Аккумулирование электричества 10 страница

⇐ ПредыдущаяСтр 10 из 41Следующая ⇒

В большинстве случаев разница между вычисленными и измеренными сжимаемостями пребывает в пределах вероятной ошибки эксперимента. Значимые отклонения от вычисленных величин ожидаются в случае элементов с низкими точками плавления, таких как щелочные металлы, до тех пор, пока в эмпирические данные не вносятся коррекции, поскольку в начальном объеме таких веществ имеется дополнительный компонент. Везде, где имеется разница между вычисленными сжимаемостями и любым из двух наборов экспериментальных данных, в среднем, она не больше, чем разницы между экспериментальными результатами. Этот процесс повторяется и на последовательно высоких уровнях давлений до тех пор, пока не достигнет максимальных коэффициентов сжатия.

Из-за природы паттерна сжатия, удобный метод анализа экспериментальных величин объема различных соединений при сжатии доступен посредством выражения уравнения 4-8 в форме

(V₀/V)² = 1+P/P₀

(4-15)

Согласно этому уравнению, если мы графически изображаем обратные величины квадратов относительных объемов на соответствующих общих отношениях давления, мы получаем прямую линию, пересекающуюся с ординатой нулевого давления в точке объема, равного 1,00. Наклон линии определяется величиной внутреннего давления, P_0.Рис.1 (a) является кривой такого вида для элемента олова, основанной на экспериментальных величинах Бриджмена.

Там, где в экспериментальной области происходит переход к более высокому набору коэффициентов сжатия, и величина P₀меняется, объемы отклоняются от оригинальной линии и следуют второй прямой линии, наклон которой определяется новыми коэффициентами сжатия. На подготовленных кривых такого вида для других элементов, исследованных Бриджменом, мы находим, что около 2/3 этих линий действительно согласуются с одной прямой линией вплоть до предела давления в 30.000 кг/см² в его ранней работе. Изучения менее сжимающихся веществ, таких как более высокие элементы электроположительных делений, не проводились выше этого уровня. Он измерял сжатие вплоть до 100.000 кг/см²у многих других элементов. Обнаружилось, что большинство из них подвергается переходу, при котором действующее внутреннее давление увеличивается без нарушения непрерывности объема. Кривая сжатия для такого вещества состоит из двух сегментов прямой линии, связанных плавной кривой перехода, как на Рис. 1(b), который представляет величины Бриджмена для кремния.

Рисунок 1: Паттерны сжатия

(а) олово; (b) кремний; (с) хлорид калия; (d) сурьма

Кроме изменений такого типа, обычно называемых переходом второго порядка, некоторые твердые вещества подвергаются переходам первого порядка, когда в точке перехода происходит модификация кристаллической структуры и прерывности объема. В период перехода такого вида обычно меняется действующее внутреннее давление и результирующий паттерн объема похож на паттерн KCl, Рис. 1(с). За исключением некоторых величин, ошибочных и сомнительной надежности, все результаты Бриджмена следуют одному из трех паттернов или их комбинации. Паттерн сурьмы, Рис. 1(d), демонстрирует один из комбинированных паттернов. Здесь за переходом второго порядка между 30.000 и 40.000 кг/см² следует переход первого порядка при высоком давлении. Числовые величины, соответствующие этим кривым, приводятся в нижеприведенных таблицах.

