Явления в сильно разреженных газах

ЯВЛЕНИЯ в СИЛЬНО РАЗРЕЖЕННЫХ ГАЗАХ 77 [c.77]

ЯВЛЕНИЯ В СИЛЬНО РАЗРЕЖЕННЫХ ГАЗАХ 79 [c.79]

С другой стороны, очень важны явления, происходящие в сильно разреженных газах. При изучении различных процессов, связанных с движением сред при большом вакууме в лабораторных опытах, в космическом пространстве, в атмосферах планет и звезд, также требуется применять методы механики сплошной среды. [c.12]

Для упрощения рассматриваемых явлений и вывода ряда закономерностей в гидравлике, как и в механике твёрдого тела, вводят ряд допущений и гипотез, т.е. прибегают к модельной жидкости. В гипотезе сплошной среды жидкость рассматривается как непрерывная сплошная среда (континуум), полностью занимающая все пространство без разрывов и пустот. Правда, эта гипотеза не пригодна при изучении сильно разреженных газов и кавитации [1], но она позволяет рассматривать все механические характеристики жидкости (плотность, скорость движения, давление) как функции координат точки в пространстве и во времени. Следовательно, любая функция, которая характеризует состояние жидкости, непрерывна и дифференцируема, т.е. при решении задач гидравлики можно использовать математические зависимости и ЭВМ. [c.4]

Развитие сверхзвуковой аэродинамики в последнее время показало важность молекулярных представлений для газовой динамики. Если свойства газа определяются в основном макроскопическим движением, то невидимые внутренние движения молекул можно учесть, рассматривая газ как континуум. Однако, когда свойства потока существенно зависят от беспорядочного движения молекул, как, например, в потоке разреженного газа со скольжением, или от внутренней структуры молекул, как, например, в явлении релаксации, связанном с сильной ударной волной, то необходимо пользоваться такой теорией, которая учитывала бы свойства отдельных молекул. [c.7]

Аналогичное явление представляет собой вязкость сильно разреженного газа, проявляющаяся, например, при относительном движении двух находящихся в нем пластинок (причем опять Ь< 1). Коэффициент вязкости т) надо определить теперь так, чтобы было [c.84]

Прошедшие два десятилетия второй половины XX в. характеризовались бурным, экспоненциальным развитием научных исследований во всех областях науки. Этот размах теоретических и экспериментальных исследований в полной мере охватил и механику жидкости и газа. Типичным для нее в этот период стало изучение динамических процессов, протекаюш их в экстремальных условиях (высокие скорости, весьма высокие температуры и давления, сильные разрежения и т. п.). В этих условиях поведение реальных тел не отвечает классическим моделям, и приходится учитывать многообразные физико-химические процессы, происходяш,ие в телах и влияюш ие на динамику явления в целом. Для решения задач потребовалось учитывать диссоциацию, рекомбинацию и ионизацию молекул среды, излучение, химические преобразования компонент тела, горение, поверхностные явления, диффузионные процессы, электромагнитные эффекты и пр. Все это повлекло во второй половине века значительное сближение механики с физикой (и, частично, химией). Если в XIX в. механика выделилась, казалось бы, полностью из физики, то теперь невозможно даже провести черту, отделя-юш ую механические явления от физических, позволяющую точно разграничить сферы влияния механики и физики. [c.307]

На рис. 186 приведены фотографии масляных фонтанчиков, полученных при колебаниях плоской и вогнутой кварцевых пластинок. Давление, создаваемое ультразвуком достаточной мощности, поднимает масло на несколько десятков сантиметров. При получении мощного ультразвука в сильной степени сказывается так называемое явление кавитации, которое в ряде случаев ставит предел излучаемой интенсивности ультразвуковых волн. В тех точках, где ультразвуковые волны создают наибольшее давление, при очень интенсивных колебаниях образуются пузырьки газа, состоящего из воздуха и паров жидкости. В момент отрицательной фазы давления, т. е. при наступлении разрежения в данном участке, происходит микроскопический разрыв жидкости, в который устремляются растворённые в жидкости газы и пар. Кавитация, или образование таких микроскопических разрывов внутри жидкости, возникает в воде, находящейся под атмосферным [c.289]

При первом взгляде на задачу возникает искушение рассматривать тепловые флуктуации локальной намагниченности, скажем, в ферромагнитном кристалле как форму ячеистого беспорядка, т. е. как нечто вроде разреженного газа перевернутых спинов. В этом случае, однако, модель Изинга может вызвать особенно сильную путаницу при попытке разобраться в сути дела (рис. 1.4,в). Векторный характер спиновой переменной 8 дает себя знать вместо полных переворотов спина в некоторых узлах мы имеем локально коррелированные изменения ориентации спина в довольно больших областях пространства (рис. 1.4, б). Возбуждение почти независимых спиновых волн приводит, следовательно, к появлению совершенно иного типа беспорядка, который будет рассмотрен в 1.8. При увеличении температуры этот беспорядок усиливается, причем возбуждаются все более и более короткие волны. Задача о математическом описании перехода из этой фазы в фазу парамагнитного беспорядка (см., например, рис. 1.4, а) через режим критических флуктуаций ( 5.11) представляет собой пробный камень статистической механики кооперативных явлений. [c.22]

До сих пор мы в основном имели дело с системами со слабым взаимодействием, т. е. с системами, в которых взаимодействие между частицами настолько мало, что их движение можно рассматривать как почти свободное, например разреженные газы. Сюда относятся также системы, движение в которых может быть представлено в форме нормальных мод (например, колебания решетки в кристалле). Это наиболее типичные примеры с ними часто приходится сталкиваться в реальных задачах. Вместе с тем во многих случаях (которые, возможно, представляют наибольший интерес) взаимодействие между частицами настолько сильно, что подобные упрощения уже недопустимы. Ярким примером могут служить явления ферромагнетизма и фазовые переходы (в общем смысле). Строгое рассмотрение таких систем чрезвычайно сложно, но могут быть разработаны различные приближенные методы, позволяющие выявить наиболее существенные детали физических явлений, связанных именно с сильным взаимодействием. В настоящей главе будет разобран ряд наиболее типичных задач, которые могут служить введением в более углубленное изучение проблемы. [c.325]

Газ, который находится в устье еще при критическом давлении, внезапно поступает в область более низкого давления и резко расширяется подобно тому, как это происходит при взрыве сосуда высокого давления. Частицы газа приобретают ускорение в радиальном, направлении и по инерции пролетают положение равновесия, обусловливая уменьшение давления в ядре струи, а это в свою очередь заставляет частицы возвращаться обратно. Этот процесс периодически повторяется. При этом на оси потока в некоторых местах может быть превзойдена критическая скорость. Так как струя одновременно движется вперед, то в пространстве, как показывают фотографии рис. 155, периодически возникают уплотнения и разрежения, так что можно наблюдать стоячие звуковые волны. Это явление сопровождается сильным шумом и потерей части работоспособности струи, связанной с расширением до давлении ниже критического. [c.237]

В этих условиях простые диффузионные представления о переносе тепла, массы и шшульса теряют силу интенсивность перемещения молекул по различным направлениям в сильно разреженном газе не сохраняется одинаковой сказывается лучевой характер перемещения молекул. Перенос энергии на границе с поверхностью тела в разреженном газе осложняется отражением молекул с неполным обменом энергии с частицами тела наблюдается явление температурного скачка. Течение разреженного газа относительно поверхности тела осуществляется со скольжением, и на границе наблюдается скачок скорости тече- [c.103]

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]

При уменьшении давления вначале наблюдается падение электрической прочности, как это видно из рис. 4-3 когда же давление до--ХОДИТ до некоторого предела, ниже атмосферного давления, и раз-р жение достигает высоких степенен, электрическая прочность начинает снова возрастать. Это возрастание объясняется уменьшением числа молекул газа в единице объема при сильном разрежении и снижением вероятности столкновений электронов с. молекулами. Пои высоком вакууме пробой можно объяснить явлением вырывания электронов из поверхности электрода холодная эмиссия). В этом случае электрическая прочность доходит до весьма высоких зкаче-HIй и зависит от материала и состояния поверхности электродов и больше не изменяется ( полочка на рис. 4-3). Большую электрическую прочность вакуума используют в технике при конструирова-И1 И вакуумных конденсаторов для больших напряжений высокой частоты. [c.63]

Рассмотрим более подробно условия движения газов в топочной ка.мере. Предположим, что дутье и тяга регулируются таким образом, что в верхней части топки давление в точности раино атмосферному (давление и разрежение равны нулю). Если бы давление совершенно не колебалось, то вверху топки пр1И открытии люка не было бы ни подсоса воздуха внутрь, ни выбивания газов наружу. В нижней части топки при этом наблюдается разрежение до 15— 20 мм вод. ст. Легко убедиться, что чем ниже находится лючок в стене топочной камеры, тем сильнее засасываетоя через него наружный воздух. Таким образом, в топке котла можно видеть странное на первый взгляд явление наблюдателю кажется, будто газы движутся от. места с большим разрежением к месту с меньшим разрежением. [c.262]

Это возрастание объясняется уменьшением числа молекул газа в единице объема при сильном разрежении и снижением вероятности столкновений электронов с молекулами. При высоком вакууме пробой можно объяснить явлением вырывания электро нов из поверхности электрода (холодная эмиссия). В этом случае пробивная напряженность доходит до весьма высоких значений, порядка 10 кв1см, и зависит от материала и состояния поверхности электродов. [c.88]

При уменьшении давления вначале наблюдается падение электрической прочности, как это видно из рис. 4-3 когда же давлениё доходит до некоторого предела, ниже атмосферного давления, и разрежение достигает высоких степеней, электрическая прочность начинает снова возрастать. Это возрастание объясняется уменьшением числа молекул газа в единице объема при сильном разрежении и снижением вероятности столкновений электронов с молекулами. При высоком вакууме пробой можно объяснить явлением вырывания электронов йз поверхности электрода (холодная эмиссия). В этом случае электрическая прочность доходит до весьма h= onst высоких значений и зависит от материала и состояния поверхности электродов. [c.83]

