Идеальная жидкость

Вид материала

Документы

Содержание Электромагнитный метод. Рис. 4. Схематич. изображение эл.-магн. раз­делит, устройства. Магн. поле направлено перпендикулярно плоскости рисунка. Другие методы разделения В. С. Золотарёв. И. О. Лейпунский. Изохорный процесс Изоэлектронный ряд Изоэнтальпийный процесс Изоэнтропийный процесс Иллюзии оптические Рис. 1. Кажущееся косое расположение букв — оптич. иллюзия, возникающая из-за влияния фона Рис. 2. Неоднозначная классификация зрит. впечатлений; наблюдатель видит либо вазу, либо два силуэта. Рис. 4. Фигура девочки, кажущаяся самой маленькой, наибольшая. Иммерсионная система Иммерсионный метод Импеданс акустический Импеданс характеристиче­ский Р потока энергии соотношением: где Е Импульс акустический Импульс силы ... Полное содержание

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.

Электролиз. При электролизе воды или водных р-ров электролитов выде­ляющийся на катоде водород содержит меньшее кол-во D, чем исходная вода. В результате в электролизёре растёт концентрация D. Метод применялся в пром. масштабах для получения тяжёлой воды. Электролизный завод в Норвегии в 40-х гг. производил неск. тонн D в год. Разделение Li, К и др. (электролизом их хлористых солей) производится только в лаб. условиях.

Электромагнитный метод. В-во, со­держащее изотопы элемента, к-рые требуется разделить, помещается в тигель ионного источника, испаряется и ионизуется. Ионы вытягиваются из ионизац. камеры высоким отрицат. потенциалом, формируются в ионный пучок и попадают в вакуумную разде­лит, камеру с магн. полем, направ­ленным перпендикулярно ионному пучку. Под действием магн. поля ионы движутся по окружностям с радиуса­ми R~М/е, где М и е — масса

и заряд ионов. Это позволяет соби­рать ионы разл. изотопов в разные приёмники, помещённые в фокальной плоскости установки (рис. 4; см. Масс-спектрометр).

Эл.-магн. метод впервые (1943—45) использовался в Ок-Ридже (США) для получения ²³⁵U в кол-ве неск. кг.



Рис. 4. Схематич. изображение эл.-магн. раз­делит, устройства. Магн. поле направлено перпендикулярно плоскости рисунка.


Обычно достаточно одной ступени. Повторное разделение применяется редко. Осн. недостаток — относитель­но низкая производительность, вы­сокие эксплуатац. затраты, значит. безвозвратные потери разделяемого в-ва.

Другие методы разделения пока на­ходятся в стадии лаб. исследований. К ним относятся: лазерное разделе­ние изотопов — метод, перспектив­ный для создания пром. установок; получение ³Не, основанное на сверх­текучести ⁴Не; разделение посредст­вом диффузии в сверхзвуковой струе газа, расширяющейся в пр-ве с по­ниженным давлением; разделение, обу­словленное миграцией ионов при про­хождении электрич. тока в электро­литах; хроматографич. разделение, ос­нованное на различии в скоростях ад­сорбции изотопов; биол. способы раз­деления и др.

Методы И. р. имеют особенности, определяющие области их наиболее эфф. применения. При И. р. лёгких элементов с A~40 экономически бо­лее выгодны и эфф. дистилляция, изо­топный обмен и электролиз. Для раз­деления изотопов тяжёлых элемен­тов применяются диффузионный ме­тод, центрифугирование и эл.-маг­нитное разделение. Однако газо­вая диффузия и центрифугирование могут быть использованы, если име­ются газообразные соединения эле­ментов. Поскольку таких соединений мало, реальные возможности этих методов пока ограничены. Термодиф­фузия позволяет разделять изотопы как в газообразном, так и в жидком состоянии, но при разделении изото­пов в жидкой фазе а мало. Эл.-магн. метод обладает большим а, но имеет малую производительность, поэтому применяется гл. обр. при огранич. масштабах произ-ва изотопов.

214


Для обеспечения н.-и. работ и практич. применений изотопов в СССР создан Гос. фонд стабильных изото­пов. Систематически производится по­лучение значит. кол-в дейтерия, ¹⁰В, ¹³С, ¹⁵N, ¹⁸O, ²²Ne и др. Орга­низован также выпуск разл. хим. препаратов, «меченых» стабильными изотопами.

• Р о з е н А. М., Теория разделения изото­пов в колоннах, М., 1960; Ш е м л я М., Перье Ж., Разделение изотопов, пер. с франц., М., 1980.

В. С. Золотарёв.

ИЗОТОПЫ, разновидности данного хим. элемента, различающиеся по массе ядер. Обладая одинаковыми за­рядами ядер Z, но различаясь числом нейтронов, И. имеют одинаковое стро­ение электронных оболочек, т. е. очень близкие хим. св-ва, и занимают одно и то же место в периодич. системе хим. элементов (отсюда термин «И.» — от греч. isos — одинаковый и topos — место). Первые эксперим. данные о су­ществовании И. были получены в 1906 —10 при изучении св-в радиоакт. элементов. Термин «И.» предложен англ. учёным Ф. Содди в 1910. Ста­бильные И. были обнаружены англ. физиками Дж. Томсоном (1913) и Ф. Астоном (1919). К 1981 известно 276 стабильных И., принадлежащих 83 природным элементам, и более 2000 радиоактивных И. 107 природных и искусственно синтезиров. элементов.

Стабильные И. встречаются только у элементов с Z83. Большее число стабильных И. имеют элементы с чёт­ным Z, напр. ₅₀Sn имеет 10 И., _мХе—9, ₄₈Cd и ₅₂Те — по 8 И. Элементы с не­чётным Z имеют, как правило, не более двух стабильных И.

Близость физ.-хим. св-в И. при­водит к тому, что их относит. содер­жание почти не меняется при разл. природных процессах. Однако эти св-ва нетождественны — сказываются различия в массах атомов, а также в значениях спинов и магн. моментов ядер И. Это приводит к разл. изо­топным эффектам. Различия нек-рых физ.-хим. св-в И. использу­ется для их разделения (см. Изотопов разделение).

При изучении физ.-хим., технол. и биол. процессов часто применяют сое­динения с искусственно введённой примесью радиоактивного (реже ста­бильного) И. элемента, участвующего в процессе (см. Изотопные индикато­ры). Зависимость изотопного состава природных элементов от возраста об­разцов и условий их образования ле­жит в основе методов определения воз­раста горных пород и рудных место­рождений (см. Изотопная хронология) и используется при поиске полезных ископаемых.

• А с т о н Ф. В., Масс-спектры и изотопы, М., 1948; Учение о радиоактивности. Исто­рия и современность, М., 1973; Трифо­нов Д. Н., Кривомазов А. Н., Лисневский Ю. И., Химические эле­менты и нуклиды, М., 1980.

И. О. Лейпунский.

ИЗОТРОПИЯ (от греч. isos — рав­ный, одинаковый и tropos — поворот, направление), независимость св-в среды (в-ва) от направления.

ИЗОФОТ, линия равной освещённости, выраженной в фотах.

ИЗОХОРА (от греч. isos — равный, одинаковый и chora — занимаемое ме­сто), линия на термодинамич. ди­аграмме состояния, изображающая изохорный процесс. Наиб. простым явл. ур-ние И. для идеального газа: р/Т=const, где р — давление, Т — темпе­ратура.

