Влияние процессов кластеризации в газах на скорость звука и его поглощение
В статье доказывается, что процессы кластеризации газа влияют на показатель адиабаты и скорость звука в нем. Формула, полученная для отношения теплоемкостей, содержит энергию связей димеров и тримеров, концентрацию мономеров и множитель, связанный с частотой звуковой волны. Отсюда видно, что и по...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Физическая инженерия поверхности |
|---|---|
| Дата: | 2010 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
2010
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98849 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Влияние процессов кластеризации в газах на скорость звука и его поглощение / А.М. Павлов // Физическая инженерия поверхности. — 2010. — Т. 8, № 1. — С. 77–80. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-98849 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Павлов, А.М. 2016-04-18T16:19:53Z 2016-04-18T16:19:53Z 2010 Влияние процессов кластеризации в газах на скорость звука и его поглощение / А.М. Павлов // Физическая инженерия поверхности. — 2010. — Т. 8, № 1. — С. 77–80. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 1999-8074 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98849 539.2 В статье доказывается, что процессы кластеризации газа влияют на показатель адиабаты и скорость звука в нем. Формула, полученная для отношения теплоемкостей, содержит энергию связей димеров и тримеров, концентрацию мономеров и множитель, связанный с частотой звуковой волны. Отсюда видно, что и показатель адиабаты и скорость звука, а также его поглощение должны зависеть как от частоты колебания, так и от степени кластеризации. У статті доводиться, що процеси кластерізації газу впливають на показник адіабати і швидкість звуку в ньому. Формула, отримана для відношення теплоємкостей, містить енергію зв’язків димерів і тримерів, концентрацію мономерів і множник, пов’язаний із частотою звукової хвилі. Звідси видно, що й показник адіабати й швидкість звуку, а також його поглинання повинні залежати як від частоти коливання, так і від ступеня кластерізації. It is proved that the processes of clustering effect on the gas adiabatic index and the speed of sound in it. The formula obtained for the ratio of specific heats contains the energy of the dimmer and trimmer, monomer concentration and the factor associated with the frequency of the sound wave. This shows that the adiabatic index and the speed of sound, as well as its absorption should depend on the frequency of oscillations, and the degree of clustering. ru Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України Физическая инженерия поверхности Влияние процессов кластеризации в газах на скорость звука и его поглощение Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Влияние процессов кластеризации в газах на скорость звука и его поглощение |
| spellingShingle |
Влияние процессов кластеризации в газах на скорость звука и его поглощение Павлов, А.М. |
| title_short |
Влияние процессов кластеризации в газах на скорость звука и его поглощение |
| title_full |
Влияние процессов кластеризации в газах на скорость звука и его поглощение |
| title_fullStr |
Влияние процессов кластеризации в газах на скорость звука и его поглощение |
| title_full_unstemmed |
Влияние процессов кластеризации в газах на скорость звука и его поглощение |
| title_sort |
влияние процессов кластеризации в газах на скорость звука и его поглощение |
| author |
Павлов, А.М. |
| author_facet |
Павлов, А.М. |
| publishDate |
2010 |
| language |
Russian |
| container_title |
Физическая инженерия поверхности |
| publisher |
Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України |
| format |
Article |
| description |
В статье доказывается, что процессы кластеризации газа влияют на показатель адиабаты и
скорость звука в нем. Формула, полученная для отношения теплоемкостей, содержит энергию
связей димеров и тримеров, концентрацию мономеров и множитель, связанный с частотой
звуковой волны. Отсюда видно, что и показатель адиабаты и скорость звука, а также его поглощение должны зависеть как от частоты колебания, так и от степени кластеризации.
У статті доводиться, що процеси кластерізації газу впливають на показник адіабати і швидкість
звуку в ньому. Формула, отримана для відношення теплоємкостей, містить енергію зв’язків
димерів і тримерів, концентрацію мономерів і множник, пов’язаний із частотою звукової хвилі.
Звідси видно, що й показник адіабати й швидкість звуку, а також його поглинання повинні
залежати як від частоти коливання, так і від ступеня кластерізації.
It is proved that the processes of clustering effect on the gas adiabatic index and the speed of sound
in it. The formula obtained for the ratio of specific heats contains the energy of the dimmer and trimmer,
monomer concentration and the factor associated with the frequency of the sound wave. This
shows that the adiabatic index and the speed of sound, as well as its absorption should depend on the
frequency of oscillations, and the degree of clustering.
|
| issn |
1999-8074 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98849 |
| citation_txt |
Влияние процессов кластеризации в газах на скорость звука и его поглощение / А.М. Павлов // Физическая инженерия поверхности. — 2010. — Т. 8, № 1. — С. 77–80. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT pavlovam vliânieprocessovklasterizaciivgazahnaskorostʹzvukaiegopogloŝenie |
| first_indexed |
2025-11-24T18:15:14Z |
| last_indexed |
2025-11-24T18:15:14Z |
| _version_ |
1850485814715219968 |
| fulltext |
ФІП ФИП PSE, 2010, т. 8, № 1, vol. 8, No. 1 77
Как известно, скорость звука в газах опре-
деляется формулой [1]:
p
S T
CdP dPu
d Cv d
= = ρ ρ
. (1)
Отсюда видно, что скорость распростра-
нения звука в газах зависит от уравнения сос-
тояния и уравнения процесса, который проис-
ходит в газе, когда по нему идет звук.
Так же хорошо известно, что сжатие и раз-
режение газа в звуковой волне – это адиабати-
ческие процессы. Обычно уравнение адиаба-
ты выводится без учета процессов комплексо-
образования. Во-первых, вблизи области на-
сыщения в газе образуются комплексы моле-
кул: димеры, тримеры и пр. В настоящее вре-
мя доказано, что фазовый переход пар-жид-
кость происходит комплексами. Следователь-
но, концентрация их в области насыщения
будет большой и учет их необходим. Во-вто-
рых, поскольку концентрация комплексов
сильно зависит от температуры, то в процес-
сах адиабатического сжатия и разрежения га-
за она будет меняться. Оба эти фактора будут
сказываться на адиабатической постоянной
и, следовательно, на скорости звука.
В данной работе поставлена задача ис-
следовать это влияние.
Сначала выведем формулу для показателя
адиабаты и скорости звука без учета измене-
ния концентрации комплексов. Для простоты
выкладок воспользуемся уравнением Менде-
леева-Клайперона:
PV = N(kT) , (1a)
где N = N1 + N2 + N3 + N4+… есть число струк-
турных единиц в данном объеме. Причем
N1 + 2N2 + 3N3 + 4N4 + ... + N0 = NA – есть число
Авогадро.
Кроме (1) нам потребуется выражение для
внутренней энергии. Кроме кинетической
УДК 539.2
ВЛИЯНИЕ ПРОЦЕССОВ КЛАСТЕРИЗАЦИИ В ГАЗАХ
НА СКОРОСТЬ ЗВУКА И ЕГО ПОГЛОЩЕНИЕ
А.М. Павлов
Восточно-казахстанский государственный университет им. С. Аманжолова
(Усть-Каменогорск) Казахстан
Поступила в редакцию 25.12.2009
В статье доказывается, что процессы кластеризации газа влияют на показатель адиабаты и
скорость звука в нем. Формула, полученная для отношения теплоемкостей, содержит энергию
связей димеров и тримеров, концентрацию мономеров и множитель, связанный с частотой
звуковой волны. Отсюда видно, что и показатель адиабаты и скорость звука, а также его по-
глощение должны зависеть как от частоты колебания, так и от степени кластеризации.
Ключевые слова: скорость звука, кластер, адиабатический процесс, уравнение состояния,
давление, константа равновесия, скорость реакции, внутренняя энергия, энергия диссоциации
кластера.
У статті доводиться, що процеси кластерізації газу впливають на показник адіабати і швидкість
звуку в ньому. Формула, отримана для відношення теплоємкостей, містить енергію зв’язків
димерів і тримерів, концентрацію мономерів і множник, пов’язаний із частотою звукової хвилі.
Звідси видно, що й показник адіабати й швидкість звуку, а також його поглинання повинні
залежати як від частоти коливання, так і від ступеня кластерізації.
