Акустическая релаксация в смесях многоатомных газов с мелкодисперсными частицами

• Автор: Шустров, Борис Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 106 c. : ил

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ОБЗОР ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ РЕЛАКСАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В ГАЗАХ И МНОГОФАЗНЫХ СРЕДАХ.

§1.1 Релаксационные процессы в газах

§1.2 Теория процесса релаксации колебательной

энергии в гетерогенных средах

§1.2.1 Уравнение баланса колебательно-возбужденных

молекул и условие поверхностной дезактивации

§1.2.2 Гетерогенная релаксация в статических

условиях

§1.2.3 Гетерогенная релаксация в условиях

потока
§1.2.4 Механизмы поверхностной дезактивации энергии
колебательно-возбужденных молекул
§1.3 Экспериментальные методы определения коэффициентов аккомодации и диффузии колебательно-возбужденных молекул
§1.4 Экспериментальные результаты
ГЛАВА 2. АКУСТИЧЕСКАЯ РЕЛАКСАЦИЯ ЭНЕРГИИ КОЛЕБАТЕЛЬНОВОЗБУЖДЕННЫХ МОЛЕКУЛ В ГЕТЕРОГЕННОЙ СРЕДЕ.
§2.1 Уравнение релаксации колебательной энергии
в гетерогенной среде
§2.2 Распространение звука в аэрозолях
§2.2.1 Взаимодействие колебательно-возбужденных молекул
с поверхностью аэрозоля при импульсном возбуждении
§2.2.2 Взаимодействие колебательно-возбужденных
молекул с поверхностью аэрозоля при акустическом возбуждении

§2.3 Постановка задачи, выбор метода и
объектов исследования
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
РЕЛАКСАЦИИ ЭНЕРГИИ КОЛЕБАТЕЛЬНО-ВОЗБУЖДЕННЫХ МОЛЕКУЛ НА ПОВЕРХНОСТИ ЧАСТИЦ АЭРОЗОЛЯ.
§3.1 Экспериментальная установка
§3.2 Методика измерения скорости распространения и
коэффициента поглощения звука в аэрозоле
§3.3 Техника приготовления и анализа
мелкодисперсных порожков
§3.4 Контрольные измерения и анализ погрешностей
эксперимента
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
И ИХ ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ.
§4.1 Скорость распространения и коэффициент
поглощения звука в гетерогенных средах
§4.2 Методика определения коэффициента аккомодации
и коэффициента диффузии колебательно-возбужденных молекул на основе акустических данных
§4.2.1 Вычисление коэффициентов аккомодации и
диффузии
§4.3 Анализ экспериментальных данных
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

Изучение релаксационных процессов, связанных с перераспреде,-лением энергии между различными степенями свободы многоатомных молекул, является одной из актуальных проблем современной молекулярной физики. Это обусловлено несколькими причинами. С одной стороны развиваются производства использующие молекулярные газы в качестве активного рабочего тела, например химический катализ и газодинамические молекулярные лазеры, что требует знания характеристик элементарных процессов при взаимодействии молекул. С другой стороны существующие теории процессов колебательно-поступательного, колебательно-колебательного и колебательно-вращательного обменов энергией также требуют знания количественных значений вероятностных характеристик этих процессов, которые можно получить только путём постановки соответствующих экспериментов.
При практических расчётах используются различные модели каналов релаксации. Обоснование модельных представлений и выявление эффективных каналов релаксации основывается на экспериментально найденных значениях вероятности дезактивации. Результаты детальных исследований процессов колебательной релаксации широко используются при разработке оптимальных режимов работы технических систем содержащих в качестве активного рабочего тела молекулярные газы.
В последнее время большой интерес, в связи с развитием газодинамических молекулярных лазеров и возможностью лазерного разделения изотопов, вызывают процессы взаимодействия колебательно-возбужденных молекул (КВМ) с поверхностью твёрдого тела. Теоретические модели, описывающие эти взаимодействия, являются полуэмпири-ческими и для большинства практических целей основные релаксационные и молекулярно-кинетические характеристики процесса обмена энергии КВМ в гетерогенных средах приходится определять экспериментальны]

окончательную систему уравнений:
,9/ -7—
*т=9-9ї[т'т;
64 2« *т*~£(т*-т1

£-Л‘тГ—г£'т'-т
В дальнейшем удобнее пользоваться не системой уравнений (2.16)-(2.17), связывающих колебательную и поступательную температуры, а уравнением типа (1.44) для концентрации молекул возбуждённых на первый колебательный уровень. Как известно, если данная степень сво-
^ " А і
боды не является вырожденной, ТО при равновесии ~ веер
Если теперь представить неравновесное распределение в виде Л2±
/ ) * **
:^2уО/-д^/то, при условии, что неравновесность мала т.е./^ «/Я,
получим из (2.17) выражение для концентрации возбуждённых молекул 6>Л, 2
/»»-»У,

где/7, - зависит от мгновенного значения поступательной температуры,
а ^ коэффициент диффузии КВМ. В изотермическом случае по-
/>Стг V с * лагая (/7, -/?, ) =/?, , получаем
3 2Л9
что почти полностью совпадает с уравнением (1.44), если учесть, что к = -гг“ , При обработке экспериментальных результатов исполь-

зуется величина относительного изменения константы скорости или времени релаксации, поэтому последнее выражение может быть использовано для интерпретации акустических данных.
§ 2.2 Распространение звука в аэрозолях
Для нахождения вклада гетерогенной релаксации КВМ в общий релаксационный процесс необходимо более подробно рассмотреть распро-