ИЗОХОРНЫЙ ПРОЦЕСС, процесс, происходящий в физ. системе при пост. объёме; на термодинамич. ди­аграммах состояния изображается изохорой. Для осуществления И. п. в газах и жидкостях их можно поме­стить в герметич. сосуд, не меняющий своего объёма. При И. п. механич. работы, связанной с изменением объёма тела, не совершается; изменение вну­тренней энергии тела происходит за счёт поглощения или выделения теп­лоты. С изменением темп-ры газа (жид­кости) изменяется его давление. В идеальном газе при И. п. давление пропорц. темп-ре (закон Шарля). Для неидеального газа закон Шарля не­справедлив, т. к. часть сообщённой газу теплоты идёт на увеличение энер­гии вз-ствия ч-ц. Осуществить И. п. в тв. теле технически значительно сложнее. Из-за малой сжимаемости практически любой изотермический процесс в тв. теле явл. почти изохорным вплоть до давлений порядка неск. десятков килобар.

ИЗОЭЛЕКТРОННЫЙ РЯД, ряд, со­ставленный из атомов и ионов разл. элементов, имеющих одинаковое число эл-нов (напр., водородоподобные ато­мы, ряд Li, Ве⁺ , В²⁺ , . . .); обладают сходными оптич. св-вами.

ИЗОЭНТАЛЬПИЙНЫЙ ПРОЦЕСС, процесс в физ. системе, при к-ром сохраняется неизменной энтальпия системы. Классич. примером И. п. явл. протекание газа через пористую перегородку при отсутствии теплооб­мена между потоком газа и окружаю­щими телами (стенками труб и др.). См. Джоуля — Томсона эффект.

ИЗОЭНТРОПИЙНЫЙ ПРОЦЕСС, процесс в физ. системе, при к-ром сохраняется неизменной энтропия сис­темы; то же что обратимый адиабати­ческий процесс.

ИЛЛЮЗИИ ОПТИЧЕСКИЕ (от лат. illusio — обман), типичные случаи резкого несоответствия зрит. вос­приятий реальным св-вам наблюдае­мых объектов. И. о. известны с глу­бокой древности: строители Древней Греции учитывали их при постройке зданий, они описаны Титом Лукре­цием Каром. И. о. свойственны здо­ровому зрит. аппарату (чем они от­личаются от галлюцинаций) и не устраняются при многократных на­блюдениях. По механизму возникно­вения И. о. можно разделить на такие, к-рые возникают из-за несовершенства глаза как оптич. прибора (кажущаяся

лучистая структура ярких источников малого размера, напр. звёзд; наблю­даемые иногда радужные кромки пред­метов из-за неисправленного хрома­тизма хрусталика и пр.), а также на И. о., за возникновение к-рых ответ­ствен весь зрит. аппарат, включая его мозговые отделы. Подавляющая часть



Рис. 1. Кажущееся косое расположение букв — оптич. иллюзия, возникающая из-за влияния фона.


И. о. относится ко второй группе, т. е. их возникновение связано с осо­бенностями обработки зрит. информа­ции на разл. этапах зрит. восприятия. Первым этапом этой обработки счи­тается выделение сигнала из фона, и ошибки восприятия, связанные с ним, можно отнести к И. о. (т. н. оптический обман). На су­ществовании таких И. о. основано применение защитной окраски при



Рис. 2. Неоднозначная классификация зрит. впечатлений; наблюдатель видит либо вазу, либо два силуэта.


маскировке, к-рая как известно, широ­ко распространена также и в животном мире (мимикрия). Со вторым этапом — классификацией зрит. сигналов, свя­заны И.о., в к-рых структурный или сплошной фон приводит к ошибкам выявления фигур или к ошибкам оценки их параметров (яркости, фор­мы, взаимного расположения и пр., рис. 1). И.о., связанные с возможной неоднозначной классификацией зрит. впечатлений, представлены на рис. 2. Наконец, распространены И. о., свя­занные с ошибками на третьем, по­следнем этапе обработки зрит. ин-

215


формации — в оценке хар-к рассмат­риваемых объектов (площади, длины, углов, рис. 3), а также с перспектив­ными искажениями (рис. 4).

