Влияние фазовых переходов первого и второго рода на вид ударной адиабаты твердых тел на примере пересечения ударной адиабаты с кривой плавления и с критической изотермой

Автор: Козлов А.Н., Рыбаков А.П.

Журнал: Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика @vestnik-pnrpu-mechanics

Статья в выпуске: 3, 2016 года.

Бесплатный доступ

Рассмотрена область вблизи пересечения ударной адиабаты твердого тела и кривой плавления. Последняя описана с помощью уравнения Симона. Влияние фазового перехода первого рода на вид ударной адиабаты проследим на примере пересечения ударной адиабаты твердого тела с его кривой плавления. Влияние перехода второго рода покажем на примере пересечения ударной адиабаты с критической изотермой рассматриваемого вещества. Пересечение ударной адиабаты твердого тела с кривой плавления определяет состояние начала плавления. Пересечение адиабаты жидкости определяет состояние окончания плавления. Определение параметров состояния ударно-сжатого твёрдого тела произведено с помощью законов сохранения массы и импульса на фронте ударной волны и уравнения состояния в форме уравнения Ми-Грюнайзена. В области жидкой фазы в уравнении Ми-Грюнайзена учтено уменьшение тепловой составляющей жидкой фазы вследствие расхода её на плавление твёрдого тела. Развитая модель продемонстрирована для легкоплавких металлов Pb, Bi, Cd, Sn II. Проанализированы экспериментальные данные по изменению с температурой различных физико-химических свойств веществ, подвергнутых воздействию ударных волн. Отмечено, что при температурах, близких к критическим, проявляются особенности в ходе изменения этих свойств с температурой. Модельные результаты, подтверждённые известными экспериментальными данными, показывают, что, во-первых, пересечение ударной адиабаты твёрдого тела с кривой плавления приводит к разрыву ударной адиабаты и последующему уменьшению наклона, например зависимости волновой скорости от массовой скорости. Во-вторых, пересечение ударной адиабаты с критической изотермой приводит к излому зависимости волновая-массовая скорости. Кроме того, при пересечении ударной адиабаты с критической изотермой имеют место особенности в поведении некоторых свойств ударно-сжатого твёрдого тела: излом, перегиб, минимум, максимум в изменении параметров состояния с температурой.

Еще

Твердое тело, ударная адиабата твёрдого состояния, кривая плавления, ударная адиабата жидкого состояния, критическая изотерма

Короткий адрес: https://sciup.org/146211634

IDR: 146211634 | DOI: 10.15593/perm.mech/2016.3.05

Список литературы Влияние фазовых переходов первого и второго рода на вид ударной адиабаты твердых тел на примере пересечения ударной адиабаты с кривой плавления и с критической изотермой