Ключові слова: швидкість звуку, кластер, адіабатичний процес, рівняння стану, тиск,
константа рівноваги, швидкість реакції, внутрішня енергія, енергія дисоціації кластера.
It is proved that the processes of clustering effect on the gas adiabatic index and the speed of sound
in it. The formula obtained for the ratio of specific heats contains the energy of the dimmer and trim-
mer, monomer concentration and the factor associated with the frequency of the sound wave. This
shows that the adiabatic index and the speed of sound, as well as its absorption should depend on the
frequency of oscillations, and the degree of clustering.
Keywords: speed of a sound, cluster, adiabatic process, state equation, pressure, equilibrium constant,
reaction speed, internal energy, clusters dissociation energy.
ФІП ФИП PSE, 2010, т. 8, № 1, vol. 8, No. 180
ется безразмерным, а Dоб имеет размерность
Дж/кмоль.
Поскольку звуковая волна идет в равно-
весной среде, то скорость изменения концент-
рации кластеров будет незначительной. При
моделировании на ЭВМ процесса кластери-
зации она была близка к 10–9 – 10–10. Поэтому
слагаемое ω/k имеет порядок 1015 – 1016 даже
при частоте 1 МГц. В то время как N1/V имеет
порядок при нормальном давлении 1019.
Казалось бы слагаемым ω/k можно пре-
небречь. Однако, мы моделировали процесс
кластеризации как далекий от равновесия по-
скольку принимали, что в начальный момент
x1 = 1; x2 = x3 = x4 = 0. Поэтому приведенная
выше оценка скорости реакций кластериза-
ции является весьма приближенной. Но если
Z2 и Z3 очень большие (речь идет о действите-
льном значении), то 1/Zоб≈0. Таким образом,
можно считать, что либо ω/k >> K + N1/V,
либо эти выражения имеют одинаковый по-
рядок. В первом случае (15) переходит в (5).
В любом случае для расчета CV необходимы
концентрации кластеров всех размерностей.
Необходимо подчеркнуть: наши расчеты
относятся к умеренно плотным газам, когда
слагаемые, содержащие вириальные коэффи-
циенты, существенно меньше единицы. По-
этому формулу (15) можно применять лишь
вдали от критической области. В критической
области кластеры имеют большие размеры,
Cp → ∞ и γ → ∞. Следовательно, формула (1)
для скорости звука не работает.
Концентрация кластеров в газах сильно за-
висит от давления и температуры. Особенно
большие отклонения x1 от единицы наблюда-
ются вблизи области насыщения. Следовате-
льно, именно там следует ожидать сущест-
венных отклонений γ = Cp/CT и скорости зву-
ка от рассчитанных без учета процесса клас-
теризации. Наши опыты, проведенные с во-
дяными парами показывают, что такая зави-
симость есть. Скорость звука в воздухе обыч-
ной влажности при 43 °С была 339 м/с., а при
той же температуре и давлении, но с насы-
щенными парами 314 м/с. Конечно, эти ре-
зультаты требуют дальнейшей опытной про-
верки, но тем не менее эффект зафиксирован.
Из сказанного можно сделать следующие
выводы:
1. Процессы кластеризации в газах сущест-
венно влияют на скорость звука в них. Это
влияние особенно заметно в насыщенных
парах. Поэтому температурная зависимость
скорости звука от температуры носит более
сложный характер, чем U T∼
.
2. Процессы комплексообразования влияют
на поглощение звука, так как сказываются на
процессах релаксации (коэффициент погло-
щения – это мнимая часть γ).
ЛИТЕРАТУРА
1. Лепендин Л.Ф. Акустика. – M.: Высш. школа,
1978. – 449 с.
2. Физическая химия. Теоретическое и практи-
ческое руководство. – Л.: Химия. Ленинградс-
кое отделение, 1987. – 880 с.
3. Варгафтик Н.Б.. Справочник по теплофизи-
ческим свойствам газов и жидкостей. – М.:
Физматгиз, 1963.
Павлов А.М., 2010
ВЛИЯНИЕ ПРОЦЕССОВ КЛАСТЕРИЗАЦИИ В ГАЗАХ НА СКОРОСТЬ ЗВУКА И ЕГО ПОГЛОЩЕНИЕ
|