Ударных Труб Метод

метод изучения кинетики хим., физ.-хим. И молекулярных физ. Процессов в газовых смесях и на пов-сти раздела фаз с помощью ударных волн. Ударная труба обычно имеет диаметр от неск. Сантиметров до 0,5 м и длину неск. Метров (реже используют трубы переменного диаметра). Она состоит из секции (камеры) высокого давления (>106 Па) и более длинной секции низкого давления (105 Па), к-рые разделены диафрагмой. Первая секция заполняется т. Наз. Толкающим газом (обычно H2 или Не), а вторая - исследуемым газом, к-рый часто разбавляют аргоном или др. Инертным газом. В конце секции низкого давления (зона наблюдения) снаружи или внутри трубы находятся подходящие детекторы или датчики, позволяющие фиксировать процессы в исследуемом газе с помощью скоростной фотографии, спектральными методами, по изменению давления, электропроводности и т.

Д. При изучении гетерог. Процессов на пов-сти твердого тела последнее закрепляют внутри трубы. Диафрагма между секциями разрывается самопроизвольно (при постепенном увеличении давления в первой секции вследствие подачи в нее толкающего газа) или спец. Устройством, напр. Бойком, вылетающим из пружинной пушки. После разрыва диафрагмы образуются ударная волна, распространяющаяся в секцию низкого давления, и волна разряжения, идущая в противоположном направлении. Во фронте ударной волны происходит резкий скачок давления (до сотен атм, или 107 Па) и т-ры (до тысяч К), после к-рого наблюдается длительное "плато", т. Е. Давление и т-ра сохраняют постоянное значение. Ударная волна отражается от стенки трубы. В отраженной волне значения т-ры и давления выше, чем в падающей.

Наличие плато, сохраняющегося вплоть до прихода вторичных волн,- осн. Достоинство У. Т. М., так как это позволяет изучать явления при т-рах тысяча - десятки тысяч и выше градусов, продолжающиеся от долей микросекунды до одной или неск. Миллисекунд. Причем наблюдения и измерения можно проводить в падающей или(и) отраженной ударной волне. Иногда для создания ударной волны в У. Т. М. Используют мощный электрич. Разряд или детонацию газовой смеси (напр., 2H2 + O2). После прохождения ударной волны равновесное распределение молекул по энергии поступат. Движения устанавливается быстро - за неск. Соударений. Переход к равновесному распределению молекул по колебат. И вращат. Уровням энергии происходит значительно медленнее, что позволяет использовать У.

Т. М. Для изучения хим. И физ.-хим. Процессов в неравновесных условиях. В этом случае применяют также ударные трубы с соплом, в к-ром происходит неравновесное расширение нагретого в ударной трубе газа. Реже ударную волну пускают через неравновесный газ, возбужденный, напр., в электрич. Разряде. С помощью У. Т. М. Можно исследовать кинетику хим. И физ.-хим. Процессов в средах с высокой плотностью при давлениях сотни тысяч - млн. Атм. Для этого необходимы мощные ударные волны, генерируемые, напр., при детонации BB. У. Т. М. Применяется для исследования разл. Хим. Р-ций, диссоциации и ионизации молекул, возбуждения и релаксации последних, явлений адгезии, испарения, воспламенения, дробления и агломерации капель и твердых частиц и т. П.

Лит. Ударные трубы. Сб. Пер., M., 1962. Гейдон А., Гер л И., Ударная труба в химической физике высоких температур, пер. С англ., M., 1966. А. Д. Марголин.