Значение измерений скорости звука в жидкостях

Значение измерений скорости звука в жидкостях [c.213]

Основное значение измерений скорости звука в жидкостях заключается в возможности определения адиабатической сжимаемости. При этом, получив из статических измерений изотермическую сжимаемость, можно вычислить отношение удельных теплоемкостей исследуемой [c.213]

Скорость звука в жидкостях обычно определяют по экспериментально измеренным значениям и р [c.25]

С помощью своего сонометра он сравнил отчетливо воспринимаемые частоты основного тона и некоторых обертонов. Затем при пяти различных значениях температуры окружающей среды он произвел первые измерения скорости звука в водяных столбах. Он также определил скорость звука в цилиндрических столбах одиннадцати других жидкостей от соленой воды до спирта и эфира. Эти результаты вместе со значениями скорости, соответствующими распространению звука в свободном поле, представлены в табл. 69. [c.334]

Для измерений скорости звука в весьма вязких жидкостях Величкина и Фабелинский [43281 помещали исследуемую жидкость между плоскими торцами двух стеклянных стержней, установленных на малом расстоянии друг против друга. В одном из стержней при помощи приклеенного к его свободному концу пьезокварца возбуждались ультразвуковые волны интенсивность этих волн во втором стержне измерялась электрическим или оптическим методом. При изменении толщины слоя жидкости путем изменения расстояния между стержнями наблюдались периодические изменения интенсивности проходящего звука максимальные значения соответствуют толщине слоя, равной целому числу полуволн [см. формулу (29а)]. [c.226]

Измерения были выполнены Дэвисом и др. [13] с помощью двух разных методов. В одном из них заполненная жидкостью стальная трубка закрывается с обеих сторон свободными поршнями. В один из поршней выстреливают свинцовой пулей. В результате в жидкости образуется волна сжатия, отражающаяся от поршня на противоположном конце трубки. Под действием полученного импульса отражающий поршень приходит в движение. Если его масса не слишком велика, то знак импульса давления в отраженной волне меняется на противоположный и в жидкости возникают отрицательные давления. Зная массы поршней, зависимость от времени давления, развивающегося при ударе пули, плотность жидкости и скорость звука в ней, можно рассчитать величину и продолжительность импульса давления и его значение в отраженной волне. Если вода прилипает к поршню- и жидкость сопротивляется растяжению, то отражающий поршень затормозится. Если же возникает кавитация, то торможения не происходит. По результатам измерения движения поршня определяют отрицательное давление, при котором происходит разрыв жидкости. [c.77]

Отсутствие удовлетворительных данных о скорости распространения звука в насыщенных парах вызвало необходимость систематических исследований по измерению скорости звука 3—7] в насыщенных и перегретых парах различных жидкостей. Полученные результаты позволили не только сделать заключение о степени приемлемости формулы (1), но и развить способ вычисления термодинамических функций паров и газов с использованием экспериментальных данных о скорости распространения звука. Кроме того, получение систематических данных о скорости звука в парах различных веществ имело и самостоятельное значение. [c.49]

Таким образом, можно сделать вывод, что формула (1) с большой точностью передает численную величину и зависимость скорости звука в насыщенных парах от температуры для жидкостей, имеющих сравнительно небольшое поверхностное натяжение. С ростом поверхностного натяжения отступление от формулы (1) возрастает, причем вычисленные по формуле значения скорости звука всегда меньше измеренных на опыте. Эти отступления связаны как с возрастающим значением пересыщения насыщенного пара при прохождении через пего звуковой волны, так и, по-видимому, с увеличением абсолютной величины скачка скорости звука при переходе через кривую насыщения. [c.49]

Релаксационная составляющая связана с процессами периодического смещения термодинамического равновесия, вызванными колебаниями давления и температуры в звуковой волне. Из-за малости времени релаксации для большинства жидкостей измеренное значение поглощения (или объемной вязкости) увеличивается по сравнению с рассчитанным без учета акустической релаксации. Дисперсия звука возникает как вследствие обмена энергией между областями сжатия и разрежения, связанного с явлениями теплопроводности и вязкого трения, так и в результате акустической релаксации, т. е. вызванных звуком процессов, протекающих на молекулярном уровне. Следует также учитывать возможность дисперсионных явлений при распространении звука в жидкостях, обусловленных наличием твердых фаз, ограничивающих пробу жидкости. Подчеркнем, что коэффициент поглощения, как и скорость звука, сильно зависит от температуры, что позволяет проводить политермические акустические исследования. [c.80]

