Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Зависимости скорости звука и коэф. поглощения от частоты для одного релаксац. процесса имеют универсальный характер независимо от физ. механизма, к-рый лежит в основе Р. а. (рис. 1 и 2). Влияние Р. а. на пог-
Ig (!)
лощение и скорость звука зависит от соотношения между периодом волны и временем релаксацнн, т. е. от величины tat, к-рая характеризует степень восстановления равновесия. Чем меньше о>т, тем полнее равновесие успевает восстановиться за период волны. На малых Частотах, т. е. прн ют « 1, добавочное поглощение иоНсет быть описано введением объёмной вязкости с эфф. аиачеинем коэф. объёмной вязкости — Px —cj. При этом коэф. поглощения пропорц. о2, а спорость звука равна с0. На больших частотах при (ох > 1 равновесие не успевает восстановиться за период звуковой
проявляется только при объёмных деформациях и даёт вклад в объёмную вязкость. В жадностях и твёрдых телах, однако, за счёт струнтурной релаксации возможна зависимость от частоты н для сдвиговой вязкости. .В маловязиих жидкостях (вода и др.) она возникает на очень высоких частотах (<о IOuC-1), а в жидкостях с большой вязкостью (напр., в салоле) такая зависимость наблюдалась экспериментально.
Время релаксации х характеризует то время,
за к-рое параметр ?, описывающий отклонение системы от равновесия, уменьшится в е раз: | — — ^exp (—tlx).
Время релаксации зависит от микроскопич. свойств вещества, таких, иапр., как число соударений молекул газа в единицу времени и эффективности передачи энергии прн этих соударениях. В газе прн заданной темп-ре время релаксации прямо пропорционально числу соударении, необходимых для возбуждения соответствующих степеней свободы. Напр., при нормальных условиях в гаве для возбуждения вращат. степеней свободы молекул обычно достаточно 100 соударений, а для возбуждения колебат. степени свободы нужно IO6—10е соударений. Это означает, что величина т дли колебат. релаксацнн гораздо больше, чем для вращательной. Время релаксации зависит от давления и темп-ры. Так, в гааах обычно х ~ І/P, где P — давле-
Pnc. S. Зависимость нормированной скорости звука с/с9 и коэффициента релаксационного поглощения а/p на длину волны X от частоты со, отнесённой к давлению газа р, при наличии двух релаксационных процессов.
Ilt
РЕЛАКСАЦИЯ
РЕЛАКСАЦИЯ
иие газа. Поэтому релаксац. кривые для газов обычно изображаются как ф-ции величины о>/Р. Это позволяет ПрИ ЭКСПерИМ. определении ЗаВИСИМОСТеЙ CCp и с от о> изменять давление газа, а ие частоту звука, чТо сильно упрощает измерения. В многоатомных газах обычно преобладает колебат. релаксация. Области частот, в к-рых проявляются колебат. и вращат. релаксации, обычио чётко разделяются, т. к. времена релаксации для этих двух процессов различаются и а иеск. порядков. Наличие примесей др. газов влияет иа время релаисации. Напр., в воздухе осн. вклад в поглощение звука даёт колебат. релаксация молеиул Oa и Na, причём частота релаксации для Oa выше, чем для Ng. Примеси паров воды и изменение темп-ры воздуха существенно влияют иа положение релаксац. максимума. В двухатомных газах значения х обычно очень велики и область релаксации лежит в звуковом диапазоне частот. ДлЯ более сложных газов частота о>р выше (порядка 10®—IO7 Гц при давлении 1 атм).
В жидкостях времена релаксации значительно меньше, чем в газах, т. к. все процессы he рестройки жидкостей совершаются быстрее. Поэтому в большинстве жидкостей частота Р. а. лежит в областн гиперзвука.
В твёрдых диэлектриках прн отклонении системы : фоиоиов от равновесия время релаксации связако с і временем жизии фоиоиов тф = 3х/Ce2, где х — коэф. теплопроводности, С — теплоёмкость решётки, с — ср. значение скорости звука, — \/Т при темп-ре T порядка и выше дебаевской. При распространении звука в пьезопол у проводниках частота релаксации а>р растёт с ростом проводимости кристалла й уменьшается с ростом темп-ры и подвижности носителей тока, а величина дисперсии скорости звука определяется коэф, электромехаиич. связи. Дислокац. поглощение звука в монокристаллах также имеет релаксац. характер, причём время релаксации зависит от длины колеблющегося отрезка дислокации, вектора Бюргерса и постоянных решётки. Релаксац. процессы имеют место также в полимерах, резинах и разл. вязкоупругих средах, в этих веществах наблюдается значит, дисперсия скорости звука, связанная с релаксацией механизма высокой эластичности.
JIum.: Мандельштам JI. H., Леонїович М. А., К теории поглощения авука в жидкостях, «ЖЭТФ», 1937, т. 7, в, 3, с. 438; Михайлов И. Г., Соловьев В, А., Сырников Ю. П., Основы молекулярной акустики, М., 1964; Физическая акустика1, под ред. У. Мэзона, пер. с англ.,т. 2, ч. А и Б, М., 1968—69; Herzfeld К. F., LitovitiT. A4 Absorption and dispersion of ultrasonic waves, N. У.— L., 1959.
РЕЛАКСАЦИЯ КОМПОНЕНТ ПЛАЗМЫ ~ процесс изменения функций распределения заряж. частнц в плазме за счёт столкновений прн стремлении нх к равновесию термодинамическому, приводящий к установлению максвелловского распределения,
В простой полностью ионизованной плазме, состоящей из электронов и иоиов одного сорта, времена обмена импульсом и энергией при куло-новских столкновениях частиц одного знака между собой и с др. частицами существенно различны. Времеий обмена импульсом н энергией при столкновениях одинаковых частиц есть величины одного порядка и даются выражением:
