Физические эффекты и явления
Шрифт:
Патент США 3569707 Устройство для измерения импульсного
излучения при помощи теплодатчиков.Энергия,поглащаемая
материалом,на который воздействует импульсное ядерное
излучение,измеряется путем детектирования теплового
расширения этого материала тензодатчиками.
3.2. Фазовые переходы.Агрегатные состояния веществ.
При фазовых переходах первого рода скачком изменяются плотность веществ и энергия тела; очевидно,при фазовых переходах первого рода в с е г д а выделяется или поглощается конечное количество тепловой энергии. При фазовых переходах второго рода плотность и энергия меняются непрерывно, а скачок испытывает такие
Характерным примером фазового перехода первого рода может служить перход вещества из одного агрегатного состояния в другое.
В физике рассматривают четыре агрегатных состояния: твердое, жидкое, газообразное и плазменное.
При переходах из одного агрегатного состояния в другое, как уже отмечено выше, обязательно выделяется или поглощается тепло. Переход от более упорядоченных структур к менее упорядоченным требуют притока тепла извне, при обратных переходах выделяется такое же колличество тепла, которое поглощается при прямом переходе. Отметим, что, как правило, переход из одного агрегатного состояния в другое обычно имеет место при постоянной температурк, таким образом, фазовый переход является источником Э или поглотителем тепла, работающим практически при постоянной температуре.
А.с.н 426030: Способ изолирования катушки индуктивности
в глубинном приборе путем заполнения диэлектриком каме
ры, в которой расположена катушка, отличающийся тем,
что с целью упрощения конструкции прибора и повышения
его эксплуатационной надежности, в качестве диэлектрика
используют вещество, температура плавления которого ни
же минимальной температуры в зоне измерения и выше тем
пературы корпуса прибора перед его спуском и в период
спуска в скважину.
Нередко изменения агрегатного состояния вещества позволяет очень просто решать до этого почти неразрешимые технические задачи. Например, как заполнить послойно емкость смешивающимися между собой жидкостями?
А.с.н 509275: Способ послойного заполнения емкости сме
шивающимися жидкостями путем последовательного анализа
их, отличающийся тем, что с целью упрощения процесса,
первую жидкость налитую в емкость, замораживают, следу
ющую жидкость наливают на верхний слой замороженной
жидкости, а затем последнюю размораживают.
При изменениях агрегатного состояния резко изменяются электрические характеристики вещества. Так,если металл в твердом или жидком виде-проводник,то пары металла-типичный диэлектрик. Это свойство остроумно использовано в патенте США
Прибор для измерения давления жидкого металла содержит
пробоотборную трубку типа трубки Вентури. Через участок
этой пробоотборной трубки пропускается регулируемый
электрический ток. При определенной величине тока, тем
пература взятой пробы жидкого металла возрастает до тех
пор,пока жидкий металл не перейдет в парообразное сос
тояние, в результате чего ток прерывается. Период вре
мени в течение которого через участок пробоотборной
трубки протекает ток,является функцией давления жидкого
металла в системе. Таким образом, период времени при
отборе пробы и подсчете импульсов тока вплоть до момен
та испарения
системе.
3.2.1. Как отмечалось выше,перекристаллизация металла является фазовым переходом второго рода. В момент перекристаллизации возникает э ф ф е к т с в е р х п л а с т и чн о с т и металла.
В этот момент металл, ранее имевший прочную и сверхпрочную структуру,становится пластичным как глина.Но длится это явление считанные мгновения и протекает в очень узком,причем непостоянном интервале температур.Непосредственно подстеречь момент,когда начинается фазовое превращение, невозможно,но известно,что при перестройки кристаллической решотки металл начинает переходить из паромагнитного состояния в феромагнитное,что сопровождается резким изменением его магнитной проницаемости. Этим воспользовались авторы изобретения.
По А.С..207678 пусковое устройство пресса связано с
прибором улавливающим момент фазового перехода: заго
товку,нагретую до температуры чуть выше интервала фазо
вого превращения,кладут в матрицу пресса.Остывая металл
заготовки в момент перекристаллизации резко изменяет
свою магнитную проницаемость,что отмечается изменением
тока в измерительной обмотке прибора,который включает
пресс.
Чтобы продлить время сверхпластичности,датчик фазового превращения связывают нетолько с пусковым устройством прсса,но и с нагревательными элементами.Пилообразно гоняя заготовку вверх и вниз по всему интервалу температурфазового превращения,можно поддерживать состояние сверхпластичности сколь угодно долго. Ничто не мешает использовать датчики,которые реагировали бы на изменение других физических свойств обрабатываемого материала, например,электросопротивления,теплоемкости и т.д. Значит, принцип действия можно распространить и на немагнитные материалы. У сталей существует еще один фазовый переход,идущий при очень низких температурах (ниже минус 60 градусов С ), когда аустенит в стали переходит в мартенсит. И в этот момент наблюдается эффект сверхпластичности. Значит можно в принципе, отказаться от горячей штамповки, совместив процесс штамповки в сверхпластичном состоянии с закалкой стали в жидком азоте.
3.2.2. Интересно,что мартенсит имеет меньшую плотность, чем аустенит. Если к изогнутой деформацией части детали приложить хотя бы кусок "сухого льда",температура которого минус 67 градусов С,то обрабатываемый участок расширится, распрямив тем самым деталь. А поскольку фазовый переход необратим, то самопроизвольного востановления кривизны в дальнейшем не произойдет.Превращение десяти процентов аустинита в мартенсит вызывает увеличение 100 миллиметрового диаметра изделия на 130 микрометров,а переход 40% аустенита в мартесит -400 микрометров. К плюсам нового метранадо добавитьеще один: выдержка при низкой температуре в течение 5 минут и 5 часов дает практически одинаковые результаты.Ну, и конечно, обработку изогнутых деталей холодом, как и радиацией,можно вести в собранной,готовой машине (сравни с 2.3).
На этот способ выдано авторское свидетельство .414027.
Изменяется плотность при фазовых переходах и у других веществ (например у воды и олова),что позволяет использовать их для получения высоких давлений.
Прифазовых переходах второго рода также наблюдаются интересные изменения макроскопических свойств объектов(см.8.8)
У хрома есть любопытная температурная точка 37 градусов С, в котором он претерпевает фазовый переход,при этом у него скачком изменяется модуль упругости. На этом свойстве основан ряд изобретений.