Прежде всего можно воспользоваться ими для расчета по результатам измерений скорости звука различных величин точность полученных таким путем значений может быть выше точности прямых измерений. Необходимо заметить, что измерения термодинамических величин в жидкости обычно проводятся в условиях ее равновесия с паром, т. е. когда температура и давление в жидкости изменяются вдоль кривой насыщения. Наоборот, распространение звука представляет собой адиабатический процесс, поэтому дает возможность [c.190]

Интерферометр с одним преобразователем. Один из наиболее старых ультразвуковых методов измерения скорости и коэффициента затухания звука в жидкостях и газах основан на принципе интерференции двух волн излучаемой преобразователем и отраженной от перемещаемой стеклянной или металлической пластины. Схема его показана на фиг. 76. Впервые предложенный Пирсом [28] и критически рассмотренный Хаббардом [29] этот метод нашел широкое применение. Он сохраняет свое значение до настоящего времени, хотя теперь все большее предпочтение отдается сравнительно новому импульсному методу, особенно при и.змерении потерь. [c.339]

В таблице приведены значения скорости звука, измеренные в некоторых газах (при температуре I = 0°С) и жидкостях. [c.99]

В табл. 20 приведены значения скорости звука для целого ряда органических жидкостей, измеренные при помощи ультразвука, и значения адиабатической сжимаемости, рассчитанные по скорости звука. Кроме того, приведена температура t, при которой производились измерения, а также плотность жидкости р и рассчитанные отсюда значения волнового сопротивления рс. Данные взяты из работ а) [c.234]

Как показано выше, расчеты скорости звука, выполненные с помощью (3.17), а также эксперименты по измерению скорости звука в однородной газожидкостной смеси свидетельствуют о том, что скорость звука в такой смеси не является величиной аддитивной по отношению к скоростям звука каждой из фаз и зависимость а = /ф)р имеет явно выраженный минимум при значении объемного газосодержания Р = 0,5. При выводе зависимости (3.17) двухфазная среда рассматривалась как смесь идеального газа и несжимаемой жидкости, настолько однородная, что каждая из фаз занимает весь доступный обьем (Уг = Уж= Ус) подобно тому, как это имеет место в смеси разнородных газов. Если представить реальный газ как однородную смесь идеального газа и идеальной жидкости, то можно воспользоваться выражением (3.17) для определения объемного газосодержания Р идеального газа в реальном. При этом под идеальной жидкостью следует понимать несжимаемую (точнее, слабосжимаемую) часть реального газа, представляющую собой молекулярные ассоциации. [c.59]

Юнг был глубоко уверен в том, что упругость сред, включая твердые тела, может быть определена по скорости звука. Основываясь на факте, сообщенном ему профессором Робизоном, что он слышал звук колокола, передающийся по воде на расстоянии 1200 футов ) (т. е. что звук распространялся в жидкости), Юнг, используя высоту модуля для воды, вычисленную по данным Кантоне, нашел скорость звука, равную 4900 фут/с. Других измерений скорости звука в воде для сравнения с этим значением ие было ). [c.256]

Рассчитать с такой же точностью скорость звука в жидкости не удается, поскольку для жидкости не существует удовлетворительной модели, позволившей бы теоретически вычислить величину модуля объемной упругости. Поэтому расчет о ДЛя жидкостей может быть произведен на основе экспериментальных данных или изотермического модуля /Сич (измеряемого статическими методами), который связан с адиабатическим модулем соотношением (11.29), или непосредственно на основе адиабатического модуля, который, в свою очередь, определяется из данных акустических измерений по формуле К = рпсг Значение Со ДЛя д11стиллированной воды при температуре 20 °С составляет 1,49-10 м/с. В других жидкостях при этой температуре скорость варьирует от 0,9-10 М/с до 2,0 х X 10 м/с. В некоторых жидких металлах она достигает 3 10 м/с. Значения скорости звука для ряда жидкостей и газов приведены в табл. 4, где указаны также их плотности р и произведения плотности на скорость роб о, называемые удельными волновыми сопротивлениями (см. ниже). [c.40]

ЧИНЫ показателя преломления может быть определено значение скорости звука в одной жидкости по отношению к другой. На этой же установке можно наблюдать диффракцию звуковой волны на помещенной в жидкости проволочной решетке и измерить углы диффракции. Это также было проделано Бэром и Мейером [161]. При известной постоянной проволочной решетки это дает еще один метод измерения длины звуковой волны и, следовательно, скорости звука в жидкости. Бец-Бардили [2531 получил ряд прекрасных фотографий при помощи указанного метода Бэра и Мейера, который содействовал развитию всей ультразвуковой оптики. Гидеман и Асбах применили этот метод для определения областей максимальной звукопроводности клинообразной пластинки [863] и для исследования распределения амплитуд в звуковом поле колеблющегося кварца [865]. Фотография, относящаяся к последнему случаю, приведена на фиг. 239. [c.193]