При движении или изменении во времени наблюдаемого объекта про­цесс зрит. восприятия усложняется, что в ряде случаев приводит к неадекватному отражению движения объек­тов.



Рис. 3. Примеры ошибок в оценке хар-к объектов; а — иллюзия иррадиации (бе­лый квадрат кажется больше равного ему чёрного); б — стрелы Мюллера—Лиера (от­резки равны, хотя кажутся неравными).


Возникающие в этих условиях И. о. целесообразно выделить в отд. группу динамических И.о., в противо­вес описанным выше, к-рые воспри­нимаются статически. Так, если после долгого наблюдения за движущимся



Рис. 4. Фигура девочки, кажущаяся самой маленькой, наибольшая.


предметом внезапно прекратить на­блюдение, то появится иллюзия дви­жения этого предмета в обратном на­правлении (напр., если смотреть про­должит. время на водопад и потом закрыть глаза, то можно «увидеть» струю воды, поднимающуюся вверх,— т. н. «эффект водопада», известный ещё Аристотелю). К этому же классу И. о. можно отнести и появление ощущения цвета при наблюдении модули­рованного во времени светового по­тока белого света, напр. при вра­щении разделённого на чёрные и белые сектора диска (т. н. диск Бенхема). Сюда же нужно отнести И.о., связанные с инерцией зрения, т. е. со св-вом глаза сохранять зрит. впе­чатление ок. 0,1 с. Примерами И. о., связанных с инерцией зрения, слу­жат все виды стробоскопического эф­фекта, а также наблюдение следа от быстро движущегося светящегося источника и пр. На использовании этих И. о. основаны кинематограф и телевидение.

• Толанский С., Оптические иллюзии, пер. с англ., М., 1967; Артамонов И. Д., Иллюзии зрения, 3 изд., М., 1969; Г р е г г Дж., Опыты со зрением в школе и дома, пер. с англ., М., 1970; Грегори Р. Л., Глаз и мозг, [пер. с англ.], М., 1970; П э д х е м Ч., Сондерс Дж., Воспри­ятие света и цвета, [пер. с англ.], М., 1978.

Л. П. Гагарин, Н. Ф. Подвигин.

ИММЕРСИОННАЯ СИСТЕМА (от позднелат. immersio — погружение), оптич. система, в к-рой пр-во между предметом и первой линзой заполнено иммерсионной жидкостью. И. с. при­меняются в микроскопах. В кач-ве иммерсионных жидкостей применяют кедровое или минеральное масло (по­казатель преломления n=1,515), вод­ный р-р глицерина (n=1,44), воду (n=1,338), монобромнафталин (n=1,656), вазелиновое масло (n=1,503), йодистый метилен (n=1,741). Оптич. хар-ки иммерсионной жидко­сти (n и дисперсия) входят в расчёт И. с., поэтому И. с. можно применять только с жидкостью, на к-рую система рассчитана, иначе ухудшится кач-во изображения. Применение иммерсии даёт возможность повысить апертуру А объектива, а следовательно, и раз­решающую способность микроскопа. «Сухая» система не может иметь A>1, у масляных И. с. А достигает 1,3, у монобромнафталиновой — 1,6. В И. с. уменьшается рассеяние света и тем самым увеличивается контрастность изображения. И. с. позволяют иссле­довать объекты, находящиеся на раз­ной глубине в иммерсионной жидкости, путём погружения в неё объектива.

• См. лит. при ст. Микроскоп.

Л. А. Федин.

ИММЕРСИОННЫЙ МЕТОД, метод оп­ределения показателей преломления n мелких зёрен (крупнее 1—2 мкм) тв. тел под микроскопом. В И. м. исследуемые зёрна погружают в на­несённые на предметное стекло капли разл. жидкостей с известными п. Наблюдая эти препараты, подбира­ют жидкость, наиболее близкую по n к данному в-ву. Для сравнения n тв. в-ва и жидкости пользуются, напр., Бекке методом. Точность И. м.~0,001; форма и хар-р поверх­ности исследуемого зерна не оказы­вают на неё существ. влияния. В И. м. применяют иммерсионный набор, сос­тоящий из 98 жидкостей с n от 1,408 до 1,780, а также жидкости с и до 2,15 и прозрачные сплавы с и до 2,7.

И. м. используют для установления чистоты соединений, определения тв. фаз в смесях в-в и пр., а также при изучении минералов и горных пород.

• Иоффе Б. В., Рефрактометрические ме­тоды химии, 2 изд., Л., 1974; Татарс­кий В. Б., Кристаллооптика и иммерси­онный метод..., М., 1965; Сахарова М. С., Черкасов Ю. А., Иммерсионный метод минералогических исследований, М., 1970.

В. Б. Татарский.

ИМПЕДАНС АКУСТИЧЕСКИЙ (англ. impedance, от лат. impedio — препят­ствую), комплексное сопротивление, представляющее собой отношение ком­плексных амплитуд звукового давления к объёмной колебат. скорости (послед­няя равна произведению усреднённой по площади колебательной скорости ч-ц среды на площадь, для к-рой опре­деляется И. а.). Вводится при рассмот­рении колебаний акустич. систем (из­лучателей и приёмников звука и т, п.). Комплексное выражение И. а. имеет вид:

Z_a=ReZ_a+iImZ_a.

Действительная часть И. a. ReZ_a (т. н. активное акустич. сопротивле­ние) связана с диссипацией энергии в самой системе и с затратами энергии на излучение звука; мнимая часть И. а. ImZ_a (реактивное акустич. сопротив­ление) обусловлена реакцией сил инер­ции (масс) или сил упругости. Ре­активное сопротивление в соответствии с этим бывает инерционное или упру­гое.

Акустич. сопротивление в СИ из­меряется в ед. Па с/м³ (в литературе эта ед. иногда наз. «акустический Ом»). В излучающих системах от И. а. зависят мощность излучения, кпд и др.; для приёмников звука И. а. определяет условия согласова­ния со средой.

Наряду с И. a. Z_a пользуются также понятием удельного И. a. z_a и механич. импеданса Z_M, к-рые свя­заны между собой и с Z_a зависимостью: Z_M=Sz_a=S²Z_a, где S — рассматри­ваемая площадь в акустич. системе. Удельный И. а. выражается отноше­нием звук. давления к колебат. ско­рости в данной точке. Для плоской волны удельный И. а. равен волновому сопротивлению среды. Механич. им­педанс (и соотв. механическое активное и реактивное сопротивления) опреде­ляется отношением силы, с к-рой система действует на среду, к колебат. скорости ч-ц. Единица механич. со­противления в СИ — Н•с/м, в системе СГС — дин•с/см (иногда наз. «механи­ческий Ом»).

ИМПЕДАНС ХАРАКТЕРИСТИЧЕ­СКИЙ электромагнитного поля, от­ношение ортогональных друг к дру­гу и касательных к поверхности S компонент электрич. E_t и магн. H_t полей в данной точке поверхности:

Z_x=E_t/H_t. (1)

На поверхности идеального провод­ника E_t=0 и Z_x=0, что эквивалентно короткозамкнутой электрич. цепи; на идеальной магн. поверхности H_t=0,

216


Z_x=, что эквивалентно разомкну­той цепи. На поверхности реального проводника (в случае сильного скин-эффекта)



где  — проводимость проводника,  — его относит. магн. проницаемость, ₀— магнитная постоянная,  — ча­стота поля. В этом случае И. х. носит назв. поверхностного импе­данса.

При отсутствии потерь энергии в среде И. х. бегущей волны — действит. величина, связанная с плотно­стью Р потока энергии соотношением:



где Е_ и H_ — амплитуды поперечных компонент электрич. и магн. полей. Из ф-лы (3) следует аналогия между И. х. эл.-магн. поля и волновым со­противлением линий передачи.

В случае плоской поперечной одно­родной эл.-магн. волны, распространя­ющейся со скоростью света с в данной среде, И. х. равен:

Z₀=(/) (4)

( — диэлектрич. проницаемость сре­ды), т. е. зависит только от св-в среды и поэтому наз. И. х. среды Z₀. Для вакуума это универсальная кон­станта (равная в СИ):



(₀— электрическая постоянная).

• Вайнштейн Л. А., Электромагнит­ные волны, М., 1957; Ф е л с е н Л., М а р к у в и ц Н., Излучение и рассеяние волн, пер. с англ., т. 1—2, М., 1978.

З. Ф. Красильник, М. А. Миллер.

ИМПУЛЬС (от лат. impulsus — удар, толчок), то же, что количество движе­ния.

ИМПУЛЬС АКУСТИЧЕСКИЙ, 1) бе­гущая звук. волна, имеющая хар-р резкого кратковрем. изменения дав­ления, напр. звук. волны, создаваемые взрывом, искровым разрядом, соуда­рением тел. Каждый такой импульс содержит как область повышенного, так и область пониженного давления. Спектр такого И. а. сплошной, с мак­симумом в области частот, период к-рых близок к длительности И. а. 2) Звук. волна в виде цуга квазигармонич. колебаний, включающего примерно от десяти до неск. сотен пе­риодов (т. н. заполненный И. а.— аналог радиоимпульса, см. Импульс­ный сигнал). Часто применяют ряд следующих друг за другом с определ. частотой (частота повторения) иден­тичных заполненных И. а., промежут­ки между к-рыми обычно существен­но больше длительности отдельного И. а. Применяют И. а. с целью разде­ления во времени посылаемого и отра­жённого сигналов при акустич. ис­следованиях в огранич. объёмах, в гидроакустике при исследовании св-в морской среды и измерения глубин

(см. Эхолот), в гидролокации, а также в УЗ дефектоскопии и т. д.

ИМПУЛЬС СИЛЫ, мера действия силы за нек-рый промежуток времени; равняется произведению ср. значения силы F_cp на время t₁ её действия: S=F_cpt₁. И. с.— величина вектор­ная, и направлен он так же, как F_ср. Точное значение И. с. за промежуток времени t₁ определяется интегралом:

При движении матер. точки под действием силы F её кол-во движения получает за время t₁ при­ращение, равное И. с.: S=mv₁-mv₀ (mv₀ и mv₁— соотв. кол-во движения точки в начале и в конце промежутка времени t₁.

Понятие И. с. широко использу­ется в механике, в частности в теории удара, где величина, равная импульсу ударной силы F_уд за время удара , наз. ударным импульсом.

ИМПУЛЬС ЭЛЕКТРОМАГНИТНО­ГО ПОЛЯ, динамич. характеристика поляг количество движения, к-рым обладает эл.-магн. поле в данном объ­ёме. Тела, помещённые в эл.-магн. по­ле, испытывают действие механич. сил, к-рое связано с поглощением эл.-магн. волн или изменением направле­ния их распространения (отражением, рассеянием, преломлением). При излу­чении телом эл.-магн. волн, в част­ности света, импульс тела также меня­ется. Т. к. импульс замкнутой мате­риальной системы в результате излу­чения, поглощения или отражения эл.-магн. волн не может измениться (в силу закона сохранения полного импульса системы), из этого следует, что эл.-магн. волна также обладает импульсом. Существование И. э. п. впервые было экспериментально об­наружено в опытах по давлению света (П. Н. Лебедев, 1899—1901).

Согласно Максвелла уравнениям, И. э. п. распределён в пр-ве с объём­ной плотностью g=1/c² [