П падение тела

Вид материала

Документы

Содержание Поверхностные силы Поверхностные состояния Поверхностные явления Поверхностный импеданс Поворотное ускорение Поглощение волн Поглощение звука Поглощение света Поглощения коэффициент Поглощения показатель Пограничный слой Прандтля числом Н. А. Анфимов.

Подобный материал:

• Тема «кинематика материальной точки», 29.33kb.
• Урок изучения новых знаний в 9-м классе по теме: "Свободное падение тел", 145.66kb.
• Программа вступительных испытаний по физике механика, 48.4kb.
• Тема: строение тела животных, 47.92kb.
• Конспект урока физики в 7 классе Тема : Вес тела, 40.5kb.
• Тема. Малые тела Солнечной системы, 383.39kb.
• Книга о душе, 521.77kb.
• Владимир Данченко принципиальные вопросы общей теории чакр и тантрическая концепция, 1664.57kb.
• Беседа – лекция. Прием наркотика – всегда полет, но в конце – всегда падение, 76.9kb.
• Беседа – лекция. Прием наркотика – всегда полет, но в конце – всегда падение, 83.01kb.

ПОВЕРХНОСТНЫЕ СИЛЫ в механи­ке, силы, приложенные к поверхности тела, напр. силы атм. давления на по­верхность тела, аэродинамич. силы, силы давления фундамента на грунт и др.

ПОВЕРХНОСТНЫЕ СОСТОЯНИЯ, ло­кализованные энергетич. состояния (уровни) носителей заряда (эл-нов проводимости и дырок), возникающие у границы твёрдого тела с вакуумом или др. средой. Существование П. с. в запрещённой зоне (см. Зонная теория) предсказано И. Е. Таммом (1932). Возникновение П. с. в идеальном кри­сталле связано с нарушением пе­риодичности кристалла из-за обрыва кристаллич. потенциала на поверх­ности (у р о в н и Т а м м а). П. с. образуют поверхностные энергетич. зоны, состоящие из близко располо­женных уровней энергии, соответст­вующих разл. возможным компонен­там квазиимпульса, параллельным по­верхности. На поверхности реального кристалла всегда есть слой окисла, адсорбированные атомы, структурные дефекты и т. п. Это приводит к появ­лению дополнит. П. с. с волновыми ф-циями, имеющими максимум на по­верхности или вблизи неё и затухаю­щими по мере удаления от неё (у р о в н и Ш о к л и).

Особый тип П. с. в чистых металлах обнаружен М. С. Хайкиным (1960). Если металл находится в параллель­ном его поверхности магн. поле, то эл-ны, находящиеся вблизи поверхно­сти и подходящие к ней под малыми уг­лами, испытывают ряд последоват. зеркальных отражений. Т. о., движе­ние эл-на вдоль нормали к поверхности металла оказывается периодическим и, следовательно, квантуется, т. е. возникают дискретные уровни, между к-рыми возможны переходы. В ре­зультате в области слабых магн. полей возникает резонансное поглощение энергии высокочастотного (~10¹⁰ Гц) поля (см. Циклотронный резонанс).

• Волькенштейн Ф. Ф., Физико-химия поверхности полупроводников, М., 1973; Ржанов А. В., Электронные про­цессы на поверхности полупроводников, М., 1971; Дэвисон С., Левин Дж., Поверхностные (таммовские) состояния, пер. с англ., М., 1973; X а й к и н М. С., Магнит­ные поверхностные уровни, «УФН», 1968, т. 96, в. 3, с. 409.

Э. М. Эпштейн.

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ, яв­ления, вызываемые избытком свобод­ной энергии в пограничном слое — поверхностной энергии, повышенной активностью и ориентацией молекул поверхностного слоя, особенностями его структуры и состава. П. я. опреде­ляются также тем, что хим. и физ. вз-ствия тел происходят прежде всего в поверхностных слоях. Осн. П. я. связаны с уменьшением поверхност­ной энергии, пропорциональной пло­щади поверхности. Так, образование равновесных форм жидких капель или газовых пузырей, а также кристал­лов при их росте определяется мини­мумом свободной энергии при пост. объёме. П. я., возникающие при сов­местном действии молекулярных сил (поверхностного натяжения и смачи­вания) и внеш. сил (силы тяжести) и вызывающие искривление жидких поверхностей раздела, наз. капилляр­ными явлениями.

