Cтраница 4
Это связано с отношением удельной теплоемкости при постоянном давлении к удельной теплоемкости при постоянном объеме, которое играет существенную роль при всех диабатических процессах. Если для одноатомного газа, например паров ртути, значение отношения обеих удельных теплоемкостей, рассчитанных согласно газовой теории, при условии шарообразности молекул, равное 5 / з, превосходно согласуется с измеренным, то для многоатомных газов теория и опыт явно противоречат друг другу. Ибо если рассматривать молекулы не как симметричные шары, а придать им три различных момента инерции, получится отношение удельных теплоемкостей 4 / з, тогда как для водорода, кислорода, азота измерения дают 7 / 5 - Больцман указал простой выход из этого затруднения, предположив, что молекулы этих газов имеют не 3, а 2 различных момента инерции: это хорошо согласуется с тем положением, что эти газы двухатомные, следовательно, соединительная линия обоих атомов является непосредственно симметрической осью вращения молекулы. Вопрос о том, какое влияние оказывает та степень свободы, которая соответствует относительным колебаниям обоих атомов молекулы, не мог быть решен удовлетворительно ни Больц-маном, ни Максвеллом; его решение стало возможным лишь на позднейшей стадии развития физики. [46]
Под сверхзвуковой скоростью мы понимаем скорость тела, превышающую скорость звука в окружающей среде. Этот термин, вообще говоря, ограничен достаточно низкими скоростями, пока не возбуждаются внутренние степени свободы молекул газа при прохождении их через фронт скачка и отношение удельных теплоемкостей остается постоянным. Это обычно справедливо для скоростей в воздухе, менее чем в 5 раз превышающих скорость звука. Термин же гиперзвуковая скорость обычно относится к достаточно высоким скоростям, когда возбуждаются внутренние степени свободы молекул газа и изменяется ( уменьшается) отношение удельных теплоемкостей. [47]
Другой подход к вопросу был предложен Эйлером; им было усовершенствовано доказательство Ньютона и выведено волновое уравнение. Согласование этой теории с экспериментом было выполнено Лапласом, который отметил тот факт, что температура, так же, как и давление, увеличивается при мгновенном сжатии. Результаты Лапласа впервые были опубликованы, по-видимому, Био [ Blot J. Некоторое время спустя Лаплас объяснил указанное повышение температуры, исходя из адиабатического характера процесса распространения звука и получил формулу с2 f P / P, где у - отношение удельных теплоемкостей [ Ann. Общая формула с2 ( др / др) была получена, конечно, позже. [48]