Казалось бы, эти движения должны иметь эффект, по крайней мере внеитий, состоящий в разделении колонн >1 иа чередующиеся полосы разреженного и сгущенного воздуха. При этом первые расположены примерно посередине между соответствующими витками, а вторые — непосредственно выше тех мест, где витки соединяются с основной массой. Эти регулярные чередования, фактически эквивалентные генерируемым в вытекающем потоке системам воли или колебаний, показывают аналогию в условиях для больших потоков газообразного вещества и тонких струй, в которых наличие такого колебательного движения уже указывалось и которое может иметь отношение к последнему явлению. По крайней мере они дают убедительные доказательства того, что даже сильный поток газа, вытекаемого при постоянном давлении, не течет с непрерывной однородностью, а образует область периодических движений с равно повторяющимися интер-валами, [c.250]

Ряд прикладных задач требует подробного знания параметров дальнего следа, оставляемого телами при спуске в атмосфере с гиперзвуковой скоростью. К их числу необходимо отнести задачи, связанные со взаимодействием электромагнитных волн с возмущенной при пролете областью атмосферы. Это важно, например, при исследовании метеорных явлений или при обеспечении качества радиосвязи со спускающимися аппаратами и т.д. Важнейшими из отмеченных характеристик течения являются электронная концентрация температура потока Т и температура электронов Т . При спуске в атмосфере условия течения в дальнем следе могут сильно меняться от ламинарного режима на больших высотах до турбулентного при полетах на малых, от химически замороженного течения при малых значениях плотности окружающей среды верхней атмосферы до равновесного вблизи поверхности Земли. Необходимо отметить, что к настоящему времени течения в дальних следах достаточно подробно исследованы [1-9]. В ряде расчетно-теоретических работ эта область течения рассматривалась как в рамках совершенного газа, так и, где это необходимо, с учетом химических реакций. Между тем в условиях гиперзвукового полета и разреженной среды возможно не только неравновесное протекание химических реакций, но и достаточно сильное отклонение от состояния термического равновесия. Анализ времен релаксации различных физико-химических процессов в условиях низкотемпературной плазмы дальнего гиперзвукового следа показывает, что возможны колебательная неравновссность отдельных молекул (прежде всего молекул О2 и N2, если ограничиться рассмотрением течений "чистого" воздуха без учета возможных добавок естественного или искусственного происхождения) и отрыв температуры электронов 7,, от температуры поступательно-вращательных степеней свободы тяжелых частиц Т. Термическая неравновссность, важная сама по себе, влияет и на остальные параметры потока. Основные закономерности подобных течений выявлены в [7-10]. Данная работа является продолжением указанных исследований на всем протяжении гиперзвукового спуска в атмосфере. [c.154]

В предисловии к переводу книги М. Девиена [19] дано объяснение возникновению скачков уплотнения перед телами, влетающими из разреженных в плотные слои земной атмосферы со сверхзвуковыми скоростями. На скачках уплотнения часть видимой кинетической энергии движущихся тел переходит в тепловую. В области, возмущенной скачками уплотнения, терпят сильные разрывы все величины, характеризующие течение газов видимая скорость, плотность, давление, температура. Первая уменьшается, остальные величины увеличиваются. Точного расчета скачков уплотнения до настоящего времени не имеется, и строение их неизвестно. Представление о порядке разрывов величин могут дать формулы прямых скачков уплотнения, известные из газодинамики. О величине тепла, выделяемого на скачках, можно судить по наблюдаемым явлениям сгорания метеоров, влетающих в земную атмосферу с космическими скоростями. [c.325]

Воздухопроницаемость, свойство материалов пропускать сквозь себя благодаря присущей им пористости воздух и газы. Это явление, с одной стороны, заставляет в холод сильнее топить и, с другой, — дает т. н. естественную вентиляцию. Уменьшение воздухопроницаемости материалов имеет значение с точки зрения противовоздушной обороны, т. к. с уменьшением воздухопроницаемости стен уменьшается возможность для отравляющих газов проникнуть в жилище. Воздухопроницаемость стен объясняется гл. обр. разностью давления в помещении и снаружи. Эта разница происходит от неодинаковой наружной и внутренней темп-ры и от давления или разрежения, производимых ветром. Воздухопроницаемость материалов характеризуется коэфициентом воздухопроницаемости, значение к-рого выводится след, рбр. [c.224]

При переводе двигателя на работу при полном дросселе происходит сильное обеднение рабочей смеси. Это является следствием сильного увеличения разрежения в смесительной камере, благодаря чему увеличение притока бензина не мо5кет следовать за повышением количества воздуха из-за большей инерции топлива по сравнению с инерцией воздуха. Для устранения этого явления необходимо иметь нек-рый запас бензина за жиклером, который можно было бы использовать при быстром переводе двигателя на полный газ. Для этой цели служат специальирле колодцы и насосы, наполняемые топливом при малых нагрузках. [c.507]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...