П. я. в тв. телах имеют место преж­де всего на внеш. поверхности тела. К ним относятся: сцепление (когезия), прилипание (адгезия), смачивание, трение. Из условий минимума свобод­ной поверхностной энергии кристал­ла, на разл. гранях к-рого поверхностные натяжения различны, выводятся математически все возможные формы кристаллич. многогранников, изучае­мые в геом. кристаллографии.

П. я. имеют место и на внутр. по­верхностях, развивающихся на основе дефектов кристаллич. решётки. Любое разрушение тв. тела, связанное с пре­одолением его прочности, по существу представляет собой П. я., т. к. выра­жается в образовании новой поверх­ности раздела. Образование и разви­тие зародышей новой фазы в первона­чально однородной среде, находящей­ся в метастабильном состоянии, также определяется П. я. (с этим связано по­вышение растворимости малых капель и кристалликов и повышение над ними давления насыщенного пара; см. Кель­вина уравнение).

Значит. группу П. я. составляют ад­сорбционные явления, при к-рых из­меняется хим. состав поверхностного слоя (см. Адсорбция). К этой группе явлений примыкают разл. случаи ак­тивированной и хим. адсорбции, пере­ходящей в поверхностные хим. реак­ции с образованием поверхностного слоя хим. соединения. Сюда относятся разл. топохим. процессы (напр., обра­зование металлич. зеркал на поверх­ностях при восстановлении металла из раствора его солей, образование накипи на поверхностях нагрева и т. д.). Образование хемосорбционных мономолекулярных слоев-покрытий служит эффективным методом измене­ния мономолекулярно-поверхностных св-в тела и характера его вз-ствия с окружающей средой. Адсорбционные слои могут резко повышать устойчи­вость эмульсий, пен, суспензий, что связано в пределе со структурно-механич. св-вами этих слоев (высокая вязкость, упругость и прочность).

Особенности теплового движения в поверхностных слоях приводят к мол. рассеянию света поверхностями. К др. группе явлений относятся: термоэлек­тронная эмиссия, возникновение скач­ков потенциала и образование двойного электрического слоя на поверхности раздела фаз. Эти П. я. связаны с ад­сорбцией ионов и дипольных молекул. П. я. влияют на термодинамич. рав­новесие фаз только в случае весьма развитой поверхности их раздела в коллоидных системах. Скорости же процессов теплообмена и массообмена — растворение, испарение, конден­сация, кристаллизация, гетерогенные хим. процессы (напр., коррозия) — определяются величиной и св-вами поверхности раздела и поэтому резко зависят от мол. природы и строения этой поверхности. Адсорбционные слои могут вызвать существ. изменение, замедление процессов межфазового об­мена. Так, монослои нек-рых поверх­ностно-активных в-в, напр. цетилового спирта, на поверхности воды мо­гут значительно замедлить её испаре-

553


ние. Таково же замедление процессов коррозии под действием поверхностных слоев ингибиторов или защитных плё­нок окислов и др. хим. соединений на поверхности металла.

П. я. определяют особенности гра­ничных условий при движении по­верхностей раздела (движение капель, пузырей и жидких струй, распадаю­щихся на капли, капиллярные волны на поверхности жидкости). Адсорбци­онные слон вызывают гашение капил­лярных волн вследствие возникнове­ния местных разностей поверхностного натяжения, т. е. изменения граничных гидродинамич. условий.

П. я. определяют долговечность ма­териалов и конструкций в данной сре­де. Не только растворение и корро­зия, но даже и обратимая адсорбция вызывают облегчение деформаций и разрушения тв. тел, понижая работу образования новых поверхностей. Ма­лые примеси адсорбирующихся в-в, образующие мономол. слои на поверх­ностях раздела, позволяют управлять мн. св-вами материалов. Изучение мо­номолекулярных поверхностных сло­ев приводит к новым методам иссле­дования молекул и установления их размеров. П. я. определяют про­цессы выветривания горных пород и почвообразования, испарения и кон­денсации влаги, а также мн. процессы в живых организмах. На использова­нии П. я. основаны многие технологич. процессы (смазка, смачивание, флотация и т. д.).

•Гохштейн А. Я., Поверхностное на­тяжение твердых тел и адсорбция, М., 1976; Грег С., Синг К., Адсорбция, удельная поверхность, пористость, пер. с англ., М., 1970; Межфазовая граница газ— твердое тело, пер. с англ., М., 1970.

П. А. Ребиндер.

ПОВЕРХНОСТНЫЙ ИМПЕДАНС, см. Импеданс характеристический.

ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОЛН АНТЕН­НА, состоит из излучателя (напр., рупора) и замедляющей структуры, формирующей поверхностную волну,



распространяющуюся вдоль структу­ры с фазовой скоростью v<с. Замед­ляющие структуры могут быть разл. типов, напр. гладкая (рис., а, б), периодическая (рис., в, г), плоская (рис., б, г), стержневая (рис., а, в) и т. д. П. в. а. широкополосны.

ПОВОРОТНОЕ УСКОРЕНИЕ, то же, что кориолиса ускорение.

ПОГЛОЩАТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ тела, отношение поглощаемого телом

к падающему на него монохроматич. потоку излучения частоты v; то же, что монохроматич. коэфф. поглоще­ния. П. с. зависит от V, в-ва, из к-рого тело состоит, от формы тела и его темп-ры. Если П. с. тела в нек-ром диапа­зоне частот и темп-р равна 1, говорят, что тело при этих условиях явл. абсо­лютно чёрным. П. с. наряду с коэфф. излучения входит в Кирхгофа закон излучения и характеризует отклоне­ние поглощающих св-в данного тела от св-в абсолютно чёрного тела. П. с.— важнейшая хар-ка источников тепло­вого излучения. Сумма П. с., пропуска­ния коэффициента и отражения коэф­фициента тела равна 1.

• JI а н д с б е р г Г.С., Оптика, 5 изд., М., 1976 (Общий курс физики).

А. П. Гагарин.

ПОГЛОЩЕНИЕ ВОЛН, превращение энергии волны в др. виды энергии в результате её вз-ствия с др. волнами или со средой, в к-рой она распростра­няется, или с телами, к-рые располо­жены на пути её распространения. В зависимости от природы волны и св-в среды механизм П. в. может быть различном (напр., при поглощении звука и поглощении света), но во всех случаях П. в. приводит к ослаблению волны по экспоненциальному закону. Ослабление волн при распространении может быть вызвано не только собст­венно П. в., но и др. явлениями, при к-рых энергия падающей волны пере­ходит в энергию др. типов волн, воз­никающих под действием падающей волны (напр., при рассеянии волн).

ПОГЛОЩЕНИЕ ЗВУКА, явление не­обратимого перехода энергии звуковой волны в др. виды энергии и, в частно­сти, в теплоту. Характеризуется коэфф. поглощения а, к-рый определяется как обратная величина расстояния, на к-ром амплитуда звуковой волны уменьшается в е=2,718 раз. Коэфф.  выражается в см^-1, т. е. в неперах на 1 см или же в децибелах на 1 м (1 дБ/м=1,15•10^-3 см^-1). П. з. харак­теризуется также коэфф. потерь =/ (где  — длина волны звука) или добротностью Q=1/. Величина  —«логарифмич. декремент затуха­ния.

При распространении звука в среде, обладающей вязкостью и теплопровод­ностью,



где  — плотность среды, с — ско­рость звука в ней,  — круговая час­тота звуковой волны, т) и  — коэфф. сдвиговой и объёмной вязкости соот­ветственно,  — коэфф. теплопроводности, С_р и C_v — теплоёмкости среды при пост. давлении и объёме. Если ни один из коэфф. , ,  не зависит от частоты, что часто выполняется на практике, то ~². Величина /f², где f=/2, явл. xap-кой в-ва, опреде­ляющей П. з. Она, как правило, в жидкостях меньше, чем в газах, а в тв. телах для продольных волн меньше, чем в жидкостях. Напр., в воздухе

при норм. давлении для частот от 100 до 400 кГц /f²=3,0•10^-13 см^-1с², а в воде в диапазоне частот от 0,1 до 1000 кГц /f²=3,5•10^-16 см^-1с².

Если при прохождении звука нару­шается равновесное состояние среды, П. з. оказывается значительно боль­шим, чем определяемое по ф-ле (1). Такое П. з. наз. релаксационным (см. Релаксация акустическая) и описывает­ся ф-лой



где т — время релаксации, с₀ и с_— скорости звука при <<1 и при >1 соответственно. В этом случае П. з. сопровождается дисперсией звука.

В газах теплопроводность и сдвиго­вая вязкость дают в П. з. вклад одного порядка величины. П. з. зависит от давления в газе, поскольку частота релаксации с понижением давления падает. В жидкостях П. з. в основном определяется вязкостью, а вклад теп­лопроводности пренебрежимо мал. В большинстве жидкостей для П. з. существенны релаксац. процессы. Час­тота релаксации в жидкостях, т. е. ве­личина _р=1/, как правило, очень велика и область релаксации оказы­вается лежащей в диапазоне высоких УЗ-вых и гиперзвуковых частот. Коэфф. П. з. обычно сильно зависит от темп-ры и от наличия примесей.

П. з. в тв. телах определяется в ос­новном внутр. трением и теплопровод­ностью среды, а на высоких частотах и при низких темп-pax — разл. процессами вз-ствия звука с внутр. воз­буждениями в тв. теле (фононами, элек­тронами проводимости, спиновыми волнами и др.). Величина П. з. в тв. теле зависит от кристаллич. состояния в-ва (в монокристаллах П. з. обычно меньше, чем в поликристаллах), от наличия дефектов (примесей, дислока­ций и др.), от предварит. обработки материала. В металлах, подвергнутых предварит. механич. обработке (ковке, прокатке и т. п.), П. з. часто зависит от амплитуды звука. Во многих тв. телах при не очень высоких частотах ~, поэтому величина добротности не зависит от частоты и может служить хар-кой потерь материала. Самое малое П. з. при комнатных темп-pax было обнаружено в нек-рых диэлектриках, напр. в топазе, берилле ~15 дБ/см при f=9 ГГц, железоиттриевом грана­те ~25 дБ/см при той же частоте. В металлах и полупроводниках П. з. всегда больше, чем в диэлектриках, поскольку имеется дополнит. погло­щение, связанное с вз-ствием звука с эл-нами проводимости. В полупровод­никах это вз-ствие может приводить к «отрицат. поглощению», т. е. к уси­лению звука при условии, что ско­рость дрейфа носителей заряда пре­вышает скорость распространения зву­ковой волны (подробнее см. Акустоэлектронное взаимодействие). С ростом темп-ры П. з., как правило, увеличи­вается. Наличие неоднородностей в

554


среде приводит к увеличению П. з. В разл. пористых и волокнистых в-вах П. з. велико, что позволяет применять их для глушения звука и звукоизоля­ции. С увеличением интенсивности звука проявляется нелинейное П. з., к-рое зависит от амплитуды волны и обусловлено тем, что происходит пере­дача энергии в высшие сильно погло­щающиеся компоненты спектра волны.

• Бергман Л., Ультразвук и его при­менение в науке и технике, пер. с нем., 2 изд., М,, 1957; Михайлов И. Г., Со­ловьев В. А., Сырников Ю. П., Основы молекулярной акустики, М., 1964; Физическая акустика, под ред. У. Мэзона, пер. с англ., т. 2, ч. А, т. 3, ч. Б, М., 1968; т. 4, ч. Б, М., 1970; т. 7, М., 1974; Т р у э л л Р., Э л ь б а у м Ч., Ч и к Б., Уль­тразвуковые методы в физике твердого тела, пер. с англ., М., 1972.

А. Л. Полякова.

ПОГЛОЩЕНИЕ СВЕТА, уменьшение интенсивности оптического излучения (света), проходящего через среду, за­полненную в-вом. Осн. законом, опи­сывающим поглощение, явл.