В реальных растворах жидкостей в результате взаимодействия молекул компонентов доля газовой составляющей в смеси может оказаться либо больше, либо меньше значения, полученного в предположении ее аддитивности. Большую роль в подобных случаях играют, как известно, полярность молекул и их способность к диссощ1ации или ассощ1ащ1и. Измерение в таких смесях скорости звука в зависимости от соотношения компонентов позволяет с помощью (3.17) и (3.22) определить истинные обьемные доли сжимаемой составляющей в смеси и путем сравнения ее с расчетной величиной оценить степень неидеальности реальной смеси. [c.68]

Измерения скорости жидкой фазы в конце камеры с.мсшсния и диффузоре [761 показывают, что скорость потока в двухфазной зоне (равная скорости жидкости из-за малого скольжения) на всех режимах больше равновесной (термодинамической) скорости звука йи но существенно меньше замороженной скорости звука af. Следовательно, по отношению к й поток является сверхзвуковым, и поэтому должны проявляться эффекты, характерные для сверхзвукового режима течения. В этих условиях при повышении давления Рд в диффузоре появляется полностью размытая ударная волна, перемещающаяся по мере увеличения Рд к горлу диффузора. Ее интенсивность при этом увеличивается и возрастает число Маха Mi, рассчитанное по значению равновесной скорости звука ai. Вдоль камеры смешения, начиная с сечения структурного перехода, Mi немонотонно возрастает, так что в горле диффузора имеется максимум Mi, связанный с устойчивостью положения скачка в горле диффузора 18]. Из опытов также следует, что при повышении значений Рд давление в камере смешения не изменяется, т. е. течение в конце камеры смешения и диффузоре остается сверхзвуковым и по отношению к возмущениям, возникающим в диффузоре конденсирующего инжектора. [c.129]

Методами А, с. пользуются в молекулярной акустике при исследовании газов и жидкостей. Анализ частотных зависимостей параметров распространения УЗ в твёрдых телах позволяет определить экстремальные диаметры ферми-поеерхностей и эфф. массы электронов, выявить несовершенство кристаллич. решёток, дислокации, домены, кристаллиты и т. п. Дополнит, информация о структуре исследуемого вещества может быть получена при изменении внеш. услови11 темп-ры, давления, напряжённости электрич. и магн, полей, освещённости, интенсивности проникающих излучений и т. п. В таких исследованиях, как правило, определяют не абс. значения параметров распространения, а их относит, изменения, при этом эти ивмерения на один-два порядка точнее абс. измерений. Такой подход позволяет, нанр,, проводить исследования слабых растворов биополимеров, где требуется разрешающая способность 10 —10 при измерениях приращений скорости звука, в то время как при измерении абс. значения скорости может быть достигнута точность 10 —10 . Аналогично при измерении относит, приращений коэфф. затухания может быть достигнута точность (2—5 -10 , при этом значения абс. величины измеряются с точностью (2—5)-10 . [c.43]

В полученных результатах наиболее важным для Вертгейма было то, что отношение скорости волн в воде в свободном поле к скорости, найденной им в его столбе жидкости, равнялось V 3/2. Для сравнения он воспользовался данными Колладона и Штурма (Со1-ladon et Sturm [1838, 1]) ), которые определяли скорость звука в воде на Женевском озере. Ударяя под водой по колоколу, они определяли продолжительность распространения звука как в спокойной, так и волнующейся ) воде от источника до разных точек. По их заключению скорость звука в воде при температуре 8, ГС равнялась 1435 м/с. Измерения Вертгейма скорости звука в водяном столбе дали величину 1173,4 м/с. Умножая ее на Кз/2, он получил для сравнения с измерением Колладона и Штурма значение 1437,1 м/с. 3 0 было почти полное совпадение. При сравнении предсказываемой [c.334]

ЖИДКОСТИ (для охлаждения посредством испарения) занимались Д. Джонсон и Дж. П. Хартнетт В двух работах Э. Эккерта и В. Вайзе [ ], 1 4 опубликованы измерения средней равновесной температуры и местного распределения равновесной температуры для ненагретого цилиндра, обтекаемого воздухом в продольном и поперечном направлениях. При этих измерениях скорость потока доводилась почти до скорости звука. Для продольного обтекания измерения привели к среднему значению [c.296]

КЯк мы уже отмечали, вследствие того, что дисперсия в жидкости мала и редко наблюдается, скорость звука, измеренную в килогер-цевой и мегагерцевой области, часто можно считать равной низкочастотному значению. Скорость звука, определяемая формулами (79), является чисто термодинамической величиной, связанной с другими величинами. Эти уравнения можно использовать различным образом. [c.190]

С этого времени в большом количестве проводятся эксперимен тальные и теоретические работы по исследованию дисперсии и пог лощения ультразвуковых волн в газах, а затем и в жидкостях, сре ди которых следует отметить работы Кнезера [9] и Бикара [10] К настоящему времени накопилось очень большое количество ра бот по измерению скорости и поглощения ультразвука в газах, в смесях газов, жидкостях, смесях различных жидкостей, растворах, электролитах, проведенных при разных физических условиях (температура, давление, плотность, фазовые переходы и т. д.). Результаты этих измерений важны не только для изучения молекулярных свойств газов и жидкостей, но также широко используются в технике для контроля протекания различных технологических процессов (по изменению скорости и поглощения звука). Методика этих измерений хорошо отработана и изложена во многих учебниках, поэтому мы не будем ее описывать. Отметим только, что на ультразвуковых частотах современные импульсные, фазовые и в особенности импульсно-фазовые методы позволяют получить относительную ошибку Ас/с 10 —10 , а абсолютное значение с измерять с точностью 10" %. Аппаратурная точность может быть выше, однако точность измерения скорости ограничивается трудностью поддерживать неизменными физические свойства среды (температуру, плотность, однородность, отсутствие потоков и т. д.) и неоднородностями акустического поля абсолютное значение а в области ультразвуковых частот можно измерять с ошибкой 2—5%. Трудности в определении коэффициента поглощения звука по результатам измерений также состоят в необходимости детального учета неоднородности излучаемого акустического поля, дифракционных эффектов, неизменности физических свойств среды. Для газов измерения на частотах выше нескольких МГц (при нормальном атмосферном давлении и комнатной температуре) затруднены из-за очень большого поглощения. [c.42]

При работе с УЗ имеют дело с 3. д. от величин — 10" Па до -10 Па (напр., в фокусе УЗ-вых концентраторов). Для измерения 3. д. применяют различные измерительные приёмники УЗ, гл. обр. пьезоэлектрические преобразователи. На частотах, близк11х к гиперзвуковым, пользуются пъезополу проводниковыми преобразователями л плёночными преобразователями. В жидкостях при больших интенсивностях УЗ применяют радиометр, на высоких частотах — термические приёмники звука. Одним из эталонных методов измерения 3. д. служит метод, использующий Рэлея диск, позволяющий определять колебательную скорость, по величине к-рой вычисляется значение 3. д. [c.137]

На низких частотах (до 10 гц) комплексный модуль объемной упругости К можно измерить непосредственно, как описана в работе Мак-Кинни и др. [70]. На высоких частотах для этой цели Донфор и Литовиц [77 ] использовали распространение звука в эмульсии исследуемой яшдкости и несмешивающейся с ней другой жидкости. Однако в большинстве случаев измеряется скорость и затухание продольных волн в диапазоне нескольких мегагерц. Эти измерения дают значения следующих комбинаций величин К + и К" + Чтобы полу- [c.350]

При измерении затухания методы преобразования типов волн хорошо сочетаются с применением импульсной техники. Коно 1107 ] описал метод, в котором падение продольной волны на поверхность образца происходит под углом, превышающим критическое значение для продольных волн в образце. Сдвиговая волна, возникающая в образце, распространяется под острым углом к его поверхности она вызывает появление в жидкости продольной волны, которая затем попадает на приемник. Применяя образцы различной длины, можно определить скорость звука и затухание. Если затухание в образце недостаточно для того, чтобы исключить влияние отражений внутри образца, то необходимо разделять во времени прямой и отраженный сигналы. [c.359]

Во-вторых, при расчете функции ф учитывались только диффузионные эффекты, тогда как экспериментальная функция является результатом действия всех работающих на дегазацию механизмов. Как мы видели, кроме диффузии, сюда входят эффекты, ускоряющие выделение из жидкости свободных пузырьков коалесценция за счет силы Бьеркнеса и акустических потоков, изменение скорости всплывания пузырька под действием силы радиационного давления и увлечение его движущейся жидкостью. Насколько существенны эти факторы, можно судить по результатам, приведенным в гл. 3, где рассматривалось поведение одиночного пузырька или пары пузырьков в звуковом поле. Мы видели, что влияние акустических потоков существенно в особых случаях. Действительно, рэлеевские потоки в воде в поле стоячей волны имеют весьма незначительные скорости и не могут оказывать заметного влияния ни на число встреч пузырьков, ни на скорость их всплывания. Роль эккартовского потока при больших интенсивностях звука на высоких частотах и удачном соотношении радиуса звукового пучка и трубы может быть весьма значительной. Однако в проводившихся экспериментах соответствующим выбором диаметра трубы (/ 1= 0) вероятность появления потока была сведена до минимума. Измерение распределения давления по диаметру трубы показало, что из-за неоднородности поля можно принять г = 0,8 Гх, при использованных в эксперименте значениях интенсивности это приводило к весьма небольшим значениям скорости потока. Из приведенных в 3 гл. 3 оценок поправки к скорости на радиационное давление следует, что она существенна только для пузырьков резонансного размера, а для остальных (а их подавляющее большинство) ничтожна. Таким образом, наблюдавшееся в наших экспериментах изменение концентрации газа в жидкости вызвано диффузией растворенного газа в пузырьки и коалесценцие пузырьков под действием си.ты Бьеркнеса, т. е. ф,= фд+ф . Коалесценция пузырьков влечет за собой, с одной стороны, увеличение скорости всплывания пузырьков, что способствует увеличению ф.,, а с другой, как результат увеличения радиуса пузырьков, изменение величины диффузионного потока газа на пузырек в сторону, зависящую от частоты звука. Как мы видели, для коалесценции необходимо, чтобы сдвиг по фазе между колебаниями рассматриваемой пары пузырьков не превышал г. 2. Число коалесценций при этом зависит от концентрации и размеров пузырьков (см. 2 гл. 3). Так как постоянные коэффициенты в функции распределения иузырьков по числу и радиусам неизвестны, пока пет возможности оценить число встреч пузырьков при различных интенсивностях звука и частотах, т. е. найти зависимость эффекта коалесценции от основных параметров поля. Так как ф складывается из фд и ф , можно было бы предположить, что существование максимума кривой частотной зависимости обусловлено онределенным взаимодействием фд и ф . В самом деле, если принять, что диффузионная стадия [c.326]

Для случая ацетона / /2/мб, приведенные в [257] и [479], совмещены для отыскания поправок для других жидкостей. Улучшен результат лишь для воды и этилового спирта. Совпадение поправленного значения для четыреххлористого углерода с рассчитанным из (5.39) вызывает недоумение уже по одному тому, что в СС14 наблюдается дисперсия скорости звука 12%, что дает увеличение расчетной величины на 25%. С данными Рэнка для ССЦ не согласуются также и измерения, проведенные с лазером (табл. 23). [c.324]

Когда рассматривается влияние акустической мощности на скорость массообмена прежде всего встает вопрос о пороговой для начала процесса величине, характеризующей звуковое поле, — давлении, интенсивности, объемной плотности энергии и т. п. В этом отношении в известных нам работах имеется некоторая путаница. Дело в том, что ряд авторов [70, 87, 88) рассматривает явление вынужденного выделения газа из жидкости в прямой связи с процессом кавитации, и в соответствии с этим предлагает считать порог кавитации одновременно и порогом дегазации жидкостей. В работе [89] даже приведены кривые зависимости пороговой амплитуды звукового давления Р , нри которой в дистиллированной воде наблюдалось образование маленьких газовых пузырьков. Однако, судя по описанным в той же работе химическим эффектам, сопровождавшим появление пузырьков, как и в работе [87], речь идет о кавитационном пороге. В работе [77] концентрация газа изменялась только при превышении некоторой величины акустической мощности. Однако обусловлено это разрешающей способностью методики измерения газосодержания, так как визуально выделение газовых пузырьков происходило и при значительно меньших, чем IVд, величинах акустической мощности. Поскольку в перенасыщенной жидкости выделение растворенного газа в колеблющиеся пузырьки происходит при любой амплитуде звукового давления, понятие о пороге дегазации здесь неприменимо. Если же речь идет о жидкости в недонасыщенном состоянии, то, как указывалось в гл. 2, для каждого пузырька существует критическая величина звукового давления Ра ,,, зависящего от относительной концентрации Сд/Ср, нри которой растворенный газ поступает в пузырек. Поскольку при данной частоте звука минимальным значением Ра обладают пузырьки резонансного размера, она является одновременно и порогом дегазации. Следует заметить, что с повышением частоты колебаний, как показывают расчеты, значение Ра также увеличивается (см. рис. 20, стр. 280, Со/Ср = 0,8, Д = Лр,з). [c.304]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...