Евдокимова В.В. Некоторые особенности закономерности фазовых P-T диаграмм и полиморфные превращения элементов при высоких давлениях//Успехи физических наук. -1966. -Т. 88, вып. 1. -С. 93-124.
Альтшулер Л.В. Применение ударных волн в физике высоких давлений//Успехи физических наук. -1965. -Т. 89, вып. 2. -С. 197-258.
Начало физики мегабарных давлений/Л.В. Альтшулер, К.К. Крупников, В.Е. Фортов, А.Н. Фунтиков//Вестник РАН. -2004. -Т. 74, № 11. -С. 1011-1022.
Семенченко В.К. Избранные главы теоретической физики. -М.: Просвещение. -1966. -396 с.
Глаголев К.В., Морозов А.Н. Физическая термодинамика: учебник. Гл. 7. Равновесие фаз и фазовые превращения . -М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. -URL: http://fn.bmstu.ru/phys/bib/physbook/tom2/ch7/texthtm/ch7.4.htm (дата обращения: 25.12.2014).
Разумов В.Ф. Кинетика фазовых переходов . -URL: http://lion.icp.ac.ru/e-learn/razumov/lection07 (дата обращения: 25.12.2014).
Теоретическая физика. Т. X. Физическая кинетика. Гл. XII. Кинетика фазовых переходов. §99. Кинетика фазовых переходов первого рода. Образование зародышей . -URL: http://www.scask.ru/booktphys10.php.id=116 (дата обращения: 25.12.2014).
Богданов Г.Е., Рыбаков А.П. Аномалии ударной сжимаемости воды//Журнал прикладной механики и технической физики. -1992. -№ 3. -С. 23-26.
Rybakov A.P., Rybakov I.A. Polymorphism of shocked water//Eur. Journal of Mechanics, B/Fluids. -1995. -Vol. 14. -No. 3. -P. 323-332.
Рыбаков А.П. Особенности фазового превращения воды при ударном сжатии//Прикладная механика и техническая физика. -1996. -Т. 37, № 5. -С. 17-23.
Rybakov A.P. Phase transitions of water under shock compression//Latvian Journal of physics and technical sciences. -1993. -№ 5. -P. 23-28.
Закритические и соответственные состояния ударно-сжатых конденсированных тел/М.В. Шимановская, М.А. Кочкина, А.Н. Козлов, Н.А. Рыбаков, А.П. Рыбаков//Химическая физика и мезоскопия. -2011. -Т. 13, № 3. -С. 437-443.
Влияние фазового перехода первого рода на форму ударной адиабаты твердого тела/В.А. Шишкина, Н.А. Рыбаков, А.Н. Козлов, А.П. Рыбаков//Химическая физика и мезоскопия. -2013. -Т. 15, № 2. -С. 188-182.
Журков С.Н. Проблема прочности твердых тел//Вестн. АН СССР. -1957. -№ 11. -С. 66-82.
Беляев В.В. Моделирование кинетики накопления и разрушения твёрдых тел в ударных волнах: автореф. дис. … канд. физ.-мат. наук/Ин-т прикл. математики АН СССР. -М., 1991. -21 с.
Шимановская М.В., Рыбаков Н.А., Рыбаков А.П. Превращение воды в лед-VII при ударном сжатии//Химическая физика и мезоскопия. -2010. -Т. 12, № 2. -С. 276-280.
Разумов В.Ф. Термодинамика фазовых переходов . -URL: http://lion.iop.ac.ru/e-learn/razumov/lection03/(дата обращения: 25.12.2014).
Compendium of shock wav data/Ed. Van J Thiel. -Lowrence Radiation Labolatory. -Livermore: California University Press. -1966. -1030 p.
Жарков В.Н., Калинин В.А. Уравнение состояния твердых тел при высоких давлениях и температурах. -М.: Наука, 1968. -311 с.
LASL. Shock Hugoniot Data/Ed. Marsh-Berkely. -Univ. California Press, 1980. -948 p.
Mitchell A.C., Nellis W.J. Shock compression of aluminum, copper and tantalum//J. Appl. Phys. -1981. -Vol. 52. -No. 5. -P. 3363-3374.
Los Alamos Shock Wave Profile Data/Ed. C.E. Morris Berkeley etc. -Univ. of California Press, 1982. -488 p.
Трунин Р.Ф., Гударенко Л.Ф., Жерноклетов М.В. Экспериментальные данные по ударно-волновому сжатию и адиабатическому расширению конденсированных вещест; под ред. Р.Ф. Трунина. -2-е изд., перераб. и доп./РФЯЦ-ВНИИЭФ. -Саров, 2006. -530 с.
Рыбаков А.П. Твердые тела в условиях давлений и температур ударного сжатия/ЦНИИ Атоминформ. -М., 1978. -88 с.
Simon F.F., Glatzer G.//Z. Anorg. und allgem. Chem. -1929. -Vol. 178. -P. 309.
Salter L. The Simon Melting Equation//Phil. Mag. -1954. -Vol. 45. -P. 369-378.
Стишов С.М. Плавление при высоких давлениях//Успехи физических наук. -1968. -Т. 96, Вып. 3. -С. 467-495.
Babb, Stanley E. JR. Parameters in the Simon Equation Relating Pressure and Melting Temperature//Reviews of Modern Physics. -1963. -Vol. 35. -No. 2. -P. 400-413.
Staff of industrial and engineering Chemistry. Thermodynamic properties of elements. № 18. Advances in chemistry series. -Washington: Amer. Chem. Soc., 1956. -234 p.
Урлин В.Д., Иванов А.А. О плавлении при сжатии ударной волной//Докл. АН СССР. -1963. -Т. 149, № 6. -С. 1303-1306.
Урлин В.Д. Плавление при сверхвысоких давлениях, полученных в ударной волне//Журнал экспериментальной и теоретической физики. -1965. -Т. 49, вып. 2 (8). -С. 485-492.
Аномальная сжигаемость пористых материалов/С.В. Першин, Г.А. Ададуров, В.С. Трофимов, А.Н. Дрёмин//Физика горения и взрыва. -1968. -Т. 4, № 2. -С. 244-253.
Зельдович Я.Б., Фортов В.Е., Ломоносов И.В. Проблемы уравнений состояния вещества в экстремальных условиях//Успехи физических наук. -2014. -Т. 184, № 3. -С. 231-246
Рентгенографические исследования процесса разлета легкоплавких металлов при выходе ударной волны на их свободную поверхность/С.А. Бородулин, А.И. Бричиков, К.В. Волков, Ю.В. Ольховский, А.П. Рыбаков//Физика твердого тела. -1976. -Т. 18. -С. 2814-2816.
Rybakov A.P., Rybakov I.A. Reaction of condensed matter to extremely short-duration and intense loading. Strength of solids and liguids under dynamic damage//Eur. J. Mech., B. Fluids. -1995. -Vol. 14. -No. 2. -P. 197-205.
Rybakov A.P. Spall in non-one-dimensional shock waves//Int. J.of Impact Eng. -2000. -Vol. 24. -P. 1041-1082.
Asay J.R., Graham R.A., Struab G.K. Shock waves in condensed matter. -1983. -Part 2. -P. 91, 95.
Brown J.M., McQueen R.G., Geophys J. Res. 91, B7, 7485-7494 (1986).
Hixson R.S., Boness D.A., Shaner J.W. Acoustic velocities and phase transition in molibdenum under strong shock compression//Phys. Rev. Lett. -1989. -Vol. 62. -P. 637.
Kanel G.I. Goel, B., Baumung K. Shock-wave physics with intense ion beams//Shock compression of condensed matter, 1997. -P. 155.
Осипов Р.С., Фунтиков А.И., Цыганов В.А. Определение термодинамических параметров ударного сжатия свинца, олова, меди и никеля по их плавлению в ампулах сохранения//ТВТ. -1998. -Т. 36, № 4. -C. 590-595.
Жиембетов К.И. Плавления в волне разгрузки при ударно-волновом сжатии//Shock waves in condensed matter: тез. междунар. конф. 18-23 июля 2004. -СПб., 2004. -С. 124.
Забабахин Е.И. Некоторые вопросы газодинамики взрыва/РФЯЦ-ВНИТИФ. -Снежинcк, 1997. -203 с.
Walsh J.M., Russel H.C. Equation of State of Metals from Shock Wave Measurements//Physical Review. -1955. -Vol. 97. -No. 6. -P. 1544-1556.
Shock-Wave Compression of Twenty-Seven Metals/J.M. Walsh, M.H. Rice, R.G. McQueen //Physical Review. -1957. -Vol. 108. -No. 2. -P. 196-216.
Ударная адиабата в закритической области/В.А. Огарков, В.П. Ратников, А.П. Рыбаков, С.В. Самолов, И.В. Санин//Журнал физической химии. -1972. -Т. XLVI, № 7. -С. 1658-1660.
Morel V., Bultel A., Chéron B.G. The critical temperature of aluminum//International Journal of Thermophysics. -2009. -No. 30 (6). -P. 1853-1863.
Кормер С.Б. Оптические исследования свойств ударно-сжатых конденсированных диэлектриков//Успехи физ. наук. -1968. -Т. 94, вып. 4. -С. 641.
Кикоин И.К., Кикоин А.К. Молекулярная физика. -М.: Физматгиз, 1963. -473 с.
Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т.V. Статическая физика. -М.: Наука, 1964. -657 с.
Skidmore J.C. An introduction to shock waves in solids//Appl. Mater. Res. -1965. -Vol. 4. -No. 3. -P. 131-147.
Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. -М.: Наука, 1966. -626 с.
Вологжанин О.Ю. Вологжанин Р.О., Рыбаков А.П. Описание процессов в твёрдых телах при ударных нагрузках//Оборонная техника. -2010. -№ 10. -С. 30-35.
Кузьмин Н.Н., Черноземцев А.В., Рыбаков А.П. Модели для описания явлений воздействия ударников на панели бронежилета//Изв. ТулГУ. Технические науки. -2014. -Вып. 12. -С. 174-181.
High velocity impact phenomena/Ed. R. Kinslow. -N.Y., London: Accd. Press, 1970. -568 p.

Еще

Статья научная