Исследование сжимаемости веществ при высоких давлениях в ударных волнах
Изучение поведения веществ при больших давлениях при ударно-волновом сжатии имеет большое научное и практическое значение. Теоретическая обработка результатов таких исследований дает сведения об уравнении состояния веществ при высоких давлениях, что весьма важно для решения некоторых проблем геофизики, астрофизики и других разделов науки.
При воздействии сильных ударных волн в веществах происходят сложные физические процессы: сжатие кристаллической решетки, сопровождаемое тепловым возбуждением ядер и электронов, плавление, переход электронов на внутренние орбиты атома и т.п. Дальнейшее увеличение давления вызывает ионизацию атомов, возбуждение и обобществление электронов. Устанавливается некоторое осредненное состояние, при котором слабо проявляются индивидуальные свойства кристаллов. В этих работах особую роль приобретают экспериментальные методы исследования конденсированного вещества в сжатом состоянии. Широкие исследования в этом направлении были начаты в России и за рубежом в 40-х годах применительно к созданию ядерного оружия. Были разработаны специальные взрывные устройства, позволившие достигать в лабораторных экспериментах давлений до 2000 ГПа. Данные о поведении веществ при высоких давлениях, создаваемых с помощью этих устройств, получают при обработке результатов измерений параметров ударных волн в образцах из исследуемых материалов. Дальнейшее значительное увеличение давлений на фронте ударной волны (до 10000 ГПа) было достигнуто при подземных ядерных испытаниях.Экспериментальные сборки с исследуемыми образцами и датчиками, регистрирующими параметры ударных волн, располагаются в грунте или скальных породах в специальных нишах, на разных расстояниях от эпицентра взрыва. В условиях одного взрыва, таким образом, можно осуществить измерения сжимаемости, охватывающие огромный диапазон давлений, - от типичных для лабораторного взрывного эксперимента до величин, в десятки - сотни раз превышающих его возможности.
В качестве примера полученных в описываемых экспериментах результатов можно привести зависимости, иллюстрирующие отмеченное выше явление потери индивидуальности веществ при высоких давлениях. На рис. 2 показано изменение атомных объемов некоторых металлов в зависимости от давления. При нормальных условиях (Р = 0, Т= Т0) существует хорошо выраженная периодическая зависимость атомных объемов (Vат) элементов от атомного номера Z, которая отвечает последовательным заполнениям электронами энергетических уровней атомов. Периодичность этой зависимости определяется различием в поведении рыхлых структур (щелочные и щелочноземельные элементы со слабосвязанными электронами s - уровней) и плотноупакованных структур |
| Рис. 2. Изменение атомных объемов элементов в зависимости от давления |
с большим числом электронов, заполняющих d - уровни (переходные металлы). С ростом давления происходит выравнивание атомных объемов элементов. При этом наибольшие изменения происходят у элементов с рыхлой структурой. При давлении 300 ГП периодичность Vат(Z) проявляется уже слабо, а при Р > 1000 ГПа (подземные ядерные взрывы) она практически исчезает.
Еще по теме Исследование сжимаемости веществ при высоких давлениях в ударных волнах:
- Лекция №35 Полевые разведочные работы при инженерно-геологических исследованиях.
- Лекция №36 Режимные стационарные наблюдения при инженерногеологических исследованиях и в период эксплуатации сооружений
- § 16.3. ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ДАВЛЕНИЯ
- порядок обращения с химическими и биологическими веществами
- Типы биологически активных веществ (БАВ)
- Последовательность операций при создании и ведении базы данных ИРБИС при использовании системы смыслового анализа текстов
- Лекция №33 Цель и задачи инженерно-геологических исследований
- СИСТЕМНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЕКТА ФЕДЕРАЛЬНОГО ЗАКОНА «О ЦИФРОВЫХ ФИНАНСОВЫХ АКТИВАХ»
- Формальное представление системной модели объекта исследования
- Научно-исторические подходы к исследованию моноотраслевых городов России
- ИССЛЕДОВАНИЕ АДМИНИСТРАТИВНОЙ ПРЕЮДИЦИИ В СВЯЗИ С КАТЕГОРИЕЙ «ОБЩЕСТВЕННАЯ ОПАСНОСТЬ»
- Информационные агентства в современных условиях: основные направления научных исследований
- Н.А. Воскресенский. Петр Великий как законодатель. Исследование законодательного процесса в России в эпоху реформ первой четверти XVIII века, 2017
- 3.8.2. Применение методов правовой информатики и правовой кибернетики для исследования информационного права