|
|
Ш
ЭС ш
с;
В статистич. физике Д. определяется как производная от ср. энергии Е по объ╦му при пост, энтропии S,
или как производная от свободной
548
энергии F но объ╦му при пост, темп-ре Т, т, е. Я = =^ ≈ (dF/dV)T- Зависимость Р от Т и К да╦тся уравнением состояния, В равновесном состоянии Я^О, однако возможны метастабилыше состояния с Р < 0.
Д. Я. Зубарев.
ДАВЛЕНИЕ ВЫСОКОЕ ≈ давление, превышающее пек-рос характерное для данного физ. явления или конкретной задачи значение. В физтгке за Д. в. обычно принимаются давления, превышающие 0,1 ГПа (1000 ат); столь же условно деление Д. в. па высокие и сверхвысокие. Б теории к Д. в. иногда относят давления, при 5 к-рых изменения межатомных и межмолекулярных расстояний сравнимы с величиной этих расстояний, т. е. давления порядка величины модулей упругости.
Длительно действующее Д. в. пан. с т а т и ч с с-к и м, кратковременно действующее ≈ мгновенным или (чаще) динамически м. В покоящихся газах и жидкостях Д. в. является г и д р о с т а т и ч е с к и м. При сжатии тв╦рдой однородной среды в ней, как правило, возникает т. я. квазп гидростат ичс-с к о е Д. в.≈ сложная система мехапич. напряжении, описываемых тензором второго ранга, компоненты к-рого изменяются от одной точки тола к другой. Чем меньше по сравнению со ср. давленном (ср. арифметлч. значением нормальных напряжений в тр╦х взаимно перпендикулярных направлениях) величина напряжении сдвига, тем ближе квазигидростатнч. Д. в. к гидростатическому. При действии окружающего гидроота-тич. Д. в, на поверхность тв╦рдого тела, состоящего из механич. смеси частиц или агрегата з╦рен (кристаллитов) с различными упругими (в т. ч, анизотропными) свойствами, ср. давление и девиатор тензора напряжений в частицах (фазах) об.условлсны величиной окружающего Д. в., направлением и скоростью его изменения, условиями на границах фаз (частиц), взаимной ориентировкой анизотропных з╦реп, в известной, мере, относительным содержанием разнородных эле-мептон.
Термином «Д. в.» обозначают как гидростатич,, так и квааигидростатич. Д. в., а за его величину принимают величину ср. давления в рассматриваемом объ╦ме (для плоского случая ≈ ср. величину нормальных напряжений, действующих на рассматриваемую площадь).
ТС 70≈80-х гг. н эксперим. исследованиях были перекрыты диапазоны статдч. и динамич. Д. в. пут╦м повышения величины достижимых статич. Д. н. и цо-ИНЖРПИЯ (до 1≈2 ГПа) нижнего предела динамич. Д. в. Кроме того, достигнуто приближение тсрмодпнамич. условий ударного сжатия к изоэнтропическим.
Статические Д. в. Вприроде статич. Д. в. осуществляется гл. обр. благодаря силам тяготения. Б земных слоях давление изменяется от атмосферного у поверхности до ~3,5 -102 ГПа в центре Земли, в центре Солнца оно составляет ~2*107 ГПа, в центре зв╦зд белых карликов предполагается равным 10е≈10й ГПа. Эксперим. исследования проводятся при давлениях до ~10а ГПа. Прои-сть использует статич. Д. в. до -10 ГПа.'
Получение и измерение Д. в. Статич. Д. в. получают тепловыми или мехапич. мотодамп, В первых Д. в, созда╦тся либо при нагревании жидкости пли газа в замкнутых сосудах (в газах т. о. получены Д. в. до 3≈4 ГПа), либо "при охлаждении жидкости, увеличивающей свой объ╦м при затвердевании (напр., замораживая воду, можно получить фиксированное Д. в. ок. 0,2 ГПа),
Механич. методы ≈ основные, в них используют: насосы и компрессоры (гидравлич. и газовые, до 1,0≈ 1,5 ГПа); аппараты, н к-рых масса сжимаемого вещества оста╦тся постоянной (рис. 1, а) или почти постоянной {рис, 1, б≈<?), а занимаемый объ╦м уменьшается под
действием внеш. силы, создаваемой гидравлич. прессом или пружиной (в миниатюрных устройствах).
Работоспособность сосудов Д. в, повышают разл. при╦мами «механич. поддержки» их стенок, создающими напряжения сжатия, к-рые противодействуют внутр. Д. в. в рабочем объ╦ме (фреттаж, намотка высокопрочной ленты, проволоки и т. д.). В установках типа клас-
\ !
Рис. 1. Типы аппаратов высокого давления: а ≈ аппарат цилиндр ≈ поршень; б ≈ камера с криволинейными или кониче-сними пуансонами и соответствующей формой сосуда высокого давления; в ≈ многопуансоиный аппарат (шест и п у а не они ый вариант, изображены 4 пуансона, рабочее тело имеет кубическую форму); е ≈ двухпуансоиныс «наковальни»; д ≈ днухпуансон-ные профилированные наковальни типа «чечевица»; е ≈ двух-пуансонныс профилированные наковальни с лункой типа «то-роид». 1 ≈ пуансон (поршень); 2 ≈ сосуд высокого давления; if ≈ исследуемый образец (или ампула с образцом); 4 ≈ среда, передающая давлении; 5 ≈ уплотняющая прокладка.
сич. камер «цилиндр ≈ поршень» (рис. 1, а), применяв-мых для сжатия газов, жидкостей и тв╦рдых сред, величина Д- в. ограничена прочностью поршней на сжатие (при использовании тв╦рдых, сплавов макс. Д. в. -~ 5≈6 ГПа). С целью увеличения рабочих объемов камер и достигаемых значений Д- в, максимально повышают прочность конструкций, напр, путем разделения стенок камер на сегменты, что снимает окружные норм, растягивающие напряжения (т. н. многопуан-сонные аппараты; рис. 1, в]. Используют также повышение прочности материалов под действием самого Д. в. (рис. 1,6, в, е), помещая камеры Д. в. в сосуды боль-тего объ╦ма с меньшим давлением ≈ многоступенчатые аппараты. Увеличение полезных рабочих объ╦мов достигается применением мощных гядравлич. прессов в сочетании с упомянутыми выше конструктивными приемами. Наиб. Д. в. получают в аппаратах, изготовленных из природных или синтстич, алмазов (рис. 1, г): однако рабочий объем таких камер составляет сотые доли мм*.
При необходимости проведения эксперимента в интервале томп-р от ≈196° до +400°С камеры Д. в. помещают в термостаты. В экспериментах с более низкими темп-рамп используется криогенная техника. Темп-ры до 1500≈3000 °С в стационарном режиме и более высокие в импульсном режиме создаются с помощью внутр. нагревателей (электрич. сопротивления), в аппаратах с прозрачными алмазными накональнями ≈ с помощью лазеров непрерывного действия. При применении внутр. нагревателей возникают резкие градиенты температуры в камере Д. в., требующие спец. мер для выравнивания е╦,
В жидкостях и газах Д. в. измеряют манометрами (для абс. измерений и градуировки манометров др. типов применяют грунопоршневые манометры). В диапазоне Д. в, р от 1 до ~8 ГПа в области комнатных темп-р наиб, распространение получил т. н. манганиновый манометр ≈ бескаркасный проволочный резистор, нач. сопротивление которого Л0 слабо зависит от темп-ры, а чувствительность ДЯ/(Лр/?0)^2,5*10-10 м*/Н. Применение манганинового манометра ограничивается
")
}
