Идеальная жидкость

Вид материала

Документы

Содержание Ирисовая диафрагма Ирншоу теорема Искровая камера Рис. 1. Треки ч-ц в искровых камерах разных типов (эл-ны движутся противопо­ложно направлению электрич. поля Е). Рис. 2. Фотография треков в узкозазорной искровой камере. М. И. Дайон. Искровой счётчик Гейгера счётчика М. И. Дайон. Зависимость давления насыщ. пара нек-рых жидкостей от темп-ры. ИСТИННО НЕЙТРАЛЬНАЯ ЧА­СТИЦА (абсолютно нейтральная ча­стица)

Подобный материал:

• Профессор Валерий Кирилович Кедринский Динамика одиночной полости в жидкости (математические, 40.82kb.
• Исследование адсорбции пав на границах раздела жидкость-газ и жидкость-твердое тело, 40.56kb.
• Идеальная пара для стимуляции и синхронизации охоты у коров, 170.7kb.
• Мама, папа, я – идеальная семья, 31.08kb.
• Список принятых докладов, 185.98kb.
• Идеальная модель экономического устройства общества предполагает использование механизма, 26.68kb.
• Назначение фильтров и их место в измерительной системе, 159.98kb.
• Краткий справочник по проектированию и бурению скважин на воду, 2392.28kb.
• Алексушин И. Н, 128.72kb.
• В. В. Радаев Рынок как идеальная модель и форма хозяйства, 285.76kb.

ИОНОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ, люминес­ценция, возбуждаемая бомбардиров­кой ионами.

ИПСИЛОН-ЧАСТИЦЫ (r), тяжё­лые мезоны с массой 9,4 ГэВ и св-вами, подобными св-вам мезонов со скрытым «очарованием». Первая И.-ч. с массой ок. 9,4 ГэВ открыта в 1977. В кварковой модели адронов И.-ч. рассматривают как связанное состоя­ние кварка и антикварка, ещё более тяжёлых, чем «очарованный» с-кварк. Новый кварк обозначают буквой b (от англ. beauty — красота, прелесть или от bottom — нижний); его элек­трич. заряд равен — ¹/₃е (где е — эле­ментарный электрич. заряд). Т. о., символически: Y=(bb). См. Элемен­тарные частицы.

ИРИСОВАЯ ДИАФРАГМА, приспо­собление для регулирования осве­щённости изображения и изменения глубины резко изображаемого пр-ва (см. Глубина изображаемого пространства), применяемое в фотогр. объекти­ве. И. д. состоит из заходящих друг за друга тонких непрозрачных сер­повидных пластинок, образующих прибл. круглое отверстие. Передвиже­нием диафрагменного кольца объек­тива или связанного с ним рычага все пластинки одновременно поворачива­ются, плавно изменяя отверстие объ­ектива (его светосилу, см. Диафрагма в оптике).

ИРНШОУ ТЕОРЕМА, одна из осн. теорем электростатики, согласно к-рой система покоящихся точечных зарядов, находящихся на конечном расстоянии друг от друга, не может быть устойчивой. И. т. сформулиро­вана англ. физиком и математиком С. Ирншоу (S. Earnshaw) в 19 в. и вытекает из утверждения, что потенц. энергия статич. системы зарядов не может иметь минимума. Наличие же минимума потенц. энергии явл. не­обходимым условием устойчивого рав­новесия системы. И. т. сыграла боль­шую роль в развитии теории атома. Из неё следует, что атом не может быть построен из неподвижных зарядов, связанных между собой только элек­трич. силами, и должен представлять собой динамич. систему.

ИСКРОВАЯ КАМЕРА, прибор для наблюдения и регистрации следов (треков) ч-ц, основанный на возникно­вении искрового разряда в газе при попадании в него ч-цы. Используется для исследования ядерных реакций, в экспериментах на ускорителях и при исследовании космических лучей. Про­стейшая И. к.— два плоскопарал­лельных электрода, пространство меж­ду к-рыми заполнено газом (чаще Ne, Ar или их смесью). Площадь пластин от десятков см² до неск м². Одновре­менно с прохождением ч-цы или с нек-рым запозданием (~1 мкс) на электроды И. к. подаётся короткий (10—100 нс) импульс высокого напря­жения. В рабочем объёме И. к. созда­ётся сильное электрич. поле (5— 20 кВ/см). Импульс подаётся по сиг­налу системы детекторов (сцинтилля­ционных счётчиков, черенковских счёт­чиков и т. п.), выделяющих исследу­емое событие. Эл-ны, возникшие вдоль траектории ч-цы в процессе иониза­ции атомов газа, ускоряются полем, ионизуют (ударная ионизация) и воз­буждают атомы газа. В результате на очень коротком пути образуются элек­тронно-фотонные лавины, к-рые, в за­висимости от амплитуды и длитель­ности импульса, либо перерастают в видимый глазом искровой разряд, либо создают в газе локально светя­щиеся области небольшого объёма. Узкозазорная И.к. обыч­но состоит из большого числа одина­ковых искровых промежутков(~1см). Искровые разряды распространяются перпендикулярно электродам (рис. 1, а). Цепочка искр воспроизводит траек-

233




Рис. 1. Треки ч-ц в искровых камерах разных типов (эл-ны движутся противопо­ложно направлению электрич. поля Е).


торию ч-цы (рис. 2). Точность лока­лизации искр вблизи траектории со­ставляет доли мм, временное разреше­ние ~10^-6 с, полное время восста­новления ~10^-3 с. В широкозазор­ной трековой И. к. (расстояние между электродами 3—50 см) электронно-фононные лавины, развивающиеся от первичных эл-нов, сливаются в узкий светящийся канал вдоль трека (рис. 1, б). В этом режиме могут ре­гистрироваться треки под углами не более 50° к направлению электрич. поля в камере. Для наблюдения треков под большими углами, вплоть до 90°, используют т. н. с т р и м е р н ы й режим, при к-ром развитие стримера (начальной стадии пробоя) начинается с каждого первичного элек­трона и обрывается, когда длина стри­мера достигает неск. мм (рис. 1, в).



Рис. 2. Фотография треков в узкозазорной искровой камере.


На камеру, при этом, подаётся импульс с более коротким фронтом и длитель­ностью ~10 нс. Трековые И. к. и стримерные камеры обладают высокой эффективностью к одновременной ре­гистрации многих частиц (ливней ча­стиц) и дают высокую пространствен­ную и угловую точность определения траекторий (~10^-3 рад).

И. к. позволяют в ряде случаев определять, помимо траектории, иони­зующую способность ч-ц. Помещённая в магн. поле И. к. служит для опре­деления импульсов ч-ц по кривизне их траектории. И. к. могут работать в условиях интенсивного потока заряж. ч-ц на ускорителях, т. к. время их «памяти» (время жизни эл-нов) может быть уменьшено до 1 мкс. С дру­гой стороны, И. к. способны работать с большой частотой, т. к. время вос­становления камеры после срабаты­вания равно всего неск. мс. И. к. управляема, т. е. может срабатывать по сигналу др. детекторов.

Кроме фотографирования, в И. к. широко применяют др. методы реги­страции, позволяющие, в частности, передавать данные с И. к. непосред­ственно на ЭВМ и автоматически их обрабатывать (безфильмовые И. к.). Напр., в проволочных И. к., имеющих электроды в виде ряда тон­ких нитей, расположенных на пло­скости на расстоянии ~1 мм друг от друга, появление искры сопровожда­ется разрядным током в близлежащей нити; это позволяет определить коор­динаты искры, к-рые могут быть пере­даны непосредственно на ЭВМ. В акустич. И. к. с помощью установленных вне камеры пьезокристаллов улавли­вают ударную волну в газе, возникаю­щую в момент искрового пробоя. Ин­тервал времени между появлением ис­кры и сигналом в кристалле позволяет определить расстояние искры от кри­сталла, т. е. координаты искры. В этом случае также часто осуществля­ют непосредств. связь пьезодатчиков с ЭВМ.