з а к о н Б у г е р а J=J₀ ехр(-к_l), связы­вающий интенсивность I пучка света, прошедшего слой поглощающей среды толщиной l, с интенсивностью падаю­щего пучка J₀. Не зависящий от ин­тенсивности света J₀ коэфф. к_ наз. показателем поглощения, причём к_, как правило, различен для разных длин волн . Этот закон был экспери­ментально установлен в 1729 франц. физиком П. Бугером и впоследствии теоретически выведен нем. учёным И. Ламбертом (1760) при очень про­стых предположениях, к-рые сводятся к тому, что при прохождении любого слоя в-ва интенсивность светового по­тока уменьшается на определённую долю, зависящую только от к_ и тол­щины слоя, т. е. dJ/J=-к_dl Реше­нием этого ур-ния и явл. закон Бугера. С совр. точки зрения физич. смысл его состоит в том, что сам п р о ц е с с п о т е р и фотонов, характеризуемый к_, не зависит от их плотности в свето­вом пучке, т. е. от интенсивности света, и от толщины поглощающего слоя l. Это справедливо при не слиш­ком больших интенсивностях излуче­ния (см. ниже).

Зависимость к_ от длины волны све­та  наз. спектром поглоще­ния в-ва. Спектр поглощения и з о л и р о в а н н ы х а т о м о в (напр., разреженные газы) имеет вид узких линий, т. е. к_ отличен от нуля только в определённых узких диапазо­нах длин волн (десятые — сотые доли А), соответствующих частотам собств. колебаний эл-нов внутри атомов. М о л е к у л я р н ы й спектр поглоще­ния, определяемый колебаниями ато­мов в молекулах, состоит из сущест­венно более широких областей длин волн, в к-рых поглощение значительно (т.н. полосы поглощения, единицы — тысячи А). Поглощение твёрдых тел характеризуется, как правило, очень широкими областя­ми (тысячи и десятки тысяч А) с большим значением к_; качественно это объясняется тем, что в конденсиро­ванных средах сильное вз-ствие между ч-цами приводит к быстрой передаче всему коллективу ч-ц энергии, отдан­ной светом одной из них.

В случае, когда свет поглощается молекулами в-ва, растворённого в практически не поглощающем раство­рителе, или молекулами газа, к_ ока­зывается пропорциональным числу по­глощающих молекул на единицу длины пути световой волны, или, что то же, на единицу объёма, заполненного про­ходящим светом, т. е. пропорционален концентрации С: к_=_С (правило Бера). Тогда закон поглощения при­нимает вид J=J₀e^-Cl (Бугера-Ламберта — Бера закон), где _ — новый коэфф., не зависящий от кон­центрации и характерный для моле­кулы поглощающего в-ва. В реаль­ных газах и растворах закон Бугера — Ламберта — Бера выполняется далеко не всегда.

В проводящих средах (металлах, плазме) вз-ствие со светом в значит. степени определяется свободными эл-нами, в связи с чем к_ зависит от элек­тропроводности . Значит. П. с. в проводящих средах сильно влияет на все процессы распространения света в них; формально это учитывается тем, что член, содержащий к_, входит в выражение для комплексного преломления показателя среды.

В терминах квант. теории процесс П. с. связан с переходом эл-нов в по­глощающих атомах, ионах, молекулах или тв. теле с более низких уровней энергии на более высокие. Обратный переход в осн. или нижнее возбуждён­ное состояние может совершаться с из­лучением фотона или безызлучательно, или комбинированным путём, при­чём способ перехода обратно опреде­ляет, в какой вид энергии переходит энергия поглощённого света.

В световых пучках очень большой интенсивности П. с. перестаёт подчи­няться закону Бугера, т. е. к_ стано­вится функцией интенсивности света J₀ (н е л и н е й н о е П. с.). Этот эффект может быть обусловлен тем, что очень большая доля поглощающих ч-ц, перейдя в возбуждённое состоя­ние и оставаясь в нём сравнительно долго, теряет способность поглощать свет, что заметно изменяет характер П. с. средой.