Экспериментальные кривые второго порядка плавные и правильные, указывая на то, что при достижении надлежащего давления, процесс перехода происходит свободно. Напротив, переходы первого порядка демонстрируют значительную неправильность, и экспериментальные результаты позволяют предположить, что у многих веществ структурные изменения в точках перехода подвергаются переменному количеству задержки за счет внутренних условий в твердой совокупности. У таких веществ переход совершается не при определенном давлении, а где-то в пределах относительно широкой зоны перехода, и между измерениями, точный процесс перехода может значительно меняться. Кроме того, имеется много веществ, подвергающихся подобным задержкам в достижении объемного равновесия даже без перехода. Кривые сжатия позволяют предположить, что ряд зафиксированных переходов на самом деле является подгонками объема, отражающими задержку реакции на приложенное ранее давление. Например, на кривой бария, основанной на результатах Бриджмена, имеются два перехода, один между 20.000 и 25.000 кг/см², и другой между 60.000 и 70.000 кг/см². И все же, экспериментальные объемы при 60.000 и 100.000 кг/см² очень близки к величинам, вычисленным на основе отношения прямой линии. Поэтому весьма вероятно, что этот элемент действительно следует одному линейному отношению, по крайней мере, поблизости от 100.000 кг/см².

Отклонения от теоретических кривых, обнаруженные в экспериментальных объемах веществ с относительно высокими точками плавления, обычно пребывают в пределах ошибки эксперимента, и в большинстве случаев большие отклонения можно объяснить на вышеизложенной основе. Кривые сжатия для веществ с низкими точками плавления демонстрируют систематические отклонения от линейности при низких давлениях, но это нормальный паттерн поведения, возникающий в результате близости изменения состояния. Как будет детально изложено в исследовании жидкого состояния, физическое состояние материи – это, в основном, свойство индивидуального атома или молекулы. Состояние совокупности отражает состояние большинства ее индивидуальных составляющих. Соответственно, твердая совокупность при любой температуре ближе к точке плавления содержит конкретную пропорцию жидких молекул. Поскольку объем жидких молекул отличается от объема твердых молекул, соответственно меняется объем совокупности. Величина отклонения объема в любом случае может быть вычислена посредством методов, которые будут описаны в последующем обсуждении в связи с объемом жидкости.

Таблица 15 сравнивает результаты применения уравнения 4-8 с измерениями Бриджмена некоторых элементов, поддерживающих одно и то же внутреннее давление вплоть до предельного давления 100.000 кг/см². Во многих случаях он выполнял несколько серий измерений для одного и того же элемента. Большинство результатов согласуются в пределах 0,003, и не представляется, что перечисление всех индивидуальных величин в таблицах служило бы какой-то полезной цели. Величины, приведенные в таблице 15 и аналогичных последующих таблицах, получены в результате экспериментов, выполненных на уровне давления 100.000 кг/см². Там, где измерения при высоком давлении начинались с какого-то поднятого давления, или там, где интервал измерения больше обычного, промежутки заполняются результатами экспериментов Бриджмена.

Таблица 15: Относительные объемы под давлением

Давление ( M кг/см²)	Выч.	Набл.	Выч.	Набл.	Выч.	Набл.	Выч.	Набл.
Давление ( M кг/см²)	Zn 4-4-1		Zr 4-6-1½		In 4-4-1		Sn 4-4-1
0	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000
5	0,992	0,992	0,995	0,995	0,988	0,988	0,992	0,991
10	0,984	0,984	0,990	0,989	0,980	0,980	0,984	0,982
15	0,976	0,977	0,985	0,983	0,970	0,967	0,976	0,975
20	0,969	0,969	0,980	0,978	0,960	0,955	0,968	0,966
25	0,961	0,964	0,975	0,973	0,951	0,948	0,961	0,960
30	0,954	0,954	0,970	0,969	0,942	0,936	0,954	0,951
35	0,947		0,965	0,964	0,933	0,932	0,947
40	0,940	0,939	0,960	0,960	0,925	0,919	0,940	0,936
50	0,927	0,925	0,951	0,946	0,909	0,903	0,926	0,923
60	0,914	0,912	0,942	0,937	0,893	0,888	0,913	0,909
70	0,902	0,900	0,933	0,929	0,878	0,874	0,901	0,897
80	0,890	0,889	0,925	0,922	0,864	0,860	0,889	0,886
90	0,879	0,878	0,917	0,916	0,851	0,847	0,878	0,875
100	0,868	0,868	0,909	0,910	0,838	0,835	0,867	0,864

