому больцмановское распределение молекул по колебательным уровням в соответствии с общим запасом колебательной энергии газа устанавливается быстро. Можно сказать, что в неравновесной системе сначала устанавливается колебательная температура, а затем уже происходит выравнивание колебательной и поступательной температур [14]. [c.304]

Для исследованияс течений в пограничных слоях ГДЛ и химических лазерах необходимо знать коэффициенты переноса. Последние определяются аналогично [1] из решения соответствующих интегральных уравнений путем разложения функции распределения в ряды по многомерным полиномам. Получены выражения для коэффициентов вязкости и теплопроводности, причем им еется несколько различных коэффициентов теплопроводности из-за того, что разным модам колебаний соответствуют разные колебательные температуры. Подученные результаты применены к конкретным течениям многоатомных газов, в частности к течениям сжатия, для исследования эффекта инверсии населенностей в типичных лазерных смесях СОа -J- N2 -f HgO (Не) за сильной ударной волной и в энтропийном слое при обтекании клина [3]. [c.106]

Система кинетических уравнений решалась совместно с газодинамическими уравнениями, в результате чего находились все термогазодинамические характеристики потока, включая колебательную температуру кислорода и инверсию заселенностей молекулы СО2 между асимметричными и симметричными колебательными уровнями (00° 1—10°0). [c.107]

Колебательная релаксация в многоатомных газах и смесях газов рассмотрена в ряде работ [2, 6, 7] при условии, что возбуждаются только две колебательные степени свободы. Таким многоатомным газом, в частности, является углекислый газ СО2. При температурах Г<5000°К симметричная валентная степень свободы (частота колебаний з=7134Х ХЮ сек ) не возбуждена несимметричная валентная (vi = = 3855-10 ° сек ) и деформационная (v2 = 2000-10 ° се/с ) колебательные степени свободы случайно вырождены (vi 2v2). В связи с этим вырождением в СО2 наблюдаются два процесса простой обмен энергией между колебаниями V2 и поступательными степенями свободы и резонансный обмен энергией между колебаниями 2 и vj. Соответственно этому выведены [7] два уравнения релаксации колебательных энергий i и 2 и формулы для продолжительности релаксации тг (возбуждение 2-колебаний) и ti,2 (обмен энергией между V2- и vi-колебаниями), выражающие сложную зависимость продолжительности релаксации от поступательной температуры Т и колебательной температуры Т . [c.372]

Будем использовать для описания процессов колебательной релаксации модель локальных колебательных температур [11]. При этом каждому типу колебаний молекулы ставится в соответствие свой гармонический осциллятор. Поскольку скорость внутримодового УУ-обмена существенно больше скоростей междумодового УУ -обмена и УТ-релаксации, то в моде быстро устанавливается квазиравновесное больцмановское распределение с температурой, отличной от Т. [c.92]

При учете взаимного влияния химических превращений и процессов колебательного энергообмена в зоне индукции наблюдается значительное отличие колебательных температур ОП (Тб) и симметричной и асимметричной мод П2О (Т1, Т3). Обусловлено оно тем, что в реакции П2 + О —ОП + ОП образуются колебательно-возбужденные молекулы ОП Е = 5624К), а в реакции ОП + П2 П + П2О -колебательно-возбужденные молекулы П2О Е = 8053К). Поэтому в начале зоны индукции и наблюдается резкое увеличение Т1, Т2, Т3, Тб. Вследствие большой скорости УТ-релаксации Т2 очень быстро уменьшается. В то же время, так как моды г/1 и г/з связаны быстрым УУ -обменом с ОП (П20(г/1,1У3) + 0П(1/ = 0) П20(000) + 0П(1/ = 1)), Т1 и Тз уменьшаются значительно медленнее Т2. Поскольку Тб достигает 4500 К и сохраняется на длине 1 ж, то в принципе нетрудно провести экспериментальную проверку эффекта неравновесного возбуждения, измеряя интенсивность спонтанного излучения ОП на длине волны Л = 2.7 мкм. [c.98]

Па рис. 4 показано изменение колебательных температур T (г = 1 — б - линии 1-6), а также поступательной Т температуры, давления и числа Маха (линии 7-9) вдоль оси Ох при детонации смеси 2П2 + О2 с То = ЗООК, ро = 133Па, Мо = 8, /3 = 30° и T o (г 7 4) = То [c.99]

На фиг. 6 приведен график, с помощью которого определялась колебательная температура по линиям ОН в водородокислородном пламени. При этом использовались спектральные линии в очень узком интер- [c.353]

Аналогичные методы применяются для получения температур из компонент молекулярных полос поглощения. Соответствующие колебательные температуры, полученные Мак-Кел-лэром и Баскомом [45] для трех углеродных звезд из полос СК, СН и Сг, приведены в табл. 10. Таким же образом из вырожденных СК-полос, обладающих резкими линиями, Мак-Келлэр [44] получил вращательную температуру для межзвездного пространства, равную 2,3° К. [c.402]

В неравновесном состоянии вещества, например, при интенсивных химических реакциях (горение, взрыв), сильных электромагнитных (разряд) или механических (ударные волны) воздействиях понятие температу-ры как единой -Характеристики состояния системы теряет свою определенность. В этом случае говорят о неравновесных температурах, характеризующих распределение полной энергии системы между разллчными ее формами (вращательная температура, колебательная температура и т. п.). [c.6]

Обычно обмен колебательной энергией у молекул происходит гораздо быстрее, чем обмен между колебательной и поступательной энергиями. Поэтому больцмановское распределение по колебательным возбуждениям у молекул устанавливается довольно быстро, и колебаниям можно приписать определенную температуру Т . Эта температура отвечает ктйчёскому запасу колебательной энергии молекул 8 s = Тц) если обозначить колебательную теплоемкость Сц, то йен = dT - При этом, 1шнечно колебательная температура Гд может сильно отличаться от поступательной температуры молекул Т, в чем и заключается неравновесность газа ). Если колебаниям можно приписать определенную темпера- [c.426]

На рис. 4.38 представлен типичный амплитудный спектр КАРС колебательно-возбужденной системы молекул азота при давлении 4 Topp, возбуждаемых электронным ударом в слабом электрическом разряде. Спектр был получен В.В. Смирновым и В.И. Фабелинским [46]. Отчетливо видны линии, соответствующие переходам между возбужденными колебательными состояниями молекул N2 — вплоть до перехода си = 4на1 = 5. Дня каждой пары колебательных уровней можно ввести эффективную колебательную температуру пользуясь формулой для больцманов- [c.288]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...