Cтраница 2
Физическая сущность звукоизолирующих преград состоит в том, что наибольшая часть звуковой энергии отражается от специально выполненных массивных ограждений из плотных твердых материалов ( металла, дерева, пластмасс, бетона и др.) и только незначительная часть проникает через ограждение. Уменьшение шума в звукопоглощающих преградах обусловлено переходом колебательной энергии в тепловую благодаря внутреннему трению в звукопоглощающих материалах. [16]
При образовании частиц, состоящих из большого числа атомов, возможно также вращательное и колебательное возбуждение, как было показано выше. Вращательная энергия может довольно легко переходить в поступательную при столкновениях, а переход колебательной энергии значительно менее вероятен. [17]
Более того, при достаточно больших скоростях относительного движения даже вероятность первого перехода может быть значительной - именно такая ситуация осуществляется при исследовании неупругих молекулярных столкновений в условиях молекулярных пучков в электрон-вольтной области энергии. Простая модель, в рамках которой получены формулы (14.1) и (14.2), полностью пренебрегает возможностью перехода колебательной энергии молекулы в ее вращательную энергию или во вращательную энергию партнера по столкновению. В наилучшей степени это онравдано для симметричных ( Н2, N2, O2) или почти симметричных ( СО) двухатомных молекул. [18]
Общее представление относительно ширины линий таково: ширина линий уменьшается с понижением температуры; ширина увеличивается с уменьшением упорядоченности в кристалле, причем в случае стеклообразных веществ ширина полос весьма велика; большая ширина наблюдается часто у очень интенсивных полос колебательных переходов. В спектре совершенного кристалла при низких температурах ширина линии, по-видимому, непосредственно зависит от скорости перехода колебательной энергии в энергию решетки. По мере того как повышается температура, взаимодействие с колебаниями решетки становится сильнее ( вследствие роста значения ангармоничности) и ширина линии увеличивается. Если инструментальная ширина щели значительно превышает ширину линии, то увеличение ширины линии с повышением температуры может сопровождаться кажущимся увеличением наблюдаемой интенсивности поглощения. [19]
Для колеблющейся молекулы ev / a0to, где со - основная частота, а0 - характеристическая длина столкновения, которую полагаем равной боровскому радиусу, а v - относительная скорость столкновений. При комнатной температуре v составляет приблизительно 10 см / сек. Следовательно, е равно около 1 / 10, указывая, что эффективность перехода колебательной энергии значительно ниже эффективности перехода вращательной ( или поступательной) энергии. [20]
Колебательная энергия атомов представляет собой одну из форм внутримолекулярной энергии, которая может обусловить химические процессы. Если в каком-либо процессе возбуждается колебательный уровень двухатомной молекулы, близкий к уровню энергии раздельных атомов, то может легко произойти диссоциация. Кроме того, возбуждение колебательных уровней сказывается на снижении энергии активации химической реакции. Обратные процессы перехода колебательной энергии молекул в поступательную при соударениях имеют большое значение при рассеянии энергии. [21]
Для радиационной химии процессы взаимного превращения колебательной и поступательной энергии имеют большое значение. Колебательная энергия атомов представляет собой одну из форм внутримолекулярной энергии, которая может обусловить химические процессы. Если в каком-либо процессе возбуждается колебательный уровень двухатомной молекулы, близкий к уровню энергии раздельных атомов, то может легко произойти диссоциация. Кроме того, возбуждение колебательных уровней сказывается на снижении энергии активации химической реакции. Обратные процессы перехода колебательной энергии молекул в поступательную при соударениях имеют большое значение при рассеянии энергии. [22]
При электронном ударе возможен и другой механизм перегруппировки, сходный со статистическим механизмом диссоциации. Состоит он в том, что нужная конформация не существует в исходной молекуле, а образуется в молекулярном ионе. Если возбужденный молекулярный ион не распался за время - 10 - 13 сек, то, как уже указывалось, он ведет себя как колебательно-возбужденная молекула в газе при высокой температуре. В такой молекуле происходит внутреннее вращение вокруг многих связей и конформация молекулы быстро меняется. Время одной перестройки кон-формации 10-и - 10 - 12 сек, а время между перестройками гораздо больше и сильно зависит от энергии возбуждения. И, наконец, сама по себе частота перехода колебательной энергии в энергию внутреннего вращения заметно меньше, чем частота обмена энергий валентных колебаний. [23]
Скорость распространения звука в газе зависит от отношения теплоемкостей при постоянном объеме и постоянном давлении. Скорость звука обычно не зависит от его частоты, но при очень высоких частотах наблюдается скачкообразное увеличение скорости. Это явление объясняется тем, что при высоких частотах волна за время своего прохождения не успевает возбудить внутренние колебания молекулы, так что теплоемкость газа уменьшается - ее следует рассчитывать без учета колебаний. При частоте, соответстствующей скачку на кривой скорость звука - частота, наблюдается также заметное усиление поглощения звука. Оно обусловлено тем, что энергия звуковой волны частично переходит во внутренние колебания молекул при адиабатическом сжатии, происходящем при приближении волны, но не успевает возвратиться обратно в ходе адиабатического расширения после прохождения волны. Как из значения частоты скачка на кривой скорость - частота, так и по величине этого поглощения, можно вычислить среднее время перехода колебательной энергии в тепловую, называемое обычно периодом релаксации. Этот период релаксации меняется в очень широких пределах, в зависимости от того, какие молекулы принимают участие в столкновениях; обычно он лежит в tsa. Ведяные-на-ры - - ееобенне-вф - - фективны в этом отношении. По измерениям Эйкена и Беккера [73, 74], период релаксации в чистой С02 равен примерно 5 7 - 10 - 6 сек. Из этого следует, что молекулы воды примерно в 1000 раз более эффективны, чем молекулы С02 при преобразовании колебательной энергии молекул С02 в тепловую. [24]