• Искровая камера, М., 1967; Калашни­кова В. И., К о з о д а е в М. С., Де­текторы элементарных частиц, М., 1966 (Экспериментальные методы ядерной физи­ки), [ч. 1]; Воробьев А. А., Р у д е н к о Н. С., Сметанин В. И., Техника искровых камер, М., 1978.

М. И. Дайон.

ИСКРОВОЙ РАЗРЯД (искра), неуста­новившийся электрич. разряд, возни­кающий в том случае, когда непосред­ственно после пробоя разрядного про­межутка напряжение на нём падает в течение очень короткого времени (от неск. долей мкс до сотен мкс) ниже величины напряжения погаса­ния разряда. И. р. повторяется, если после погасания разряда напряжение вновь возрастает до величины напря­жения пробоя. При увеличении мощ­ности источника напряжения И. р. переходит обычно в дуговой разряд. В природных условиях И. р. наблю­дается в виде молний.

Развитие И. р. объясняется стримерной теорией электрич. пробоя га­зов: из электронных лавин, возника­ющих при наложении электрич. поля на разрядный промежуток, при определ. условиях образуются т. н. стримеры — тонкие разветвлённые каналы, заполненные ионизованным газом. Стримеры, быстро удлиняясь, перекрывают разрядный промежуток

и соединяют электроды непрерывны­ми проводящими каналами. Далее сила тока резко нарастает, каждый из ка­налов быстро расширяется, в них скачкообразно повышается давление, в результате чего на границах возни­кает ударная волна. Совокупность ударных волн от расширяющихся ис­кровых каналов порождает звук, во­спринимаемый как характерный «треск» искры (в случае молнии — гром).

Величины, характеризующие И. р. (напряжение зажигания, напряже­ние погасания, макс. ток, длитель­ность), могут меняться в очень широ­ких пределах в зависимости от пара­метров разрядной цепи, величины разрядного промежутка, геометрии электродов, давления газов и т. д. Напряжение зажигания И. р., как правило, достаточно велико. Продоль­ная напряжённость поля в искре понижается от неск. десятков кВ/см в момент пробоя до 100 В/см спустя неск. мкс. Макс. сила тока в мощном И. р. может достигать значений по­рядка неск. сотен кА.

Особый вид И. р.— скользя­щий И. р., возникающий вдоль по­верхности раздела газа и тв. диэлек­трика, помещённого между электро­дами. Области скользящего И. р., в к-рых преобладают заряды к.-л. одного знака, индуцируют на по­верхности диэлектрика заряды дру­гого знака, вследствие чего искровые каналы стелются по поверхности ди­электрика (см. Лихтенберга фигуры). Процессы, близкие к происходящим при И. р., свойственны также кисте­вому разряду.

И. р. нашёл разнообразное приме­нение в науке и технике. С его по­мощью инициируют взрывы и про­цессы горения, измеряют высокие на­пряжения; его используют в спектр. анализе, для регистрации заряж. ч-ц (см. Искровой счётчик), в переключа­телях электрнч. цепей, для обработки металлов и т. п.

• См. лит. при ст. Электрические разряды в газах.

В. Н. Колесников.

ИСКРОВОЙ СЧЁТЧИК, прибор для регистрации заряж. ч-ц, принцип дей­ствия к-рого основан на возникнове­нии искрового разряда в газе при по­падании в него заряж. ч-цы. Даёт информацию о прошедшей ч-це в виде электрич. импульса (с амплитудой неск. кВ) и яркой искры вблизи тра­ектории ч-цы. Искра сопровождается ударной волной и звуком. И. с. состоит из двух плоскопараллельных электродов, находящихся в герметизиров. объёме, наполненном Ar и парами органич. в-в (спирт, эфир и т. п.) при общем давлении от 0,5 до 20 атм. Межэлектродное расстояние — от до­лей до неск. мм рт. ст. На электроды; подаётся пост. напряжение (неск. кВ). Эл-ны, возникшие в газе на пути ч-цы, вследствие ионизации атомов газа ускоряются полем, ионизуют атомы газа (ударная ионизация) в

234


создают электронно-фотонные лавины, перерастающие в искровой пробой между электродами.

