Skaņa ar temperatūru tūkstošiem grādu. Eksperimentējiet un eksperimentējiet vēlreiz!

Skaņa ar temperatūru tūkstošos grādu

Igors Ivanovs

  • Skaņas radītais spīdums
  • Eksperimentējiet un eksperimentējiet vēlreiz!
  • Augstākās klases laboratorija ķīmiķe un materiālu zinātnieks
  • Sonoluminiscence medicīnā: diagnostikas ierīce un skalpelis
  • "Mums nav dots paredzēt …"

Eksperimentējiet un eksperimentējiet vēlreiz!

Saules staru gaismas spektrs dažādu izmēru sākotnējiem burbuļiem. Jo lielāks sākotnējais izmērs, jo asimetriskāk ir kompresijas process, un zemāka temperatūra tajā. Atsevišķu emisiju līniju izskats un izzušana pierāda sonoluminiscences termisko raksturu (attēls no www.scientific.ru)

Visu šo mīklu komplekta risināšanas atslēga bija eksperimenti multibumbulu sonoluminescenceko 1990. gadu vidū veica vairākas pētniecības grupas. Multibumbulu sonoluminiscence (luminiscence, ko izraisa nepārtraukta ražošana un sabrukums daudzi atsevišķi burbuļi) ir kā "degradēta" versija parasto, viens burbulis sonoluminiscence, jo ultraskaņas vilnis šajā gadījumā ir vērsta nevis uz punktu, bet uz noteiktu tilpumu šķidruma. Eksperimenti ir parādījuši, ka šajā gadījumā spīdums ir tumšāks nekā ar vienu burbuļu, un, pats galvenais, savā spektrā bija atsevišķas spilgtas emisiju līnijas.Tika konstatēts, ka šīs emisiju līnijas pieder pie satrauktiem hidroksilgrupas – ūdens molekulas fragmenti, kas parādās augstā temperatūrā, kā arī ūdenī izšķīdušo vielu atomi un joni. Siltās gāzes temperatūra, ko atjaunoja šīs radiācijas līnijas, bija aptuveni 2000-5000 Kelvins.

Tā kā šādas temperatūras tiek sasniegtas pat "vājinātā" gadījumā, vienspulksteņa sonoluminiscences spektrs kļūst pārsteidzošs. Eksperimenti, kas 2000. gada sākumā veica Kenneth Suslick (Kenneth Suslick) no Ilinoisas un citu pētnieku grupas, apstiprināja, ka šajā gadījumā temperatūra var sasniegt vairākus desmitiem tūkstošu kelvīnu. Pie šādas augstas temperatūras (un līdz ar to arī augsta spiediena) burbulī atsevišķi sajūsmināti joni tik bieži vien savstarpēji saduras, ka tiem vienkārši nav laika, lai "sāktu mirgot" raksturīgās emisijas līnijas, kas izskaidro spektra gludumu.

Pieredze eksperimenta rezultātā veidoja teorētisku sonoluminescences aprakstu. Vispārīgi runājot, situācija ir šāda: ultraskaņas viļņu spiediena ietekmē burbulis tiek saspiests ar lielu paātrinājumu, ūdens iekšienē silda ūdeni un visu, kas tika izšķīdināts ūdenī. Tomēr tas ir tikai apkures "pirmais posms".Pēdējā eksistences brīžos burbulis sasniedz superzonālo kompresijas ātrumu un rada sabrukušo šoka vilni, kas pēkšņi var paaugstināt temperatūru vairākas reizes. Apkures efektivitāte ir atkarīga no gāzes sastāva: ir zināms, ka jo vienkāršāk ir gāzes molekulas, jo vairāk tas tiek sasildīts kompresijas laikā. Tas izskaidro inerto (monatomisko) gāzu ietekmi uz sonoluminiscējošās gaismas spilgtumu. Bez tam vienam sfēriski simetriskam burbulim tiek veikta visefektīvākā kompresija, kas noved pie tādas augstas temperatūras kā vienas burbuļa sonoluminiscences. Interesanti ir tas, kā šī fenomena apraksta visvairāk dažādās fizikas jomās: akustika, virsskaņas hidrodinamika, stabilitātes teorija, molekulārā fizika, plazmas fizika.


Like this post? Please share to your friends:
Skaņa ar temperatūru tūkstošos grādu ">
Atbildēt

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: