Упругие свойства отвердевших газов.

Последние 10-15 лет характеризуются повышенным интересом к отвердевшим газам. Особенно это касается таких веществ, как водород, кислород, метан, аммиак и другие, практическое использование которых расширяется с каждым годом. Поэтому возникает необходимость в обзорных работах, критически обобщающих полученные к настоящему времени результаты и содержащих наиболее достоверную и точную информацию по важнейшим физическим характеристикам отвердевших газов. В соответствии с этим принципом в настоящей статье дан обзор результатов по упругим характеристикам отвердевших газов, значительная часть из которых основана на экспериментальных данных о скоростях распространения продольных и поперечных упругих волн, полученных авторами.

Упругие свойства отвердевших газов.

Так как до настоящего времени большинство исследований отвердевших газов было выполнено на поликристаллических мелкозернистых образцах, обладающих изотропией их свойств, в отношении таких образцов в работе приведены данные по двум параметрам: сжимаемости % и коэффициенту Пуассона о, которыми полностью определяются упругие свойства изотропных тел. Другие упругие характеристики, такие, как модуль Юнга и модуль сдвига, могут быть легко найдены из соотношений, связывающих их с % и 0. Для монокристаллов даны значения компонент тензора упругости.

Упругие постоянные, вообще говоря, зависят от термодинамических условий их определения, и обычно различают адиабатические и изотермические упругие постоянные. Из данных о скоростях звука определяются адиабатические упругие модули. Зная последние и располагая сведениями о коэффициенте теплового расширения, теплоемкости при постоянном давлении и плотности, можно рассчитать изотермические упругие постоянные. В работе указываются, как правило, два вида упругих постоянных, причем в том случае, когда их определение основано на данных ультразвуковых измерений, в качестве первичных данных приведены также значения скоростей распространения продольных и поперечных упругих волн.

Конечно, в прикладном отношении отвердевшие инертные газы являются менее интересными объектами, чем простейшие молекулярные кристаллы. Однако накопление и уточнение данных по физическим свойствам кристаллов отвердевших инертных газов представляет собой задачу огромной важности в теоретическом отношении. Действительно, в природе нет других твердых тел, в которых бы характер взаимодействия между частицами более соответствовал простейшим теоретическим моделям, положенным в основу построения динамической теории кристаллической решетки, чем это имеет место в кристаллах инертных газов. В силу этого включение в данную работу раздела, посвященного отвердевшим инертным газам, нам представляется вполне оправданным.
В настоящем разделе сообщены данные о скоростях распространения продольного Vi и поперечного vt звука в поликристаллических и монокристаллических образцах твердого водорода двух модификаций (нормальном и параводороде) и в нормальном дейтерии. Здесь же приведены полные сведения об их упругих характеристиках (адиабатической %s и изотермической %т сжимаемости и коэффициенте Пуассона as).

Нормальный водород. В измерены скорости распространения продольных и поперечных ультразвуковых волн в поликристаллическом нормальном водороде в температурном интервале 2-13 К. Исследования проводили импульсным методом на частоте 1 МГц. Исходная чистота газа 99,98%. Поликристаллические образцы водорода, полученные медленным затвердеванием из жидкой фазы, были прозрачными и однородными по всему объему.

Недавно опубликованы результаты исследования скоростей продольных и поперечных волн в монокристаллах водорода ГПУ-структуры. Измерения проводили импульсным методом на частоте 10 МГц при температуре 4,2 К. Монокристаллические образцы водорода выращивали под давлением. Ориентацию кристаллов не определяли. Было замечено лишь, что образцы, выращенные из жидкости при одном и том же давлении, имеют одинаковые скорости. Такое явление авторы связывают с одинаковой ориентацией кристаллов в отношении к направлению распространения звука. Для получения образцов различной ориентации кристаллы выращивали при различных давлениях от 40 до 200 бар.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *