Релаксационное поглощение звука

Релаксационное поглощение звука [c.238]

Указанная область может находиться в диапазоне частот, на которых проводятся акустические, обычно ультразвуковые, измерения, поэтому изменения скорости и поглощения ультразвука, вызванные релаксационными явлениями, следует учитывать при создании и эксплуатации соответствующей контрольноизмерительной аппаратуры. Вместе с тем изучение релаксационных явлений при измерении дисперсии скорости звука и релаксационного поглощения ультразвука является эффективным методом исследования свойств тепло- и энергоносителей. [c.42]

Для большинства органических жидкостей поглощение звука в соответствии с классическими уравнениями пропорциона.чьно квадрату частоты [235]. Однако известен ряд органических соединений, в которых поглощение происходит по законам релаксационных процессов [236]. Подобные акустические релаксационные процессы считаются обычно результатом возмущений звуковой волны конверсией молекул в жидкости. Если в жидкости существует равновесие между состоянием 1 и 2, константы скорости прямого и обратного процесса kf и к ,) связаны с частотой максимального поглощения следующим соотношением [237] [c.222]

Описанные выше теоретические представления позволили качественно объяснить первые экспериментальные результаты, полученные Михайловым и сотр. [1]. Однако последующие измерения показали, что полного соответствия между теорией и экспериментом не наблюдается, а отдельные результаты противоречат теоретическим предсказаниям. В частности, было обнаружено, что в одних растворах частотные зависимости Да/Р описываются релаксационными кривыми с одним временем релаксации, в других — с двумя временами, а в некоторых объектах наблюдается широкий релаксационный спектр [8, 9]. Эти факты позволили ряду исследователей сделать вывод, что поглощение звука в концентрированных растворах полимеров не связано с вязким трением звеньев макромолекулы о растворитель и обусловлено другими причинами. [c.187]

Если бы константы скоростей реакций и были бы равны, то время релаксации Tj, должно было бы лишь в 1,7 раза превышать Тц. Но следует ожидать, что существенно больше Этот вывод вытекает из данных о скорости и поглощении звука в области гиперзвуковых частот, приведенных в [29]. Так, например, высокочастотный предел наблюдаемой простой области дисперсии скорости звука = 1138 м/с. Измерения скорости звука на частоте 3,35 ГГц оптическим методом [29] дают при 30° С значение С , = 1135+6 м/с. Следовательно, на частоте 3,35 ГГц вторая область дисперсии скорости звука еще не наблюдается. Релаксационная частота первой области акустической дисперсии при 30° С равна 0,59 ГГц. Таким образом можно ожидать, что вторая простая область акустической дисперсии имеет релаксационную частоту примерно на порядок большую, чем релаксационная частота первой области. [c.291]

При прохождении звуковой волны нарушается распределение молекул по положениям равновесия. Возникающие релаксационные процессы, стремящиеся восстановить состояние равновесия, связаны с поглощением энергии звуковой волны. Под действием звука происходит также перераспределение молекул жидкости по ассоциированным комплексам со значительным временем релаксации, что влияет и на процесс поглощения звука. [c.32]

Уменьшение степени гидролиза при переходе сверху вниз по группе элементов симбатно уменьшению времени, необходимому для обмена молекул НгО, непосредственно связанных с ионом металла, с другими, несвязанными молекулами НгО. Времена половинного обмена во всех случаях меньше 1 сек, так что для исследования таких процессов нужно пользоваться специальными методами. Один из таких методов основан на изучении ядерного магнитного резонанса О - (см. стр. 170). Если в этих опытах молекула воды, связанная с ионом, обменивается за время не меньше 10 сек, то линию ЯМР О такой молекулы можно отличить от линии О в объеме растворителя. Такая линия была обнаружена для гидратированного иона Ве +, что указывает на обмен со временем половинного обмена больше 10 сек. Однако отсутствие такой линии в случае Mg + показывает, что время половинного обмена должно быть меньше 10 сек. Более точные количественные данные можно получить с помощью релаксационно-спектральных измерений по Эйгену, хотя эти опыты являются менее непосредственными. В интересующем нас методе используется поглощение звука. Акустические времена релаксации связаны с константами скоростей, так что по изменению частот поглощения звука можно получить кинетические данные. Такие опыты с растворами электролитов позволяют получать сведения о скоростях ассоциации катионов с анионами. Интерпретация данных основывается на разумном предположении о том, что сначала гидратированный катион и анион образуют ионную пару, содержащую молекулу воды между двумя ионами. Затем ионная пара перегруппировывается, при этом удаляется промежуточная молекула воды, и эта стадия является определяющей скорость [c.190]

Рис. 79. График, поясняющий поглощение звука, вызванное релаксационными явлениями а—по оси абсцисс отложено время по оси ординат — энергия перемещения энергия вращения выше— объём б —ио оси абсцисс — объём, по оси ординат — давление.

В заключение скажем несколько слов о механизме релаксационных процессов в жидкостях, поскольку изучение поглощения звука в жидкостях позволяет сделать предположения [c.194]

В том случае, если в жидкости, в которой распространяется звуковая волна, существует равновесие между двумя различными родами молекул, нарушающееся при распространении звука и восстанавливающееся с конечной скоростью, то в подобной жидкости наблюдаются релаксационные явления. При наличии релаксации наблюдается характерная зависимость (рис. 9) скорости звука, коэффициента поглощения, деленного на квадрат частоты, и коэффициента поглощения [I, рассчитанного на длину волны от частоты. При определенной частоте о, называемой частотой релаксации, на кривой с — Дю) наблюдается точка перегиба (рис. 9), а на кривой м = /(ы) максимум. [c.77]

Акустической релаксацией объясняют дисперсию, поглощение [41]. Если время релаксации Тр сравнимо с периодом звука Т, то скорость звука с (со) и коэффициент поглощения р (со) для релаксационного процесса определяют по формулам [c.25]

Воздействие акустических колебаний на технологические процессы осушествляется по трем основным направлениям вследствие поглощения звука сплошной средой происходит изменение субстанциональных свойств (релаксационные явления на молекулярном уровне) из-за нелинейных эффектов второго порядка инициируются и интенсифицируются процессы переноса на хронопространственных масштабах этих процессов, т. е. на микроуровне морфологической структуры процессов под воздействием явлений первого порядка среда испытывает воздействие как на уровне масштаба потока в целом, так и на уровне его отдельных морфологических компонентов — на макроморфо логическом уровне. [c.162]

Для исследования релаксационных процессов, внутри- и межмолекулярных взаимодействий в полимерах большое значение имеют акустические методы, которые также могуг быть использованы для определения геплоемкости при температурах, близких к абсолютному нулю, прочности высокомолекулярных материалов, ориентации макромолекул, степени сшичания и т. Д. Наличие четкой зависимости химического строения, физической структуры, молекулярной подвижности и т. д. от 1аких параметров, как скорость и коэффициент поглощения звука, позволяет быстро и точно измерить Е" и tg ср в широком диапазоне частот и амплитуд без изменения структуры или разрушения изделия, что облегчает интерпретацию полученных результатов в случае акустических спектрометров эти измерения автоматизированы. Особо перспективно применение акустических методов в дефектоскопии полимеров и при неразрушающих испытаниях. См. [14]. [c.389]

Как уже указывалось, возмущение системы в стандартном состоя НИИ может быть вызвано изменением какого-либо внешнего или внут реннего параметра. В последнем случае просто добавляется один ком понент в достаточно малой концентрации (разд. Ill, В). Последующее перемешивание раствора должно быть значительно более быстрым, чем изучаемый релаксационный процесс Перемешивание, однако, име ет свои ограничения во времени. Нижний предел времени перемеши вания (около одной миллисекунды) достигается только с помощью наи более быстрых смесителей. Поэтому отклонения системы от стандартного состояния чаще вызывают измерением внешнего параметра, например температуры Т или давления Р. Обычно эти параметры либо задают в виде ступенчатой функции при широкополосном контроле релаксационных процессов, либо модулируют какой-либо повторяющейся функцией, что приводит к некоторому стационарному состоянию. Типичным примером первого способа является метод температурного скачка, второго способа - метод поглощения звука. [c.363]

Данные по скоростям ультразвука в водных растворах электрог литов накапливались постепенно в течение многих лет [1, 2] . Существенный интерес к неводным растворам [3, 4] и расплавам солей [5] проявился совсем недавно. Измерение скорости в среде с т-> вестной плотностью является стандартным способом определения сжимаемости жидкостей. Сжимаемость растворов можно вычислить, исходя из ион-ионных взаимодействий и взаимодействий иона с растворителем. В случае расплавов солей можно исходить из одной из теорий жидкости. Частотная дисперсия акустической скорости в прш-ципе позволяет изучать релаксационные явления в такой системе. Однако в растворах электролитов преобладает дисперсия поглощения звука, и поэтому почти всегда предпочитают прямые измерения затухания звуковых волн. [c.419]

Для количественного описания сверхупругости в высокотемпературной сверхпроводящей керамике необходим на бор феноменологических пара- метров теории (см. гл. 3 н 4)-Приведем те из них, которые могут быть определены на основе имеющейся в настоящее время инфор-мащ1и. Для низкотемпературных релаксационных пиков поглощения звука в [514] получено значение энергии активации 0,17 эВ (частота попыток 4-10 с" ). Основываясь на том, что в обычных материалах пики поглощения с аналогичными значениями активационных параметров обусловлены движением дислокации в рельефе Пайерлса, авторы предполагают, что гистерезис упругих модулей обусловлен перемещением системы двойникующих дислокаЩ1Й или дислокаций превращения. [c.248]

Наиболее интересным является случаи поглощения звук в гелии вблизи Я-точки ), так как здесь возможны очень, точные эксперименты. Из предшествующего рассмотрения ( 3) мы знаем, что в случае гелия и антиферромагнетика Де = Ах, и поэтому, как и в теории самосогласованного поля, с [154]. Этот вывод хорошо согласуется с измерениями Бармача и Рудника [155], обнаруживших релаксационный пик в поглощении звука вблизи Я-точки гелия. [c.241]

