Поглощения звука метод

Ультразвуковой метод. Звук, распространяясь в жидкости, приводит к небольшим периодическим флуктуациям температуры и давления. Реакция, равновесие которой зависит от температуры или давления, а время релаксации сравнимо с периодом возмущения, будет поглощать энергию. Поглощение звука в жидкости подчиняется закону P = Pae ° , где Р и Р — амплитуда на расстоянии и начальная амплитуда звукового колебания а—коэффициент поглощения на 1 см. Коэс ициент поглощения на длину волны г = аХ=2ла /со, где А, и, со—длина волны, скорость и угловая частота (радиан-с 1), л зависит от со и времени релаксации т следующим образом [c.295]

Ультразвуковой метод. Звук, распространяясь в жидкости, приводит к небольшим периодическим флуктуациям температуры и давления. Реакция, равновесие которой зависит от температуры или давления, а время релаксации сравнимо с периодом возмущения, будет поглощать энергию. Поглощение звука в жидкости подчиняется закону Р где Р и Р — амплитуда на расстоянии I и начальная [c.348]

Периодическое изменение давления с помощью ультразвуковых волн. Поглощение звука происходит в широком интервале частот с максимумом при 1/т. Поскольку следует пройти большой интервал частот, для одного исследования необходимо использовать разные типы измерительных приборов. Требуются также большие объемы растворов (20—100 л). Метод применим к любым реакциям, сопровождающимся изменениями объема, например [c.95]

Сущность метода многократно отраженных имиульсов заключается в следующем. При небольших величинах поглощения в исследуемом материале ультразвуковые импульсы, медленно за-т хая, отражаются от противоположных граней образца и на экране электронно-лучевой трубки будет виден ряд импульсов, расположенных на равном расстоянии друг от друга (рис. 77). Численная ве.личина коэффициента поглощения звука определяется путем сравнения по аттенюатору двух импульсов, соответствующих двум последовательным отражениям. [c.149]

При использовании данного метода величину поглощения звука можно определять также по числу отраженных импульсов, видимых на экране трубки. Типичная картина многократно отраженных импульсов представлена на рис. 78 [125]. [c.149]

Большим достоинством метода буферных стержней является возможность проводить измерения как на продольных, так и на сдвиговых волнах. Для измерения скорости и поглощения звука можно использовать те же формулы, что и в случае иммерсионного метода. Можно указать два простых способа измерения скорости ультразвука в полимерах с использованием буферных стержней. [c.83]

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]

Величина вращательного кванта значительно меньше колебательного, поэтому вращательная энергия гораздо легче переходит в энергию поступательного движения. Для большинства молекул число соударений, требуемых для вращательно-поступательного перехода, менее 10, что соответствует временам релаксации меньше 10 с при атмосферном давлении. Вследствие этого вращательную релаксацию довольно трудно исследовать акустическими методами, так как требуются высокие значения Цр, при которых уже сказывается классическая дисперсия и, поглощение звука [87]. Большую трудность представляет и теоретическая интерпретация результатов. Дело в том, что вращательная энергия распределена по большому числу рассматриваемых уровней, а наблюдаемые времена релаксации обычно оказываются усредненными по совокупности переходов, относящихся к состояниям с различными /. [c.269]

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]

Для изучения процесса отверждения при,меняются также кондукто-метрические методы, основанные на измерении электропроводности [152, 153]. скорости распространения и поглощения звука [154], [c.127]

Естественно поставить вопрос, как эта особенность растворов влияет иа процессы колебательной релаксации и можно ли изучить это влиянпе с помощью акустических методов. С этой целью мы исследовали скорость распространения и коэффициент поглощения звука в растворах ацетон — хлороформ в большом интервале частот от 40 до 3200 Мгц ири температуре 23° С. [c.284]

Измерение поглощения звука осуществляется обычно импульсными методами. Эти измерения более сложны и выполняются с меньшей точностью. [c.192]

Релеевский триплет. Итак, спектр тонкой структуры релеевского рассеяния света (релеевский триплет) в чистых жидкостях обусловлен адиабатическими и изобарическими флуктуациями плотности. В растворах центральная компонента релеевского триплета, будем называть ее компонентой Гросса (по имени открывшего ее в 1930 г. Е. Ф. Гросса), зависит не только от изобарических флуктуаций плотности, но и от флуктуаций концентрации. Изучая спектр центральной компоненты релеевского триплета, изображенного на рис. 32, можно определить коэффициент те.мпературопроводности х и, если известно Ср, —коэффициент теплопроводности %. Изучая спектр компонент Мандельштама—Бриллюэна, получают сведения о скорости распространения и коэффициенте поглощения звуковых волн [36]. Точность этих измерений резко возросла с появлением газовых лазеров. Измерения проводятся при углах рассеяния 0, обычно превышающих 20—30°. В этих условиях спектр компонент Мандельштама — Бриллюэна позволяет изучать лишь гиперзвуковые волны, имеющие частоту порядка 10 Гц. При очень малых углах рассеяния в принципе можно было бы исследовать скорость и поглощение звука в более широком диапазоне частот и оптическим методом получать сведения о дисперсии скорости звука, т. е. о зависимости скорости звука от частоты колебаний звуковых волн [37]. [c.144]

Метод акустической эмиссии основан на том эффекте, что растущая трещина или возникновение дополнительных напряжений внутри изделия, например вследствие деформации, высвобождает энергия), которая излучается также и в форме звуковых волн. Диапазон частот этих импульсов или цуга импульсов распространяется на все частоты слышимого звука вплоть до наивысших частот. Однако по практическим причинам ограничиваются диапазоном ультразвука около 1 МГц, так как при более низких частотах измерение нарушается из-за слишком большого числа помех от окружающей среды, а при более высоких частотах сильно ограничивается дальностью распространения из-за поглощенно звука в материале. По аналогии с методами сейсмологии звуковые импульсы регистрируются датчиками колебаний (как правило, пьезодатчиками искателей), поставленными на поверхность детали, и подвергаются дальней- шей обработке. [c.323]

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]

Вследствие диссипативных свойств тепловой энергии температура может модулироваться только ступенчатой функцией. Совершенно иное положение, когда возмушающим параметром является давление или напряженность электрического поля. Эти параметры могут изменяться, например, синусоидально, и их следует измерять в первом случае методом поглощения звука, во второмметодом диэлектрической дисперсии. Использование поглощения звука для исследования электролитов обсуждается в работе Штуера и Егера [4]. Метод дисперсии диэлектрической проницаемости описан в оригинальной работе Бергманна, Эйгена и Де Майера [5]. Более глубокое рассмотрение синусоидальных модулирующих функций читатель может найти в работе [3], стр. 952. [c.364]

Широко применяют оптические методы спектроскопию, спек-трофотометрию, измерение показателя преломления, для оптически активных веществ — полярометрический метод. При изучении реакций в растворах электролитов пользуются методом электропроводности, при изучении изотопного обмена и механизма реакции применяют метод меченых атомов. Для исследования быстрых реакций применяют метод измерения скорости распространения и коэффициента поглощения звука и в особенности ультразвука. При изучении скорости рекомбинации атомов используют метод раздельного калориметрирования (А. А. Ковальский, 1946). В ряде случаев, как, например, изучение быстрых реакций или рекомбинации атомов, химико-аналитические методы вообще неприменимы. [c.18]

Близкие к этому значению величины Р получаются также из измерений поглощения звука в водороде [1239], а также из измерений времени релаксации в водороде при помощи метода ударной трубки [815, 706]. См. также [1187, 1240]. Заметим, что в отличие от расчета Браута расчет Бекерле [368], исходящий из функции (20.14) и упрощенной модели столкновений, дает значения величины Р, па один — полтора порядка отличающиеся от измеренных значений. По мнению Бекерле, это расхождение обусловлено упрощенным характером выбранной им модели. [c.303]

Здесь мы не останавливаемся на других методах экспериментального изучения обмена энергии при соударениях молекул. Некоторые из этих методов (например, метод дисперсии и поглощения звука) будут рассмотрены ниже в связи с превращениями колебательной энергии. Описания остальных методов можно найти в научной литературе здесь прежде всего имеются в виду уноминавщиеся ранее метод ударной трубки [815] и метод ударных волн [505, 699, 700]. [c.308]

Н-связь, независимо от длины и разветвленности углеродно цепи, наличия сильных электроотрицательных групп или, как это было показано в некоторых случаях, замещения в Н-связи атома водорода иа дейтерий. Эти данные не подтверждают предположения о том, что дейтериеваи связь прочнее водородной (см. [2 36, 2137]). Число работ, в которых изучались кислоты в жидкой и твердой фазах, иевел1Ш0, поэтому сделанные выше выводы нельзя распространять и на эти фазы. Наиболее достоверное значение для жидкой фазы —АЯ 6,7 ккал/моль (стеариновая кислота, 117891) лежи г с пределах погрешности приведенной выше величины. Метод поглощении звука дает, по-видимому, заниженные значения АН (на 2—4 ккал/моль), которые в настоящее время следует рассматривать как лежаш,ие за пределами погрешности значений, полученных другими методами. Аллен и Кал-дин [251 пришли к выводу, что данные, полученные по методу плотности нара, имеют точность 0,1—0,2 ккал/моль спектроскопические измерения менее точны, их погрешность составляет +1 ккал/моль. Данные, полученные разными экспериментаторами, не попадают в указанный предел погрешности. Определение энтропии производится с меньшей точностью, только [c.182]

Однако методы ультразвукового контроля не ограничиваются только одной дефектоскопие . Так, измеряя скорость распространения и коэфф1 циент поглощения ультразвука в различных средах, можно судить об упругих параметрах последних—плотности, вязкости и модуле упругости, ибо они-то и определяют величины скорости и поглощения ультразву овых колебаний. При этом появляется возможность связать данные подобных измерений со структурой испытуемых материалов. Например, но величине поглощения звука в металлах мож то определять величину зерна, а следовательно, и структуру исследуемого металла. По данным измерений скоростей распространения продольных и поперечных ультразвуковых волн определяют упругие константы (модуль Юнга, модуль сдвига и коэффициент Пуассона) металлов и таких материалов, как каучук, пластмасса, стекло, фарфор, лед. А так как подобные измерения позволяют исследовать также шнетику процессов, происходящих в твердых телах, то этим методом можно контролировать напряженное состояние материала, например измерять модули упругости сильно нагруженных железобетонных или стальных конструкций. [c.8]

Величины скорости и поглощения ультразвука в той или иной жидкой среде часто удается связать с физикохимическими особенностями данной среды. Это позволяет, с одной стороны, сделать выводы о строении вещества, внутримоле1 улярных связях и прочих вопросах, интересующих специалистов молекулярной физш и. С другой стороны, этим методом можно контролировать концентрации сред, наличие в них посторонних примесей, а та же исследовать кинетику протекания процессов и реакций. Подобный метод ультразвукового анализа и контроля основан на непрерывном определении величин скорости и поглощения звука в исследуемой среде. Ультразвуковой метод анализа физико-химических процессов, как метод контроля жидких сред химического, гидролизного, лако- [c.8]

Оценка внутреннего трения, оказывающего существенное влияние на поглощение звука в твердых телах, часто производится косвенными методами, например по величине так называемого тангенса угла механических потерь и по остроте резонансной кривой (или добротности) при вынужденных колебаниях. Уравнение распространения упругих колебаний продольных волн в твердом теле с учетом поглощения может быть запь-сано в виде [c.50]

Измерения поглощения в большинстве металлов и сплавов проводятся импульсным ультразвуковым методом. При этом наблюдается затухание импульсов, многократно отраженных от граней испытуемого образца. Сопоставление данных ультразвукового метода с металлографическими данными о размерах зерен металла позволяет уточнить характер зависимости поглощения звука от структуры металла. Блок-схема ультразвуковой установки для контроля структуры металлов аналогична схемам импл льсных дефектоскопов, т. е. состоит из синхронизирующего генератора, генератора высокой частоты, усилителя [c.148]

Импульсный ультразвуковой метод практически позволяет определять поглощение звука в металлах до величины 1ч-4 непер см [126]. Ориентировочно можно считать, что величина полного ослабления звука между прЕемпым и передающим щупом не должна превышать [c.150]

Рнс. 79. Иллюстрация метода пзморспия поглощения звука путем сравнения с эталоном 1—рабочий имнульо, определяющий поглощение в исследуемой среде, 2—имнульс, харакиеризующий поглощепие звука в эталонной среде. [c.150]

Впервые скорость звука и в жидком нормальном водороде была измерена Питом и Джексоном (121] в 1935 г. Исследователи использовали интерферометрический метод при частоте 427 кгц. Измерения проведены в точке нормального кипения водорода (20,4°К) с погрешностью около 0,5%, что соответствует абсолютной погрешности (5—7) м сек. Галт [122] в 1948 г. измерил скорость и поглощение звука в жидком нормальном водороде при температуре 17 °К и частоте 44,4 Мгц импульсным методом. При указанной ошибке определения температуры полученное значение скорости звука должно ограничиваться погрешностью (20—30) м сек. Ван-Иттсрбик с сотрудниками [123] исследовалп зависимость и(Т) в нормальном жидком водороде иа линии насыщения в диапазоне 14—2ГК интерферометрическим. методом при частоте 523 кгц, однако полученные результаты, по признанию самих авторов [124], оказались недостаточно корректными. В 1954 г. Ван-Иттербик, Ван-дер-Берг и Лимбург [125] измерили скорость звука в нормальном водороде при частоте 1 Мгц и в параводороде при частоте 3 Мгц при температуре в нормальной точке кипения оптическим и интерферометрическим методами. Использование разных методов дало результаты, отличающиеся до 7 м/сек (в табл. 40 данные этой работы, полученные оптическим методом, от.мечены звездочкой). [c.97]

Если измерять скорость и поглощение звука как функциго частоты при различных температурах, можно непосредственно определить разности энтальпий, энтропий и свободных энергий двух конформеров [242, 243]. Точность полученных этим методом величин свободных энергий достаточно высока ( 0,3 ккал/.моль) [239, 240], однако энтропия и энтальпия определяются менее удовлетворительно. [c.224]

Расчет коэффициента адиабатической сжимаемости Рз = = — (Й1п У/дP)s связан с формулой Лапласа 114.29), а потому — с акустическими исследованиями растворов, в которых наряду с измерениями скорости звука часто изучается поглощение звука. Изотермическую сжимаемость определяют прямыми и косвенными методами. Прямые методы предполагают экспериментальное изучение зависимости объема от давления Кт — — дУ/йР)т. В качестве примера можно упомянуть исследования Кт в системах НгО — ДМСО [253], НгО — /-ВиОН [254], разбавленных водных растворов спиртов, амидов и ацетонитрила [109]. Косвенные методы основаны на использовании формулы (111.31), либо на экспериментальном определении термического коэффициента давления (дР/дТ)у = я и формуле р - = р/л, где ар =(д 1п У дТ)р. Последним способом были определены изотермические сжимаемости в системе НгО— Hз N при 298 и 318 К [255]. Чаще, однако, используется соотношение (111.31). [c.148]

Сравнительный анализ наиболее надежных и распространенных методов измерения скорости звука в твердых телах показывает, что их весьма трудно, а иногда и невозможно использовать для акустических измерений в полимерах. Это связано с особенностями ультразвуковых измерений в полимерах. Очень высокое (по сравнению с металлами) поглощение ультразвука в полимерах, из-за которого не наблюдаются отраженные импульсы, не позволяет применить такие точные способы измерения скорости звука, как метод Вильямса — Лэмба - и метод наложения импульсов . Высокое поглощение звука в полимерах ограничивает возможности и резко снижает точность метода автоциркуляции импyль a - [c.71]

При неравномерном распределении элементов, обуславливающих поглощение звука, поле внутри аппарата также неравномерное. Для анализа акустических процессов в таких условиях пользуются геометрической или лучевой акустикой. Г. А. Чигринским разработан геометрический метод, заключающийся в следующем. Звуковые лучи от источника Я (рис. 94) можно представить в виде составляющих осевых 1 (параллельных координат- [c.187]

В настоящее время методы измерения скоростей быстрых реакций в растворах настолько усовершенствованы, что почти не осталось таких реакций, скорость которых не поддается непосредственному измерению. Эти методы, начиная от методов поглощения звука и магнитного резонанса, кончая электрохимическими методами, заслуживают внимания не только потому, что их применение позволяет получить ценные кинетические сведения, но также и потому, что в будущем некоторые из них могут стать обычными аналитическими методами. Исчерпывающие сведения о методах измерения скоростей быстрых реакций и их применении для изучения реакций в растворе можно найти в замечательной монографии Колдина [1]. [c.267]

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]

Измерялись упругие постоянные и коэффициенты поглощения звука в Si, Ge, GaAs, InSb и HgSe на монокристаллических образцах с разной концентрацией донорной и акцепторной примесей. Упругие постоянные измерялись в интервале температур 78—550 °К при частоте 10 мгц непрерывным интерференционным методом. Точность абсолютных измерений 0,15%, относительных (изменение с температурой) 0,05%. Коэффициент поглощения продольных и поперечных волн измерялся в интервале температур 78—300 °К, диапазоне частот 20—170 мгц методом импульсного эха. Точность абсолютных измерений 15—20%, относительных 5-10%. [c.212]

Методы, основанные на поглощении звука. Использование измерений скорости распространения звука для определения скорости протекания быстрых реакций п газах было предложено Нернстом и Кейтелем [101] в 1910 г. Ричардс [102] в 1939 г. критически рассмотрел некоторое число экснеримен-тальных попыток применения этого метода. Отклонения газов от идеального состояния осложняют вычисления и затрудняют измерения при низких давлениях. [c.141]