Если в поглощающей среде искусст­венно создана инверсия населённости, т. е. число возбуждённых состояний на верхнем уровне превосходит тако­вое на нижнем, то каждый фотон из падающего потока имеет большую вероятность индуцировать испускание точно такого же фотона, чем быть по­глощённым самому (см. Вынужденное излучение). В этом случае интенсив­ность выходящего света J превосходит интенсивность падающего J₀, т. е. имеет место усиление света.

Формально это явление в законе Буге­ра соответствует отрицательности k_, поэтому явление наз. о т р и ц а т е л ь н ы м П. с. На нём основано действие квантовых генераторов (ла­зеров) и квантовых усилителей.

П. с. используется в разл. областях науки и техники. Так, на нём основа­ны мн. особо высокочувствит. методы количеств. и качеств. хим. анализа, в частности а б с о р б ц и о н н ы й спектральный анализ, спектрофотометрия, колориметрия и пр. Вид спектра П. с. удаётся связать с хим. структурой в-ва, по виду спектра поглощения можно исследовать ха­рактер движения эл-нов в металлах, выяснить зонную структуру полупро­водников и мн. др.

• Ландсберг Г. С., Оптика, 5 изд., М., 1976 (Общий курс физики); Б о р н М., Вольф Э., Основы оптики, пер. с англ., М., 1973; Ельяшевич М. А., Атомная и молекулярная спектроскопия, М., 1962; Соколов А. В., Оптические свойства металлов, М., 1961; М о с с Т., Оптические свойства полупроводников, пер. с англ., М.. 1961.

А. П. Гагарин.

ПОГЛОЩЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТ, отношение потока излучения, погло­щённого данным телом, к потоку из­лучения, упавшему на это тело. В слу­чае, если падающий поток имеет ши­рокий спектр, указанное отношение характеризует т. н. интеграль­ный П. к.; если же диапазон частот падающего света узок, то говорят о м о н о х р о м а т и ч е с к о м П. к.— поглощательной способности тела. В соответствии с законом сохранения энергии сумма П. к., отражения коэф­фициента и пропускания коэффициен­та равна единице. В отличие от по­глощения показателя, характеризую­щего св-во вещества, П. к. зависит от толщины слоя, сквозь к-рый проходит свет, т. е. от размера тела. В спектро­скопии иногда под термином «П. к.» понимают показатель поглощения.

А. П. Гагарин.

ПОГЛОЩЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЬ (к_), величина, обратная расстоянию, на к-ром монохроматич. поток излучения длины волны , образующий парал­лельный пучок, ослабляется за счёт поглощения в в-ве в е раз (натураль­ный П. п.; см. Бугера — Ламберта — Бера закон) или 10 раз (десятичный П. п.). Измеряется в см^-1 или м^-1. См. Поглощение света.

ПОГРАНИЧНЫЙ СЛОЙ, область те­чения вязкой жидкости (газа) с малой по сравнению с продольными разме­рами поперечной толщиной, образую­щаяся у поверхности обтекаемого тв. тела, у стен канала, по к-рому течёт жидкость, или на границе раздела двух потоков жидкости с разл. ско­ростями, темп-рами или хим. составом. П. с. характеризуется резким изме­нением в поперечном направлении скорости (динамич. П. с.) или темп-ры (тепловой, или температурный, П. с.) или же концентраций отд. хим. ком-

555


понентов (диффузионный, или концент­рационный, П. с.). На, формирование течения в П. с. осн. влияние оказывают вязкость, теплопроводность и диффузи­онная способность жидкости (газа). Внутри динамич. П. с. происходит плавное изменение скорости от её значения во внеш. потоке до нуля на стенке (вследствие прилипания вязкой жидкости к тв. поверхности). Анало­гично внутри П. с. плавно изменяются темп-pa и концентрация.

Режим течения в динамич. П. с. за­висит от Рейнольдса числа Re и может быть ламинарным или турбулентным. При ламинарном режиме отд. ч-цы жидкости (газа) движутся по траекто­риям, форма к-рых близка к форме обтекаемого тела или условной грани­цы раздела между двумя жидкими (га­зообразными) средами. При турбулент­ном режиме в П. с. на нек-рое осреднённое движение ч-ц жидкости в на­правлении осн. потока налагается хао­тическое, пульсационное движение отд. жидких конгломератов. В результате интенсивность переноса кол-ва дви­жения, а также процессов тепло- и массопереноса резко увеличивается, что приводит к возрастанию коэфф. поверхностного трения, тепло- и массообмена. Значение критич. числа Рейнольдса, при к-ром в П. с. проис­ходит переход ламинарного течения в турбулентное, зависит от степени шероховатости обтекаемой поверхно­сти, уровня турбулентности внеш. по­тока, Маха числа М и нек-рых др. факторов. При этом переход ламинар­ного режима течения в турбулентный с возрастанием Re происходит в П. с. не внезапно, а имеется переходная область, где попеременно чередуются ламинарный и турбулентный режи­мы.

Толщина  динамич. П. с. опреде­ляется как то расстояние от поверх­ности тела (или от границы раздела жидкостей), на к-ром скорость в П. с. можно практически считать равной скорости во внеш. потоке. Значение 6 зависит гл. обр. от числа Рейнольд­са, причём при ламинарном режиме те­чения ~l•Re^-0,5, а при турбулент­ном — ~l•Re^-0,2, где l — харак­терный размер тела.

Развитие теплового П. с. опреде­ляется, помимо числа Рейнольдса, также Прандтля числом, к-рое харак­теризует соотношение между толщи­нами динамич. и теплового П. с. Соот­ветственно на развитие диффузионного П. с. дополнит. влияние оказывает диффузионное число Прандтля или Шмидта число.

Внутри П. с. кинетич. энергия моле­кул переходит в тепловую, вследствие чего при больших скоростях внеш. по­тока локальная темп-pa газа увеличи­вается. В случае теплоизолированной поверхности темп-pa газа в П. с. может приближаться к т. н. темп-ре торможения Т₀=Т_е(1+((k-1)/2)М²), где Т_е— темп-pa газа вне П. с., k=c_p/c_v— отношение теплоёмкостей при пост. давлении и пост. объёме.

Характер течения в П. с. оказывает решающее влияние на отрыв потока от поверхности обтекаемого тела. При­чина этого заключается в том, что при наличии достаточно большого поло­жит. продольного градиента давления кинетич. энергия заторможённых в П. с. ч-ц жидкости становится недо­статочной для преодоления сил давле­ния, течение в П. с. теряет устойчи­вость и возникает т. н. отрыв потока (см. Отрывное течение).

При больших числах Рейнольдса толщина П. с. очень мала по сравне­нию с характерными размерами тела. Поэтому почти во всей области тече­ния, за исключением тонкого П. с., влияние сил вязкости несущественно по сравнению с инерционными силами, и жидкость в этой области можно рас­сматривать как идеальную. Одновре­менно вследствие малой толщины П. с. давление в нём в поперечном направ­лении можно практически считать по­стоянным. В результате весьма эф­фективным оказывается такой метод изучения обтекания тел потоком жид­кости (газа), когда всё поле течения разбивается на две части — область течения идеальной жидкости и тонкий П. с. у поверхности тела. Течение в первой области изучается с помощью ур-ний движения идеальной жидко­сти, что позволяет определить распре­деление давления вдоль поверхности тела; тем самым определяется и давле­ние в П. с. Течение внутри П. с. рас­считывается после этого с учётом вяз­кости, теплопроводности и диффузии, что позволяет определить поверхност­ное трение и коэфф. тепло- и массообмена. Однако такой подход оказывает­ся неприменимым в явном виде в слу­чае отрыва потока от поверхности тела. Он неприменим и при малых Re, когда влияние вязкости распространяется на довольно большую часть возмущён­ной области течения.

• Л о й ц я н с к и й Л. Г., Механика жидкости и газа, 5 изд., М., 1978; III л и х т и н г Г., Теория пограничного слоя, пер. с нем., М., 1974; Основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической техни­ке, М., 1975; Кутателадзе С. С., Леонтьев А. И., Тепломассообмен и трение в турбулентном пограничном слое, М., 1972.

Н. А. Анфимов.