Кроме систем, в которых наблюдается один высокочастотный релаксационный спектр,, существуют объекты, где имеет место только низкочастотная акустическая релаксация. В частности, примером таких систем являются растворы целлюлозы в кадоксеие и смеси кадоксен — вода (рис. 6), для которых на частотах выше 5 МГц акустическое поглощение в растворе становится таким же, как и в растворителе [30, 31]. Это означает, что в указанных объектах поглощение звука определяется, как и в ПФСО, только движением крупномасштабных участков полимерных цепей. Отсутствие высокочастотного релаксационного спектра свидетельствует о заторможенности мелкомасштабных движений, что, по-видимому, связано со спецификой взаимодействия кадмийэтйлендиаминовых комплексов с глюкозидными звеньями, характер которого является сложным и до сих пор дискуссионным (см., например, [32]). [c.196]

Процесс релаксации можно описывать методами термодинамики необратимых процессов [1]. Этот подход к решению поставленной выше задачи развивался в основном в применении к проблеме дисперсии и поглощения звука [2, гл. 7 3], но его можно использовать и для других явлений. Ряд авторов, начиная с Эйнштейна, разрабатьшали термодинамическую теорию для различных конкретных релаксационных процессов, а в дальнейшем Мандельштам и Леонтович и позднее Майкснер сформулировали общий подход к проблеме. [c.129]

Результаты расчетов по формулам (2) и (4), приведенные в таблице, показывают, что вклад структурной релаксации в поглощение звука и на ультразвуковых н на гиперзвуковых частотах в рамках точности расчетов одинаков. Отсюда можно сделать вывод, что релаксационная область, обусловленная образованием и разрушением комплексов в растворах ацетон — хлороформ, лежит выше 3-10 гц, что согласуется с исследованиями диэлектрических свойств растворов ацетон — хлороформ, приведенными в работе [3]. Эти исследования показали, что комплексы (СН,з)2СО. .. НСС1 и (СНз)2СО. .. 2 НСС1 сильно диссоциированы и время их жизни порядка 10 "—10 2 сек. По-видимому, частота структурной релаксацни должна быть в интервале 10 °—10 гц. [c.288]

В районе 0,9 К наблюдается максимум поглощени<я звука, связанный с влиянием релаксационных процессов в газе фононов и ротонов РЗ], а при дальнейшем понижении температуры быстро уменьшается [238, 248, 249, 252]. Значения коэффициента поглощения первого звука в широкой области температур для различных частот приведены в табл. 44, 45, в которых для частот 2,02 и 6,08 МГц при 7<0,7 К значения а, подсчитаны по эмпирическим формулам, приведенным в работе [248], а при 1,2 К использованы значения oi P, приведенные в табл. 43 для более высоких частот были проведены относительные измерения при разрешении прибора 0,02—0,1 дБ, а абсолютные значения а, получены путем нормирования при некоторой температуре Гп5,п = 100—150 мК, где поглощение звука меньше, чем разрешение прибора, и поэтому принято равным нулю. [c.80]

При объяснении наблюдаемого поглощеш1я звука в жидкостях значительное распространение получила развитая Л. И. Мандельштамом и М. А. Леонтовичем [8, 174, 342] релаксационная теория поглощения звука. Эта теория исходит из предположений, аналогичных тем, которые лежат в основе одноимённой теории, объясняющей явления, наблюдаемые при распространении звука в многоатомных газах. [c.189]

На графике зависимости коэффициента поглощения для двухвалентных электролитов в воде от частоты звука имеется два максимума, указывающих на наличие двух релаксационных процессов. Эфген и сотр. приписывают эти эффекты последовательному отщеплению молекул воды от быстро образующихся ионных пар [c.419]

Ср /С / показатель адиабаты. На рис. 11.1.9 и 11.1.10 приводятся графики температурной зависимости параметра поглощения i/f wы н-1 коана и №-гексааекана, рассчитанные из экспериментальных данных. На этих же графиках приводятся значения этого параметра, вычисленные по формуле классического поглощения (11.1.3). Как видно из графиков, здесь также экспериментальные значения дисперсии скорости звука и сверхстоксов-ского поглощения указывает на существование релаксационных процессов в исследуемой системе. Полученные цанные позволяют вычислить некоторые параметры этих релаксационных процессов, в частности время релаксации. [c.21]

В работе [25] были исследованы спектры М—Б и измерены скорости гиперзвука в растворах третичного бутилового спирта в воде, в которых ранее было обнаружено аномально большое поглощение прп концентрации 0,11 м. д. спирта [26]. Мы наблюдали макси.мальную дисперсию скорости звука при той же концентрации и оценили нз найденных величин дисперсии скорости звука времена релаксации т при разных концентрациях (табл. 3). С точки зрения релаксационной теории, предсказывающей уменьшение времени релаксации т в растворах, полученные больнше значення т являются не-ожидаш1ымн. [c.181]