Таблица 16 распространяет сравнения объема на элементы тех классов, которые подвергаются переходам внутри экспериментальной области давлений. Переходы, зафиксированные исследователем или указанные теоретическими вычислениями, подчеркнуты горизонтальными линиями в надлежащих колонках. В этих таблицах положение верхней ветви каждой кривой зафиксировано использованием экспериментального объема при выбранном давлении в сегменте прямой линии над переходом (обозначено символом R) как точка отсчета. Следовательно, наклон верхней ветви кривой определяется теоретически, но положение, относительно шкалы 1/V² эмпирическое. Проделана определенная работа по расширению теоретического развития до определения точного положения верхней секции каждой кривой, но этот проект недостаточно продвинулся, чтобы сейчас заслуживать обсуждения.

Таблица 16: Относительные объемы под давлением

Давление ( M кг/см²)	Выч.		Набл.	Выч.		Набл.	Выч.		Набл.	Выч .		Набл .
Давление ( M кг/см²)	Al 4-5-1 4-8-1			Si 4-4-1 4-8-1			Ca 4-3-1 4-4-1			Sb 4-4-1 4-4-1½
0	1,000		1,000	1,000		1,000	1,000		1,000	1,000		1,000
5	0,993		0,993	0,996		0,995	0,970		0,969	0,988		0,987
10	0,987		0,987	0,991		0,990	0,943		0,942	0,977		0,975
15	0,981		0,981	0,987		0,986	0,917		0,918	0,966		0,964
20	0,974		0,975	0,982		0,981	0,895		0,897	0,955		0,954
25	0,9 68		0,969	0,978		0,978	0,878		0,878	0,945		0,944
30	0,964		0,964	0,974		0,974	0,862		0,861	0,935		0,934
35							0,847		0,845	0,925		0,925
40	0,957		0,958	0,966		0,968	0,832		0,832	0,916		0,917
50	0,949		0,951	0,960		0,962	0,805	R	0,805	0,899		0,899
60	0,942		0,944	0,956		0,957	0,780		0,780	0,888		0,886
70	0,935		0,937	0,952		0,952	0,758		0,748	0,875		0,875
80	0,928		0,929	0,948		0,948	0,737		0,732	0,864	R	0,864
90	0,922		0,922	0,944		0,944	0,718		0,716			0,815
100	0,915	R	0,915	0,940	R	0,940	0,701		0,702			0,803
	Ba 4-2-1 4-3-1			La 4-4-1 4-8-1			Pr 4-4-1 4-4-1½			U 4-8-1 4-8-2
0	1,000		1,000	1,000		1,000	1,000		1,000	1,000		1,000
5	0,955		0,955	0,982		0,981	0,984		0,983	0,996		0,955
10	0,915		0,914	0,965		0,963	0,970		0,967	0,991		0,990
15	0,880		0,879	0,949		0,947	0,955		0,953	0,987		0,986
20	0,848		0 , 841	0,933		0,933	0,942		0,940	0,983		0,981
25	0,820		0,814	0,918		0,917	0,929		0,927	0,979		0,978
30	0,794		0,789	0,904		0,905	0,916		0,915	0,975		0,973
35	0,771		0,770	0,891		0,893	0,904		0,904	0,971		0,971
40	0,750		0,747	0,878		0,881	0,893		0,893	0,967		0,966
50	0,712		0,712	0,858		0,863	0,878		0,878	0,960		0,960
60	0,679		0,682	0,845		0,846	0,863		0,863	0,956		0,955
70	0,650		0,639	0,833		0,832	0,849	R	0,849	0,952		0,951
80	0,625		0,618	0,821		0,819	0,835		0,836	0,949		0,947
90	0,603		0,598	0,809		0,808	0,822		0,823	0,945		0,944
100	0,582		0,580	0,798	R	0,798	0,810		0,811	0,941	R	0,941

Дата добавления: 2018-09-20; просмотров: 295; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 5 6 7 8 91011 12 13 14 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!