Файл в формате PPT (0,4 МB)

Лекционный курс
«Экспериментальные
методы
физических исследований»
Раздел
МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ
ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР
ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ
( ГОРЕНИЕ )
ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ
( ГОРЕНИЕ )
Горение природного газа, нефтепродуктов - до 2000 К.
Реакция окисления циана - 4850 К .
С2N2 + O2  2CO + N2
Реакция образования фторводорода - 6000 К
Н2 + F2  2HF
Взрыв тринтротолуола - до 5000 К.
Электрическая интенсификация горения повышение температуры на 2000 - 3000 К
ЭНЕРГИЯ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ
Низкочастотные поля.
Джоулево тепло Q = R I2 t
Высокочастотные поля.
Вихревые токи (токи Фуко)
Уменьшение
потерь тепла
в вакууме
ЭНЕРГИЯ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Инфракрасные
СО2 – лазеры
=10,6 мкм
Лазерная
закалка
металла :
ЭЛЕКТРОДУГОВЫЕ И ПЛАЗМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА
Газовый разряд
при постоянном
давлении :
1802 г. В. В. Петров - между угольными электродами
самостоятельный разряд в форме дуги
(дуговой разряд) (электрическая дуга)
В воздухе при атмосферном давлении
температура дуги
до 30 000 К (при токе 500 А)
ЭЛЕКТРОДУГОВАЯ ПЛАВИЛЬНАЯ ПЕЧЬ
ПЛАЗМЕННАЯ ГОРЕЛКА
Электрическая дуга стабилизирована водой.
При токе 1200 А температуры до 50 000 К.
УДАРНЫЕ ВОЛНЫ
Число Маха
М=Vуд/u
u - скорость звука
Vуд , м/с
1/0
Р1 , атм
Т1 , К
330
1
1
293
700
2,84
5
482
980
3,88
10
705
2150
6,04
50
2 260
3350
8,58
127
4 000
6970
11,00
561
10 000
При электромагнитном
возбуждении ударной
волны (J  1 000 000 А)
М200 T  500 000 К.
ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ ДЕЛЕНИЯ
ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ ДЕЛЕНИЯ
235+ n1 
U
92
0
236  Xe140 + Sr94 + 2 n1 + 
U
92
54
38
0
+ 200 МэВ
В начальный момент
взрыва
температура
огненного шара
выше
100 000 К
ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ СИНТЕЗА
ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ СИНТЕЗА
Термоядерные реакции
2 + Н2  Н3 + Н1 + 4 МэВ
Н
1
1
1
1
2 + Н3  Не4 + n1 + 17,6 МэВ
Н
1
1
2
0
Начальная
температура
« зажигания »
не менее 107 К
ОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
В равновесных системах всегда dS/dE > 0
и температуры только положительные
В неравновесных (самоорганизующихся)
системах возможно dS/dE < 0
и могут быть отрицательные температуры
ОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
Распределение n( E )
2
Больцмана
При Т= + 0 n(E2)=0
 n( E1) exp(  E2 / kT )
При Т   , exp(-E2/kT)  1 и n(E2)= n(E1).
При отрицательных температурах n(E2)> n(E1)
(инверсная заселенность).
В пределе Т = - 0 , n(E1)=0.
СИСТЕМЫ С ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРОЙ
(ИНВЕРСНОЙ ЗАСЕЛЕННОСТЬЮ)
Магнитные моменты
во внешнем поле
(кристалл фторида лития)
Инверсная
заселенность
в лазерах