В отличие от Гейгера счётчика, в к-ром эл-ны лишь у нити производят ударную ионизацию, в И. с. электрич. поле однородно и ударная иониза­ция может начаться в любой точке рабочего объёма. Это приводит к очень малому времени запаздывания разряда по отношению к моменту прохождения ч-цы (в И. с. с зазором 0,1—0,2 мм и давлением 3—20 атм получены запаздывания ~10^-10— 10^-11 с). Однако И. с. обладают боль­шим мёртвым временем (время вос­становления ~10^-3 с) и поэтому не могут быть использованы в условиях интенсивных потоков ч-ц (напр., в экспериментах на ускорителях). По­ка не удалось создать И. с. большого размера, т. к. увеличение энергии разряда приводит к разрушению по­верхности электродов. Поэтому И. с. получили ограниченное применение.

В И. с. с локализов. разрядом поло­жит. электрод делают из диэлектри­ка (стекло, бакелит) толщиной ~2— 10 мм с удельным сопротивлением 10⁹Ом•см с металлизиров. наруж­ной поверхностью. Спец. подбором га­сящих смесей достигается быстрое по­глощение фотонов, возникающих в искре. Искра в месте прохождения ч-цы снимает электрич. поле только в огранич. области зазора вблизи раз­ряда, а чувствительность к ч-цам на остальной площади счётчика сохраня­ется; поэтому существенно возрастает предельная загрузка И. с. и отсут­ствуют ограничения на его размеры. Металлизиров. поверхность диэлек­трика обычно выполняют в виде от­дельных изолированных полос; по разности времён прихода электрич. сигналов на два конца полосы может быть определена координата искры вдоль линии с точностью ~0,2 мм. Характерные параметры такого И. с.: иежэлектродный зазор — доли мм, давление рабочего газа ~ 1—20 атм, разность потенциалов на пласти­нах—неск. кВ, величина плато—неск. кВ, временное разрешение — до де­сятков нс. Сохраняются уникальные временные параметры И. с., но в зна­чит. мере отсутствуют их недостатки, что расширяет область применения.

Кроме И. с. с плоскопараллельными электродами — предшественников искровой камеры, существуют И. с. для -частиц. Катодом в них служит металлич. пластинка, а анод в виде металлич. нити натягивается на изо­ляторах параллельно катоду на рас­стоянии 1,5—2 мм. Счётчик работает обычно в воздухе при атм. давлении. Эл-ны (или -кванты) вследствие ма­лой ионизующей способности не вызы­вают эффекта. При полёте -частицы, обладающей гораздо большей ионизу­ющей способностью, проскакивает ис­кра. Поэтому И. с. такого типа может быть применён для регистрации -частиц в присутствии интенсивного - и -излучения. Благодаря большой величине тока, протекающего в искро­вом разряде, импульс, возникающий на нити счётчика, имеет амплитуду в неск. сотен В. Время нарастания импульса мало (~10^-7 с); полная продолжительность импульса обычно ~10^-4 с.

• Новый детектор частиц — искровой счет­чик с локализованным разрядом, «Изв. АН СССР. Сер. физическая», 1978, т. 42, № 7, с. 1488; Измерение формфактора пиона в реакции е⁺ е^-⁺^- в области энергий от 0,4 до 0,46 ГэВ, «ЯФ», 1981, т. 33, в. 3.

М. И. Дайон.

ИСПАРЕНИЕ, переход в-ва из жид­кого или твёрдого агрегатного состоя­ния в газообразное (пар). Обычно под И. понимают переход жидкости в пар, происходящий на свободной по­верхности жидкости. И. твёрдых тел наз. возгонкой или сублимацией.

Вследствие теплового движения мо­лекул И. возможно при любой темп-ре, но с возрастанием темп-ры ско­рость И. увеличивается. В замкну­том пр-ве (закрытом сосуде) И. про­исходит при заданной пост. темп-ре до тех пор, пока пр-во над жидкостью



Зависимость давления насыщ. пара нек-рых жидкостей от темп-ры.


(или тв. телом) не заполнится насыщ. паром. Давление насыщ. пара р_нас зависит только от темп-ры Т и повыша­ется с её возрастанием. Кривая зави­симость р_нас от Т наз. равновес­ной кривой И. (рис.). Если р_нас становится равным внеш. давлению или несколько его превышает, то И. переходит в кипение. Наиб. высокой темп-рой кипения явл. критическая температура данного в-ва. Критиче­ские темп-pa и давление определяют критическую точку — конечную точку на равновесной кривой И. Выше этой точки сосуществование двух фаз — жидкости и пара — в равновесии не­возможно.

При переходе из жидкости в пар молекула должна преодолеть силы мол. сцепления в жидкости. Работа против этих сил (работа выхода), а также против внеш. давления уже образовавшегося пара, совершается за счёт кинетич. энергии теплового дви­жения молекул. В результате И. жид­кость охлаждается. Поэтому, чтобы процесс И. протекал при пост. темп-ре, необходимо сообщать каждой ед. мас­сы в-ва определ. кол-во теплоты  (Дж/кг или Дж/кмоль), наз. теплотой испарения. Теплота И. уменьшается с ростом темп-ры, особенно быстро вблизи критич. точки, обращаясь в этой точке в нуль. Теплота И. свя­зана с производной давления насыщ. пара по темп-ре Клапейрона — Кла­узиуса уравнением, на основе к-рого определяются численные значения  для жидкостей. Скорость И. резко снижается при нанесении на поверх­ность жидкости достаточно прочной плёнки нелетучего в-ва. И. жидкости в газовой среде, напр. в воздухе, про­исходит медленнее, чем в разреженном пр-ве (вакууме), т. к. вследствие со­ударений с молекулами газа часть ч-ц пара вновь возвращается в жид­кость (конденсируется). И. относится к фазовым переходам 1-го рода, к-рые характеризуются отличной от нуля теплотой фазового перехода. При про­цессе, обратном И., т. е. при образо­вании из пара жидкой фазы (конден­сации пара), происходит выделение теплоты И. Применяется И. в техни­ке как средство очистки в-в или раз­деления жидких смесей перегонкой. Процесс И. лежит в основе работы двигателей внутр. сгорания, холо­дильных установок, а также всех про­цессов сушки материалов.

В естественных условиях И. явл. единств. формой передачи влаги с океанов и суши в атмосферу и осн. со­ставляющей круговорота воды на земном шаре.

• Кириллин В. А., Сычев В. В., Шейндлин А. Е., Техническая термо­динамика, 2 изд., М., 1974; Кикоин А. К., Кикоин И. К., Молекулярная физика, 2 изд., М., 1976 (Общий курс физики); Кон­стантинов А. Р., Испарение в приро­де, Л., 1963; ХирсД., П а у н д Г., Испарение и конденсация, пер. с англ., М.. 1966.

ИСТИННО НЕЙТРАЛЬНАЯ ЧА­СТИЦА (абсолютно нейтральная ча­стица), элементарная ч-ца (или свя­занная система), у к-рой все хар-ки, отличающие ч-цу от античастицы (эле­ктрический, барионный, лептонный за­ряды, странность, «очарование», «кра­сота»), равны нулю. Поэтому И. н. ч. тождественна своей античастице. При­меры: фотон, pi°-мезон, J/-мезон, ип­силон-частицы. И. н. ч. обладают оп­редел. значениями зарядовой чётно­сти и комбинированной чётности.

ИСТОЧНИКИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗ­ЛУЧЕНИЯ (источники света), преоб­разователи разл. видов энергии в эл.-магн. энергию оптич. диапазона с условными границами 10¹¹—10¹⁷ Гц, что соответствует длинам волн в вакууме от неск. мм до неск. нм. Естественными И. о. и. явл.

235


Солнце, звёзды, атмосферные разря­ды и др., а также люминесцирующие объекты животного и растит. ми­ра (см. Люминесценция). Искус­ственные И. о. и. различаются в зависимости от того, какой процесс лежит в основе получения эл.-магн. излучения оптич. диапазона. И. о. и. могут быть когерентны и некогерент­ны (см. Когерентность). Временной и пространств, когерентностью обла­дает только излучение лазеров. Излуче­ние остальных И. о. и. представляет собой суммарный эффект независи­мых актов спонтанного испускания совокупности возбуждённых атомов и молекул. Неодновременность актов ис­пускания приводит к хаотичному ра­спределению фаз волн, излучаемых отд. атомами, т. е. к некогерентности их излучения.

Разнообразие И. о. и. определяется многочисленностью способов преобра­зования разл. видов энергии в све­товую, большой широтой оптич. диа­пазона спектра, разл. требованиями, к-рые предъявляются к И. о. и., при­меняемым для научных и техн. целей. Искусств. И. о. и. классифицируют по видам излучений, роду используе­мой энергии, признакам эксплуатац. хар-ра, конструктивным особенностям, назначению. По видам излучений И. о. и. разделяют на тепловые ис­точники и люминесцирующие. Тепловыми И. о. и. явл. пламёна, электрич. лампы накаливания, стержневые и плоскостные излучатели с электрона­гревом, модели абсолютно чёрного те­ла, излучатели с газовым нагревом

(калильные сетки). Они имеют сплошной спектр, положение макси­мума к-рого зависит от темп-ры в-ва; с ростом темп-ры общая энергия ис­пускаемого теплового излучения воз­растает, а её максимум смещается в область коротких длин волн. Тепловые излучатели используются и как све­товые эталоны.

В люминесцирующих И. о. и. используется люминесцен­ция газов или тв. тел (кристаллофосфоров), возбуждаемая электрич. полем, напр. при прохождении через них электрич. тока. Электрические разряды в газах используются в разнообраз­ных газоразрядных И. о. и., к-рые различаются в зависимости от вида газового разряда (дуговой, искровой, тлеющий, безэлектродный), хар-ра из­лучающей среды (газы, пары метал­лов), режима работы (непрерывный, импульсный).

Различают газосветовые лампы (трубки), в к-рых источник излуче­ния — возбуждённые атомы, моле­кулы или рекомбинирующие ионы; люминесцентные лампы, где источ­ник излучения — люминофоры, воз­буждаемые излучением газового раз­ряда; электродосветные лампы, в к-рых осн. источник излучения — электроды, раскалённые в газовом раз­ряде. Спектры испускания большин­ства газоразрядных И. о. и. линей­чатые, характерные для возбуждённых атомов газа или пара, в к-ром про­исходит разряд. Распределение энер­гии в спектре, кпд, величина свето­вого и лучистого потоков, яркость и др.

хар-ки зависят от рода газа или пара, его давления, величины разрядного тока, расстояния между электродами и др. условий. В лазерной технике, скоростной фоторегистрации, светолокации распространены импуль­сные И. о. и., позволяющие полу­чать одиночные или периодически повторяющиеся световые вспышки дли­тельностью до неск. нс.

В И.о. п. на основе электролюми­несценции и электрохемилюминесценции в свет также преобразуется эл.-магн. энергия. В электролюминесцент­ных И. о. п. оптич. излучение тв. тел возникает либо в результате и н ж е к ц и о н н о й электролюминесценции, характерной для р—n перехода, вклю­чённого в цепь источника пост. тока (см. Светодиод), либо в результате предпробойной электролю­минесценции, наблюдаемой у порош­кообразных активиров. кристаллофосфоров при помещении их в диэлектрик между обкладками конденсатора, на к-рый подаётся перем. напряжение. В катодолюминесцентных И.о. п. люминофор возбужда­ется быстрыми эл-нами (см. Элек­тронно-оптический преобразователь). В р а д и о и з о т о п н ы х И. о. и. люминесценцию возбуждают продук­тами радиоакт. распада нек-рых изо­топов.

• Рохлин Г. Н., Газоразрядные источ­ники света, М.—Л., 1966; Импульсные ис­точники света, под ред. И. С. Маршака, 2 изд., М., 1978; Литвинов В. С., Р о х л и н Г. Н., Тепловые источники оптического из­лучения, М., 1975; Мешков В. В., Ос­новы светотехники, 2 изд., М., 1979.

Л. Н. Капорский.