Вода

.

Время распространения тепла на расстояние порядка длины волны – t2. Скорость диффузии тепла определяется коэффициентом температуропроводности DS

,

где К – коэффициент теплопроводности, СР – теплоемкость при постоянном давлении. Время

Условие адиабатичности состоит в соотношении

или

,

В противоположном предельном случае

имеет место изотермическое распространение возбуждения.

Скорость затухания звуковых волн при адиабатическом распространении определяется динамической вязкостью среды . Динамическая вязкость, рассчитанная на единичную плотность, носит название кинематической вязкостью и имеет размеренность L2T-1:

.

Динамическая и кинематическая вязкости представляют собой сумму двух составляющий - объемной вязкости и - сдвиговой вязкости: .

Время распространения импульса возмущения, определяющего затухание звука на расстоянии порядка длины волны . Время смещения молекулы на расстояние порядка длины волны .

Таблица 5

Временные и пространственные масштабы для ряда веществ в точке плавления

Свойство

Обозначение

Аргон

Натрий

Вода

Скорость звука

, см/с

0,9∙105

2,5∙105

1,4∙105

Средняя скорость теплового движения

, см/с

1,32∙104

3,65∙104

3,54∙104

Коэффициент температуропроводности

, см2/с

8,7∙10-4

6,5∙10-2

1,35∙10-3

Коэффициент самодиффузии

D, см2/с

1,84∙10-5

6,3∙10-5

1,42∙10-5

Кинематическая вязкость

, см2/с

2∙10-2

8∙10-2

1,8∙10-2

Максимальная частота для адиабатического распространения

, с-1

9,3∙1012

0,9∙1012

1,5∙1013

Коэффициент трения

, с-1

0,9∙1013

2∙1013

7,9∙1013

Дебаевская частота

, с-1

4,0∙1012

1,8∙1013

Максимальное значение волнового вектора, характеризующего распространение возмущения, которое может рассматриваться как адиабатическое в воде при Т = 0ºС, можно найти из условия

,

см,

Гц.

Если = 106 см-1, то в воде ; ; ; с.

Быстрее всего распространяется упругая деформация, затем тепло и наиболее медленно вещество. В табл.5 представлена зависимость величин, характеризующих процессы переноса для аргона, натрия (Скофилд, 1971) и воды при температуре плавления. Как видно, вода занимает промежуточное положение между расплавленным металлом натрия и жидкостным аргоном по всем параметрам, кроме коэффициента самодиффузии и трения. Коэффициент самодиффузии в воде оказывается наименьшим среди рассматриваемых веществ. Это еще раз свидетельствует в пользу «аномальной» величины межмолекулярного взаимодействия в воде при плавлении.

Микроскопические масштабы времени характеризуют скорости установления равновесия после флуктуаций.

Время релаксации системы после возбуждения к локальному равновесию, в котором поведение системы можно описать на языке макроскопических переменных, таких как вязкость и теплопроводность, . Несмотря на то, что микроскопические процессы в жидкости сложны, состояние системы, которое характеризует какой-то параметр внутренней упорядоченности в первом приближении, можно описать экспоненциальным законом релаксации


Страница: