Релаксация диэлектрическая время

Различают поляризацию электронную, связанную со смещением электронов относительно ядер , ионную, связанную со смещением отрицательных и положительных ионов кристаллической решетки, и ориентационную, происходящую в диэлектрике, молекулы которого обладают собственным дипольным моментом. Процесс поляризации характеризуется временем релаксации. Различные времена релаксации для разных механизмов поляризации приводят к частотным зависимостям диэлектрических характеристик материалов. Например, на рис. [c.37]

Релаксационный эффект связан с существованием ионной атмосферы и ее влиянием на движение ионов. При перемещении под действием внешнего электрического поля центральный ион выходит из центра ионной атмосферы, которая вновь воссоздается в новом положении иона. Образование и разрушение ионной атмосферы протекает с большой, но конечной скоростью, характеристикой которой служит время релаксации. Это время может рассматриваться как величина, обратная константе скорости создания или разрушения ионной атмосферы. Время релаксации зависит от ионной силы раствора, его вязкости и диэлектрической проницаемости. Для водного раствора одно-одновалентного электролита время релаксации т выражается [c.261]

Наиболее короткими являются времена релаксации, связанные с упругой деформацией в воде. Время релаксации диэлектрической дисперсии приблизительно на порядок больше времени упругой деформации. Процесс диэлектрической дисперсии связан с переориентацией частиц в электрическом поле и требует для своего осуществления освобождения их от водородных связей. С освобождением от связей с ближайшими соседями связан и процесс самодиффузии молекул. По-видимому, эти процессы надо характеризовать другим микроскопическим временем Тг- Это время измеряется в экспериментах по неупругому рассеянию нейтронов. Время Тн о- н- ч-Он" характеризует процесс диссоциации молекулы на ионы и является характеристикой межмолекулярного взаимодействия в воде, обусловленного переходами протонов от молекулы к молекуле. [c.128]

Многочисленные измерения показали [1—8], что значения и Тз (механическое и диэлектрическое время релаксации) совпадают и, следовательно, связаны общей физической основой. Известны также два выражения, учитывающие температурную зависимость т и Тз Аррениуса [c.75]

Значения температуры стеклования, найденные из акустических, диэлектрических и других физических измерений, в которых используются периодически изменяющиеся поля, накладываемые на полимер, могут зависеть от частоты (О изменения этих полей и возрастают с ростом (О. Эта зависимость связана с явлением механического стеклования 4]. Механическое стеклование обусловлено релаксационным характером процесса перехода из высокоэластического состояния в стеклообразное. В соответствии с этим величина любого измеряемого при периодических воздействиях параметра, характеризующего релаксационный процесс, определяется произведением г или числом Деборы )=т// (где т — время релаксации, а (— время наблюдения). С точки зрения релаксационных представлений различие между аморфным твердым телом и жидкостью можно выразить количественно с помощью числа Деборы. У жидкостей, имеющих очень малые времена релаксации, число Деборы 0<С1, у аморфных твердых тел /)>1. [c.95]

Выше уже говорилось о том, что при внесении диэлектрика в электрическое поле ориентация диполей происходит не мгновенно, а в течение некоторого времени. Если выключить электрическое поле, то вследствие теплового движения спустя некоторое время т поляризация диэлектрика уменьшится в е раз. Это явление получило название диэлектрической релаксации, а время т называется временем диэлектрической релаксации. Очевидно, что поляризуемость молекул диэлектрика а (а следовательно, параметры х и е), помещенного в периодически изменяющееся электрическое поле, должна зависеть от периода изменения этого поля 7 = 2я/0, времени релаксации т и соотношения между Т (или со) и т. Наиболее удачная теория диэлектрической релаксации была разработана Дебаем для полярных жидкостей. Он дал следующее выражение для поляризуемости, обусловленной ориентацией молекул [c.181]

Экспериментальные результаты показывают, что диэлектрические свойства некоторых молекул можно описать с помощью двух времен релаксации большее время релаксации соответствует ориентации полярных молекул в целом, а меньшее — внутримолекулярному вращению. [c.25]

Для поляризации вещества за счет смещения электронов в атомах требуется время порядка 10 сек, тогда как для поляризации за счет смещения атомов в молекулах необходимо время от 10 1 до 10 сек. Ориентационная поляризация, связанная с поворотом полярных молекул, требует обычно от 10" до 10 сек, а в случае очень больших молекул или очень вязких веществ это время может быть намного большим. Исчезновение поляризации после снятия наложенного на диэлектрик поля называется диэлектрической релаксацией . Исходя из предположения, что поляризация падает по экспоненциальному закону, можно определить время релаксации как время, необходимое для уменьшения поляризации до 1 /е ее величины в момент снятия поля, где е — основание натуральных логарифмов [98]. [c.624]

Методы, которые дают информацию о У-структуре, — это методы, использующие излучение или частицы, которые взаимодействуют с жидкостью только в течение короткого периода времени и обмениваются регистрируемой долей своей эиергии с молекулами в жидкости. Инфракрасная и рамановская спектроскопия так же, как и неупругое рассеяние нейтронов, удовлетворяет этим требованиям и является главным источником информации о У-структуре жидкости (рис. 4.2). Рассеяние нейтронов дает информацию о промежутках времени продолжительностью 10 " с. Поскольку это время совпадает с периодом Тп, рассеяние нейтронов является полезным методом исследования природы перемещения временных положений равновесия. Исследования релаксации диэлектрической поляризации и ядерного магнитного резонанса применяются для определения среднего времени между перемещениями. Порядок, в котором ниже рассматриваются свойства воды, основан на временном масштабе, о котором дают информацию указанные методы. [c.159]

Условились временем релаксации считать время, в течение которого напряжение (в опыте I) уменьшается в е раз по сравнению с первоначальным (е — постоянное число, равное 2,7,— основание Неперовых логарифмов). Время релаксации является хорошей характеристикой не только механических, но и диэлектрических свойств полимера. Это время возрастает с повышением степени полимеризации и уменьшается под влиянием давления и температуры. Последнее особенно важно, когда хотят найти оптимальные условия для формирования различных изделий из полимеров. [c.339]

Разрушающее структуру влияние анионов и крупных однозарядных катионов подтверждается их воздействием на инфракрасные спектры, парциальную мольную теплоемкость, изменение энтропии при гидратации, на время релаксации диэлектрической проницаемости. [c.89]

ЧИСЛА ПЕРЕНОСА, КОЭФФИЦИЕНТЫ ДИФФУЗИИ, ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ ДЛЯ ИОНОВ в РАСТВОРАХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ, ВРЕМЕНА РЕЛАКСАЦИИ, ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРОНИЦАЕМОСТИ [c.27]

И. Электропроводности, подвижности ионов, числа переноса, коэффи циенты диффузии, термодинамические величины для ионов в раство рах электролитов, времена релаксации, диэлектрические проницае мости................ [c.354]

Изучение релаксации диэлектрической поляризации полимеров в растворе позволяет в широких пределах изменять межмолеку-лярные взаимодействия, приближаясь к свойствам изолированной макромолекулы. Кроме того, тепловое движение макромолекул в растворе в какой-то мере моделирует тепловое движение блочного полимера в вязкотекучем состоянии (рис. 1.12). Времена релаксации и энергии активации дипольной поляризации полимера при очень высоких температурах и в растворе сближаются [115]. [c.42]

Статическая диэлектрическая проницаемость 5. фактор корреляции g, параметр а, характеризующий распределение времен релаксации, эффективное время диэлектрической релаксации То, свободная энтальпия АФ , энтальпия и энтропия активации диэлектрической релаксации триоксана [c.442]

Понижение диэлектрической проницаемости граничных слоев воды следует также из молекулярно-динамических оценок изменений вращательной подвижности диполей воды [4] п подтверждается исследованиями структуры воды в тонких прослойках методом неупругого рассеяния нейтронов и ЯМР. Так, для дисперсий кремнезема времена релаксации молекул воды в граничном слое 1 нм в 5—10 раз превышают объемные значения [39]. Методом электронного спинового резонанса показано, что подвижность спиновой метки снижается с уменьшением радиуса пор силикагеля от 5 до 2 нм [40]. [c.14]

Процессы, вызывающие токи ТСД, по-видимому, были связаны с перемещением катионов на вакантные места. Так, прогревание образца до 620 К и последующее сравнительно медленное охлаждение привели к возрастанию максимумов (рис. 16.5, кривые 2, 3), что можно объяснить появлением дополнительных дефектов в кристаллической решетке. Эти процессы могут быть связаны со значительным смещением зарядов и их последующим накоплением на неоднородностях по объему образца (объемная поляризация) или со смещением зарядов в пределах отдельных полостей. В пользу первой точки зрения говорит близость энергии активации процесса В (кривая /, рис. 16.5) и энергии активации электропроводности, а также большая величина времен релаксации (тысячи секунд), что на несколько порядков превосходит времена релаксации ионных процессов, определяемых из диэлектрических измерений при одинаковых температурах [694]. [c.260]

Релаксационный характер деформации полимеров оказывает влияние на многие механические, диэлектрические и другие свойства их. Так, при периодически действующей внешней силе деформация полимера в условиях, когда время релаксации значительно, будет в той или другой степени запаздывать по сравнению с действием силы. В результате этого при короткопериодических (высокочастотных) воздействиях полимер проявляет более высокий модуль упругости (точнее — модуль эластичности), а следовательно, и меньшую эластичность, чем при постоянно действующей силе. [c.581]

При технической частоте 50 гц (используемой обы чно в трансформаторах) диэлектрические потери в жидких изоляционных маслах определяются практически только проводимостью, потому что дипольные потери в этих жидкостях не наблюдаются, так как время релаксации (порядка 10 —сек) намного меньше частоты. [c.532]

Электропроводность жидкого водорода равна или меньше, 10 ом см т. е. гораздо меньше, чем для других ракетных топлив. Поэтому время релаксации зарядов в жидком водороде, являющееся функцией электропроводности и диэлектрической постоянной, го- [c.182]

Молекулы высших алканов (Л Ю) представляют собой почти свободное сочленение двух более коротких цепей. Каждая такая цепь участвует в реакциях переноса водородных связей С-Н...С независимо от остальной части молекулы. Диэлектрическая релаксация и процессы перестройки структуры жидких алканов при П 9-1.0 не зависят от длины углеводородной цепи. Этим можно объяснить практически постоянное значение времени релаксации в высших алканах, а также, то, что значение /1// оказывается близким к значению 4// н-пентана. Wo TpY высших алканов не равно tpj н-пентана. По-видимому, время релаксации, наблюдаемое в наших опытах, определяется константой скорости лимитирующей реакции, т.е. той, в которой участвует наиболее длинный участок молекулы, > [c.172]

Уравнения (УП.2), (УП.З) получены Дебаем, при условии, что все диполи в диэлектрике одинаковы и не взаимодействуют, и поэтому имеется одно время релаксации Однако в реальных диэлектриках, в частности, полимерах, процессам релаксации присуще распределение времен релаксации, описываемое релаксационным спектром . Тот факт, что диэлектрические свойства полимеров не могут быть точно описаны уравнением с одним значением времени релаксации был впервые принят во внимание Фуоссом и Кирквудом, которые прямым образом учли существование спектра времен релаксации Для полимеров . Учет распределения времени [c.235]

Мнимая составляющая е" обобщенной диэлектрической прони цаемости е изменяется в окрестности резонансной частоты при мерно так же, как и при дипольной релаксации (проходит об ласть максимума), хотя потери энергии в этом случае имеют дру гую природу и требуют иного аналитического описания [57, с. 38] В то же время диэлектрическая проницаемость е при диполь ной релаксации и резонансном поглощении изменяется по-раз ному. [c.237]

Деформационная поляризация устанавливается достаточно быстро (Ю" " —с), ориентация же диполей в электрическом поле происходит не мгновенно, а в течение определенною времени вследствие цепного строения макромолекул н сильногс внутри- и межмолекулярного взаимодействия, Это явление получило название диэлектрической релаксации, а время, в течение которого поляризация диэлектрика уменьшается в е раз называется временем диэлектрической релаксации тд. В жидко [c.372]

Оценка величины Тс.в по формуле Хуббарта для Н2О при Т=280°С, Т(1= 1,56-10 сек и /о = 2-10 г см приводит к очень маленькому значению Тс.в=5-10" сек, которое не может быть связано с реальным процессом вращения. Таким образом, согласно оценкам Смита и Паулюса Тс в С га в Н2О при Т=Ти. Для обычных жидкостей Тс.в = тй (т. е. время релаксации диэлектрической постоянной определяется временем вращения молекулы). Этот факт автор рассматривают как еще одну аномалию Н2О. Несмотря на грубость выполненных оценок, их результаты четко показывают, что механизмы молекулярного взаимодействия в воде не похожи на механизмы молекулярного взаимодействия в других жидкостях. [c.148]

Одпако ориентация постоянных диполей, вероятно, не единственный механизм, ответственный за низкочастотные диэлектрические свойства водных суспензий и растворов нолиэлектролитов, так как эти свойства обнаруживают также такие объекты, для которых наличие большого постоянного дипольного момента является сомнительным [7]. Когда диэлектрическая проницаемость обусловлена ориентацие постоянных диполей, время диэлектрической релаксации должно определяться временем вращательной ориентации диполей. Такашима [1] обнаружил, что время вращательной релаксации и время диэлектрической релаксации, характеризующее низкочастотную дисперсию диэлектрической проницаемости для высокомолекулярных фракций, различаются в 20 раз. [c.102]

Другой тормозящий эффект также связан с существованием ионной атмосферы и ее влиянием на движение ионов. Установлено, что образование и разрушение ионной атмосферы протекает с большой, но с конечной скоростью. Характеристикой этой скорости служит так называемое время релаксации Тр, которое можно рассматривать как величину, обратную скорости создания или разрушения ионной атмосферы. Время рела1 сации зависит от ионной силы раствора, его вязкости и диэлектрической ироиицаемости и выражается уравнением [c.122]

Однако это уравнение отражает рассматриваемую зависимость лишь в суммарной форме. В действительности эти с оотношения являются более сложными. Релаксация в той илн другой степени относится ко всем формам перемещения частиц в материале, но скорость релаксации их в данном полимере при одинаковых вйешних условиях может различаться в сильной степени. Перемещения электронов практически не задерживаются, перемещения же атомов и атомных групп и изменения их колебательного движения задерживаются в различной степени в зависимости от их массы и характера связи, а также степени связанности их с другими частицами. Это существенно влияет на диэлектрические свойства полимеров. То же относится и к перемещениям или изменениям конформации отдельных звеньев цепей и макромолекулы в целом, причем последние сильно зависят от степени полимеризации и от строения цепей. При повышении степени полимеризации скорость релаксации уменьшается. Еще больше усложняются эти соотнощения в полимерах, содержащих структурные единицы, различные по составу и строению, т. е. в сополимерах, привитых полимерах и пр. В общем существует некоторый комплекс времен релаксации, характеризующий различную скорость релаксации разных форм перемещения частиц в данном полимере. Кроме того, из внешних условий на скорость релаксации существенно влияет давление. При повышении давления увеличивается напряжение и соответственно уменьшается время релаксации. Это широко используется на практике при формовании изделий из полимерных материалов. Время релаксации зависит также от присутствия в полимере других веществ. Так, на введении в полимер специальных пластификаторов основан один из методов увеличения скорости релаксационных процессов. [c.581]

Измерения диэлектрической ироницаемости проводятся иа различных частотах и далее строится дуга Коул-Коула. Если центр окружности лежит на оси е/, то существует одна постоянная времени т. В том случае, когда центр окружности находится ниже оси е/, то времена релаксации распределены по не- [c.100]

Уравнения 1УП.4.21), 1УП.4.25), напротив, являются строгим следствием термодинамической теории релаксационных процессов. Параметры этих уравнений (времена релаксации, релаксационные силы) связаны как со строением жидких систем, свойствами составляющих их молекул 1концеттрации ассоциатов, дипольные момшты), так и с кинетическими характеристиками процессов перестройки ее структуры (константы скоростей молекулярных процессов). Приметеяие соотношений 1УП.4.21), (УП.4.25) при расшифровке диэлектрических спектров открывает широкие возможности для понимания молекулярных механизмов дипольной поляризации жидких систем /1,41/. ( [c.124]

В табл. УП.4.3 приведеты значшвя Тру, рассчитанные по формуле (УП.4.49). Из таблицы видно, что в пределах возможной ошибки опредепшия с ру (7-10%) времена диэлектрической релаксации, рассчитанные при различных сочетаниях частот ( 1 =9,5 ГГц, = [c.135]

При понижении температуры времена диэлектрической релаксации всех алканов растут. На рис. УИ.4.17 приведена зависимость логарифма времен релаксации н-.-алканов Ы I рр от числа атомэв углерода в углеводородной цепи (дпя Г = 283 К), Из графика видно, что в гомологическом ряду н-алканов наблюдается экспоненциальный рост времен релаксации с увеличением от 3 до 11. При И [c.135]

Число реакций переноса водородных связей 2п /2 (2п /2 -числс возможных сочетаний из различных водородных связей по две). Примем, что каждое из элементарных событий реакций переноса и разрыва водородных связей вносит в среднем сравнимый по порядку величины вклад в поляризацию жидкости при наложении внешнего электрического поля. Тогда вклад реакций разрыва связей С-Н...С в диэлектрическую релаксацию нормальных алканов будет в раз меньше вклада реакций переноса этих связей /130/. Так, для молекул пропана на 60 реакций переноса С-Н,..С-связей приходится одна реакция разрыва связи. Для бутана это отношение больше 2500. Следовательно, влиянием реакций разрыва и образования водородных связей на времена диэлектрической релаксации > мдких алканов с 4 можно пренебречь. Диэлектрическая релаксация в алканах fi при /7 4 обусловлена практически полностью реакциями переноса водородных связей С-Н...С. [c.163]

Поскольку в жидких дициклогексиле и дициклогексилметане, как и в алканах, наблюдается релаксационная полоса поглощения в СВЧ-диапазоне, а времена релаксации, рассчитанные по формуле (УП.4,49), того же порядка, что и времена релаксации в алканах, то можно пред--положить, что механизм диэлектрической релаксации в нормальных и дициклических углеводородах один и тот же. Простой релаксационный процесс, который наблюдается в дициклоалканах, вероятно, обусловлен реакциями переноса С-Н..,С-связей. [c.180]

Исследование диэлектрических свойств полимеров — один из наиболее эффективных способов установления особенностей их строения. Диэлектрический метод оказывается пригодным как для полярных, так и неполярных полимеров (полиэтилен, полистирол, политетрафторэтилен и т. д.), поскольку полимеров, абсолютно лишенных полярных групп, практически не существует. В соответствии с корреляциями, рассмотренными в гл. I и И, для всех полимеров установлено два типа диэлектрических потерь ди-польно-сегментальные, связанные с подвижностью звеньев или большой совокупности их (кинетических сегментов) в электрическом поле, и дипольно-групповые, обусловленные движением, например, боковых полярных групп. Если в боковой цепи полимера содержатся полярные группы, способные ориентироваться в электрическом поле независимо друг от друга и имеющие разные времена релаксации, то наблюдается сложный пик дипольно-групповых потерь. Сегментальное движение в полимерах при температурах выше температуры стеклования кооперативно, так как подвижности сегментов данной цепи и сегментов соседних макромолекул взаимосвязаны. По этой причине в процесс ориентации вовлекаются области довольно больших размеров, чем и объясняются высокие значения кажущейся энергии активации сегментального движения. Ниже температуры стеклования Тс переход сегмента из одного равновесного положения в другое требует практически беС конечно большого времени, превышающего доступную продолжительность наблюдения. [c.243]