Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
РЕЛАКСАЦИЯ
В многоатомных газах (с внутр. степенями свободы) может быть замедлен обмен энергией между поступат. и внутр. степенями свободы и возникает процесс Р., связанный с этим явлением. Быстрее всего (за время порядка времени между столкновеииями) устанавливается равновесие по поступат. степеням свободы, и-рое можио охарактеризовать соответствующей темп-рой. Равновесие между поступат. и вращат. степенями свободы устанавливается значительно медленнее. Возбуждение колебат. степеней свободы может происхо-дить лишь при высоких темп-рах. Поэтому в многоатомных газах для энергии вращат. и колебат. степеней свободы возможны многоступенчатые процессы Р. В многоатомных газах Р. внутр. степеней свободы вызывает появление объёмной вязкости, к-рой иет в одиоатомиых газах.
В смесях газов с сильно различающимися массами частиц замедлен обмен энергией между компонентами, вследствие чего возможны появление состояния с разл. темп-рами компонент и процессы Р. их темп-p. Напр., в плазме сильно различаются массы нонов и электронов. Быстрее всего устанавливается равновесие электронной компоненты, затем приходит в равновесие ионная компонента, и значительно большее время требуется для установления равновесия между элеитроиами и иоиами. Поэтому в плазме могут длит, время существовать Состояния, в к-рых ионные и электронные темп-ры различны, следовательно, происходят медленные процессы Р. темп-р компонент (CM. Релаксация компонент плазмы).
В жидкостях теряют смысл поиятия времени и длины свободного пробега частиц (неприменимо кинетич. ур-иие Больцмана для одночастичной ф-цин распределения). Аналогичную роль для жидкости играют величины T1 и J1 — время и длина затухания пространственно-временных корреляционных функций динамич. переменных, описывающих потоки энергии и импульса; T1 н I1 характеризуют затухание во времени и пространстве взаимного влияния молекул, т. е. корреляций. Для жидкостей полностью остаётся в силе понятие гид-род инамич. этапа Р. и локально-равновесного состояния. В макроскопически малых объёмах жидкости, ио ещё достаточно больших по сравнению с длиной иорре-ляции Z1 локальио-равиовесиое распределение устанавливается за время порядка времеии корреляции (т да T1) в результате интенсивного взаимодействия между частицами (а ие только парных столкновений, как в газе); эти объёмы по-прежнему можно считать приближённо изолированными. На гидродииамич, этапе Р. в жидкости термодинамич. параметры и массовая скорость удовлетворяют таким же ур-ииям гидродинамики, теплопроводности и диффузии, как и для газов (при условии малости изменения термодинамич. параметров и массовой скорости за время T1 и иа расстояниях *!>¦
Время Р. к полному термодинамич. равновесию в объёме L3, т да T1(LZi1)2 (так же, как в газе и твёрдом теле), можно оценить с помощью кинетич. коэффициента. Напр., время Р. концентрации в бинарной смеси порядка т да LiID, где D — коэф. диффузии; время Р. темп-ры т )? ?а/Х, где х — коэф. температуропроводности, и т. д. Для жидкости с внутр. степенями свободы у частиц (молекул) возможно сочетание гидродииамич. описания с дополнит, ур-ниями для описания Р. виутр. степеней свободы (релаксационная гидродинамика).
В твёрдых телах, как и в квантовых жидкостях, Р. можио описывать как Р. в газе квазичастиц. В этом случае можио ввести время и длину свободного пробега соответствующих квазичастиц (при условии малости возбуждения системы). Напр., в кристаллич. решётке при низких темп-рах упругие колебания можно трактовать как газ фононов. Р. внутр. энергии в кристаллич. решётке описывается кинетич. ур-нием для фононов.
В системе спиновых магн. моментов ферромагнетика квазичастицами являются магноны, Р. намагниченности (см. Релаксация магнитная) можно описывать кинетич. ур-ниями для них.
Р., обусловленная распространением звуковых волн в веществе, с к-рой связано поглощение звука, иаз. релаксацией акустической.
Прн фазовых переходах Р. может иметь сложный характер. Бели переход из неравновесного состояния в равновесное является фазовым переходом 1-го рода, то система сначала переходит в метастабильте состояние. Р. из метастаоильного состояния в стабильное может оказаться настолько медленным процессом, что метастабильное состояние можно рассматривать как равновесное (CM. Стеклообразное состояние).
Вблизи точки фазового перехода 2-го рода параметр порядка, характеризующий степень упорядоченности фаз, стремится к 0, а его время Р. сильно увеличивается (CM. Кинетика фазовых переходов).
Ещё сложнее характер Р. в системах, далёких от термодинамич. равновесия. Так, в открытых системах возможно появление стационарных состояний, обладающих пространственной или временной когерентностью (см. Неравновесные фазовые переходы).
Лит. CM. при ст. Кинетика фгіяическая. Д. Н. Зубарев.
РЕЛАКСАЦИЯ АКУСТИЧЕСКАЯ — процесс восстановления термодинамич. равновесия среды, к-рое было нарушено из-за изменения давления н темп-ры при прохождении звуковой волиы. Р. а.— необратимый процесс, при к-ром энергия поступат. движения молекул или ионов в звуковой волне переходит иа виутр. степени свободы, возбуждая их, в результате чего энергия звуковой волны уменьшается, т. е. происходит поглощение звука. Р, а. также всегда сопровождается дисперсией звука.
