Вильсона камера туманная

В 1934 г. Фольмер и Флуд создали метод экспериментального исследования кинетики гомогенной конденсации пара в отсутствие инородных частиц, с помощью которого проверили изложенную выше теорию Фольмера. Эти исследования имеют большое принципиальное значение, так как они дали возможность оценить все параметры, определяющие фазообразование, что позволило проверить теорию в особо чистых условиях. Эксперименты проводились в камере Вильсона, заполненной воздухом, насыщенным парами исследуемой жидкости. При достаточно высокой степени адиабатического расширения пары охлаждались и конденсировались, в результате образовывался туман. Скорость образования зародышей контролировалась визуально по началу конденсации, т. е. по минимальному пересыщению, при котором появлялся туман. При этих условиях /о оказалось порядка единицы. Поскольку /о зависит от пересыщения 1п (рг рх) экспоненциально, этот при- [c.97]

Вильсона камера (туманная камера) [c.311]

Например, в камере Вильсона туман образуется путем адиабатического расширения воздуха, насыщенного водяным паром, в процессе которого система переохлаждается. [c.9]

Следы ионов, образуемых под воздействием радиоактивного излучения, можно непосредственно наблюдать в камере Вильсона. В этой камере находится газ, пересыщенный парами воды или спирта такой газ очень чувствителен к появлению радиоактивных частиц. Альфа-лучи обычно проникают в воздухе на расстояние не больше 3 см, и если воздух пересыщен парами воды, возникающие в нем ионы служат зародышами для конденсации пара. Поэтому на пути альфа-частицы немедленно образуется туманный след (трек) длиной до 3 см. Бета-частицы также дают туманные треки, но они оказываются тоньше и длиннее, чем треки альфа-частиц. [c.432]

Туманная камера, изобретенная Вильсоном, представляет собой цилиндрический сосуд с поршнем (рис. 29), позволяющим производить быстрое изменение объема камеры. Камера наполнена воздухом или другим газом, насыщенным водяным паром. Охлаждение, вызванное адиабатическим увеличением объема, приводит к конденсации пара в форме капелек тумана, осевших на центрах конденсации. [c.70]

Как уже отмечалось, процесс расширения в камере Вильсона не является строго адиабатическим, так как стенки сосуда сохраняют более высокую температуру, чем температура паро-газовой смеси после ее расширения. Степень отклонения зависит от размера и формы камеры, а также от природы паро-газовой смеси. По окончании расширения пересыщение снижается вследствие теплообмена со стенками камеры, а также благодаря конденсации пара и выделению тепла (в том случае, если образуется туман). [c.80]

Достоинство описанного метода в сравнении с камерой Вильсона состоит в том, что пересыщенный пар образуется в свободной струе, степень пересыщения его не меняется на протяжении опыта, что позволяет вести непрерывные измерения. Степень пересыщения легко регулируется изменением температуры смешивающихся потоков и содержанием в них пара. Перед поступлением в камеру смешения газовую смесь можно освободить от центров конденсации фильтрацией или же воздействием электрического поля, а также подвергнуть поочередному или совместному воздействию нескольких факторов после прекращения воздействия этих факторов можно легко и быстро зафиксировать первоначальное состояние. Кроме того, возникновение ионов может быть автоматически зафиксировано при помощи фотоэлемента или фотоаппарата по рассеянию света образующимся туманом. [c.118]

Сгущением пересыщенного водяного пара и образованием тумана на заряженных частицах при радиоактивных процессах объясняется возможность проследить путь таких частиц в камере Вильсона. Перистые облака, образующиеся в атмосфере на больших высотах в условиях низких температур, являются также результатом конденсации водяного пара, но не в жидкие капельки, а сразу в мельчайшие твердые кристаллики поэтому перистые облака должны быть отнесены не к туманам, а к дымам. [c.261]

Огромную роль в открытии элементарных частиц и изучении их свойств сыграла камера Вильсона. Особенность ее устройства состоит в том, что она содержит водяной пар, который в течение очень короткого времени может быть переведен в состояние пересыщения. Когда в камере отсутствует пыль или другие подобные частицы, то пар остается в состоянии пересыщения. Если же в камере оказываются заряженные частицы, то они вызывают на своем пути ионизацию газа. Образующиеся ионы становятся центрами конденсации пересыщенного пара и, таким образом, путь летящей частицы обозначается мельчайшими капельками воды, образующими туманный след. Такие следы фотографируются или снимаются кинокамерой при сильном освещении. По виду пути частиц в камере Вильсона, по его кривизне или отклонению в магнитном и электрическом полях можно судить о скорости, заряде, массе и других характеристиках частиц. [c.274]

Камера Вильсона (рис. 22), в которой осуществляется описанный процесс, представляет собой металлическую коробку, снабженную двигающимся поршнем и содержащую увлажняемый воздух (увлажнение достигается смачиванием водой или спиртом окрашенной в черный цвет желатины, покрывающей верхнюю часть поршня, или же наливанием воды в боковые карманы камеры). При выдвижении поршня воздух камеры, расширяясь, охлаждается, и водяные (спиртовые) пары, переходя в пересыщенное состояние, готовы к конденсации. (Однако конденсации не происходит, так как еще отсутствуют центры конденсации.) Камера имеет застекленные отверстия (для бокового освещения) и снабжена стеклянной крышкой, через которую и производится фотосъемка (обыкновенная или стереоскопическая) туманных следов — треков. Заряженные частицы (впускаемые в камеру сбоку через зазор, закрытый тончайшей пластинкой из слюды, или же образующиеся при каком-либо радиоактивном процессе в самой камере), играя роль центров конденсации пересыщенных паров, делают видимым свой путь. По жирности и по длине треков можно судить 6 природе заряженных частиц и об их энергии. Так, след а-частицы жирный след -частицы тонкий, прерывистый, так как ионизирующее действие ее слабое (рис. 23, а). На черном фоне, создаваемом окрашенным поршнем, треки ясно видны. Чтобы изгнать ионы, находящиеся в самом воздухе камеры, ее предварительно электризуют. [c.99]

Для приведения теоретического графика в соответствие с экспериментальной равновесной изотермой (см. рис. 4) необходимо дополнительно провести горизонтальную прямую 75. Согласно правилу К. Максвелла, имеющему теоретическое обоснование, это надлежит сделать так, чтобы площади фигур/25/ и 5 55 оказались равными. Тогда ордината прямой /5 будет соответствовать давлению насыщенного пара при данной температуре и абсциссы точек / и 5 должны быть равными при данной температуре мольным объемам пара и жидкости. Все же некоторые участки волнообразной кривой физически реализуемы хотя и соответствуют неравновесным состояниям. Так, осторожно сжимая пар вьше точки 1 (см. рис. 8), можно поднять по кривой 12. Для этого необходимо отсутствие в паре центров конденсации, и в первую очередь пыли. Пар получается в этом случае в пересыщенном, т. е. переохлажденном, состоянии. Образованию капелек жидкости в таком паре могут способствовать ионы, появляющиеся в паре по какой-либо причине. Это свойство пересыщенного пара используется в известной камере Вильсона, применяемой для исследования ядерных процессов. Быстрая частица, пробегая в камере, содержащей пере- у сыщенный пар, и соударяясь с молекулами, образует на своем пути ионы, создающие туманный след — трек, который и фиксируется на фотографии. [c.17]

Первым прибором, позволившим непосредственно наблюдать ядерные реакции и следы отдельных заряженных частиц, была туманная камера, или камера Вильсона, созданная в 19П г. английским ученым Ч. Вильсоном. Действие камеры основано на общеизвестном явлении образования тумана при охлаждении насыщенного водяным паром воздуха. Конденсация пара в виде мелких капелек жидкости происходит на каких-либо центрах конденсации (мельчайших пылинках, ионах и др.). В камере Вильсона такими центрами конденсации являются электрически заряженные частицы. [c.476]

Многие знакомы с камерой Вильсона — удивительно остроумно сконструированным прибором, позволившим человеку увидеть полет альфа-частиц, электронов, раскрыть тайны космических лучей. Воздух в камере насыщен парами воды или спирта. Если в момент пролета частицы излучения резко снизить давление в камере, водяной пар оказывается пересыщенным и центрами его конденсации станут ионы, возникшие на пути ионизирующей частицы. Так вот, если в камеру Вильсона впустить обычный атмосферный воздух и так же резко снизить давление, камера окажется заполненной плотным белым туманом — это пары воды или спирта сконденсировались на частицах высокодисперсных аэрозолей, всегда присутствующих в атмосфере. Почти все видели узкий белый шлейф, тянущийся за высоко летящим самолетом. Самолет пролетает через слой воздуха, где водяной пар пересыщен. Высокодисперсные аэрозоли — продукты сгорания топлива — становятся центрами конденсации пересыщенного пара, образуется белый туман — облако вдоль пути самолета. Именно на этом принципе основано действие счетчика высокодисперсных аэрозолей (счетчика Айткена). [c.13]

Если радиоактивные лучи пронизывают атмосферу умеренно пересыщенного пара, то создаваемые на их пути ионы служат центрами, вокруг которых конденсируются капельки жидкости, дающие туманные следы пролетевших частиц. Их легко наблюдать или фотографировать на черном фоне при боковом освещении. На этом явлении основана камера Вильсона [102, 103], в которой пересыщение пара воды или спирта создается быстрым адиабатическим расширением в 1,25—1,40 раз насыщенного пара, достигаемым движением поршня, запирающего камеру. [c.155]

Сталкиваясь с молекулами газов, а-частицы выбивают из них электроны и ионизируют воздух. Это свойство а-частнц использовал английский физик Вильсон, наб.пюдавший пути движения а-частиц в газообразной среде. Для этого он сконструировал камеру туманов (рис. 11), которая представляла собой цилиндр 1 со стеклянной крышкой 2 и была снабжена подвижным поршнем 3 вместо дна. Камеру наполняли влажным воздухом "и быстро опускали поршень. Расширяясь, воздух охлаждался и становился пересыщенным водяными парахмп. Одновременно с этим через камеру пропускали а-частицы, ионизирующие воздух. На пути их движения ионы конденсировали вокруг себя капельки воды. Поэтому путь движения каждой а-частицы становился заметен в виде узкой полоски тумана, которую можно было сфотографировать. [c.41]

Есть еще одно интересное цветовое явление, обусловленное наличием частиц, но необъяснимое с точки зрения классической теории Релея. В некоторых случаях солнце имеет зеленую окраску, а иногда кажется голубым . Явление голубого сол ща обсуждалось рядом авторовИзучая прохождение света через туман, образующийся при конденсации пара в потоке, Айткен установил, что при обычной конденсации цвет меняется от нежно-зеленого до темно-голубого различной интенсивности . В опытах, проведенных в камере Вильсона, он обнаружил следующую смену нветов вначале появлялся голубой, затем зеленый и л<елтый. Эти наблюдения были продолжены ч-ш. Но до самого последнего времени для этих цветовых эффектов не было найдено удовлетворительного физического объяснения. Попытки привлечь физиков к решению этой проблемы долгое время оставались тщетными, так как она не была в то время модной . Только во время второй мировой войны, когда начали широко применяться дымовые завесы и рассеяние света аэрозолями приобрело большой практический интерес, было понято значение теории рассеяния и она была сопоставлена с экспериментальными результатами. [c.112]

Дополнительными к венцам оптическими эффектами являются антивенцы, или глории, набл юдаемые иногда в природных облаках в виде спектрально окрашенных колец, окружающих тень головы наблюдателя, отброшенную на облако. Найк и Иоши изучали глории в лаборатории, освещая туман в камере Вильсона и наблюдая свет, рассеянный назад. Измеряя величину капелек по угловому размеру венцов в проходящем свете, они установили, что аз1пуп = п(л-Ь 1,22), где у — угловой радиус п-го светлого кольца. В природных облаках, в которых наблюдаются глории, диаметр капелек имеет величину 13,5 мк. [c.138]

В 1920 г. английский ученый Чэдвик, рассеивая а- и р-ча-стицы тонкими металлическими пластинками, измеряя кривизну туманных следов ( треков ) этих частиц (заснятых на фотопленку при помощи камеры Вильсона), подсчитывая число туманных капелек на 1 см пути пробега их, вычислил массу и скорость движения частиц. Так как углы отклонения также были измерены, равно как и числа отклонявшихся на разные углы частиц, то можно было по формуле Резерфорда (см. гл. 6) вычислить величину положительного заряда ядра 2. [c.122]

Обычно величина определялась при помощи камеры Вильсона, в которой происходило охлаждение парогазовой смеси (в результате ее адиабатического расширения), образование зародышей, затем частиц аэрозоля. Весьма эффективен метод определения 5 при смешении парогазовой смеси с холодным газом в турбулентной свободной струе [84]. Метод основан на том, что при помощи теории турбулентных свободных струй можно определять возникающие значения пересыщения 5 в любой точке струи, в том числе и максимальное пересыщение 5тах,-если известны параметры смешивающихся потоков. Изменяя эти параметры, можно получить такое пересыщение, при котором в струе появляется туман это пересыщение может быть принято равным критическому. [c.51]

Камера Вильсона [И]. Камера Вильсона позволяет получить в более тонких деталях изображения следов ионизирующих частиц, подобных трекам в фотоэмульсии. В этом приборе, идея которого принадлежит Вильсону (1911 г.), трек движущейся через газ частицы становится видимым благодаря конденсации капелек жидкости на образующихся ионах. Для этого изолированный объем газа, насыщенного парами (воды, спирта и т. п.), резко охлаждается при адиабатическом расширении, в результате чего создается пересыщение. При этом, вообще говоря, должен образовываться туман, однако, если выполнены некоторые условия и газ свободен от пыли, рассеянных ионов и т. д., пересыщение сохраняется в объеме всюду, кроме локальных центров конденсации, которыми служат расположенные вдоль трека ионы. Обеспечивающие расширение поршень или диафрагма работают в циклическом режиме, и для очистки камеры от ионов в промежутке между последовательными расширениями создается небольшое электростатическое поле. Прибор обычно снабжен устройством для освещения, фотоаппаратом и зеркалами, позволяющими получать стереоскопические фотографии следов при каждом расширении. Необходимое для работы камеры пересыщение пара может быть достигнуто и другим путем, а именно за счет диффузии насыщенного органического пара в более холодную область. В диффузионной камере рабочий объем имеет не периодическую, а непрерывную чувствительность в целом эта камера значительно проще обычной камеры Вильсона. В начале 50-х годов камеры Вильсона в значительной мере были вытеснены диффузионными камерами, пока последние сами не устарелй с появлением пузырьковых камер. Особенно полезным в физике высоких энергий оказалось применение диффузионных камер, наполненных водородом, дейтерием или гелием при давлении около 25 атм. [c.154]

Исследование взаимодействия а-частиц с ядрами других атомов было очень облегчено изобретением простого прибора — камеры Вильсона. Она представляет собой сосуд цилиндрической формы, внутри которого в определенный момент создают пересыщенный водяной пар. Для этого камеру заполняют сначала насыщенным водяным паром, а затем подвергают этот пар резкому расщирению При резком расширении водяного пара его температура падает и он становится пересыщенным. Если а-частицы или электроны пролетают через пересыщенный водяной пар, то они ионизируют на своем пути молекулы воды или того газа, который находится в камере. Газовые ионы являются центрами конденсации, и вокруг них образуются мельчайшие капельки воды. Заряженная частица оставляет за собой туманный след, который легко сфотографировать. В современных лабораториях часто применяются пузырьковые камеры, в которых заряженная частица проходит некоторый путь в среде, представляющей собой перегретую жидкость. Ионизация, вызываемая частицей, приводит к быстрому вскипанию жидкости и ойразованию пузырьков пара вдоль траектории движущейся частицы. Еще более совершенными, но и очень сложными являются искровые камеры, в которых путь частицы регистрируется посредством искры, вызываемой ею, между заряженными поверхностями. [c.169]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология