тиск високий

ТИСК ВИСОКУ - тиск, що перевищує недо-рої характерне для даного фіз. явища або конкретного завдання значення. У фізиці за Д. в. зазвичай приймаються тиску, що перевищують 0,1 ГПа (1000 ат); так само умовно поділ Д. в. на високі і надвисокі. В теорії до Д. в. іноді відносять тиску, при яких зміни міжатомних і міжмолекулярних відстаней можна порівняти з величиною цих відстаней, т. е. тиску порядку величини модулів пружності .

Довготривале Д. в. наз. статичним, короткочасно чинне - миттєвим або (частіше) динамічним. У покояться газах і рідинах Д. в. є гідростатичним. При стисненні твердої однорідної середовища в ній, як правило, виникає т. Н. квазігідростатіческое Д. в.- складна система механічні. напруг, описуваних тензором другого рангу, компоненти догрого змінюються від однієї точки тіла до іншого. Чим менше в порівнянні з пор. тиском (пор. арифметич. значенням нормальних напружень в трьох взаємно перпендикулярних напрямках) величина напруги зсуву, тим ближче квазігідростатіч. Д. в. до гідростатичного. При дії навколишнього гидростатич. Д. в. на поверхню твердого тіла, що складається з механіч. суміші частинок або агрегату зерен (кристалітів) з різними пружними (в т. ч. анізотропними) властивостями, пор. тиск і девіатор тензора напружень в частинках (фазах) обумовлені величиною навколишнього Д. в., напрямком і швидкістю його зміни, умовами на межах фаз (часток), взаємним орієнтуванням анізотропних зерен, певною мірою, відносним вмістом різнорідних елементів.

Терміном "Д. в." позначають як гидростатич., так л квазігідростатіч. Д. в., А за його величину приймають величину пор. тиску в розглянутому обсязі (для плоского випадку - пор. величину нормальних напружень, що діють на розглянуту площа).

У 70-80-х рр. в т фіз. дослідженнях були перекриті діапазони статич. і динамічний. Д. в. шляхом підвищення величини досяжних статич. Д. в. і зниження (до 1-2 ГПа) нижньої межі динамічний. Д. в. Крім того, досягнуто наближення термодинамич. умов ударного стиснення до ізоентропіческім.

Статичні Д. в. В природі статич. Д. в. здійснюється гл. обр. завдяки силам тяжіння. У земних шарах тиск змінюється від атмосферного біля поверхні до ~ 3,5 * 102 ГПа в центрі Землі, в центрі Сонця воно складає ~ 2 * 107 ГПа, в центрі зірок білих карликів передбачається рівним 109-1011 ГПа. Фіз. дослідження проводяться при тисках до ~ 102 ГПа. Пром-сть використовує статичний. Д. в. до ~ 10 ГПа.

Отримання і вимір Д. в. Стат. Д. в. отримують тепловими або механічні. методами. У перших Д. в. створюється або при нагріванні рідини або газу в замкнутих посудинах (в газах т. о. отримані Д. в. до 3-4 ГПа), або при охолодженні рідини, що збільшує свій об'єм при затвердінні (напр., заморожуючи воду, можна отримати фіксований Д . в. ок. 0,2 ГПа).

Механічний. методи - основні, в них використовують: насоси та компресори (гідравлічні. і газові, до 1,0 1,5 ГПа); апарати, в яких брало маса стискається речовини залишається постійною (рис. 1, а) або майже постійною (рис. 1, б-е), а займаний обсяг зменшується під дією зовн. сили, створюваної гідравлічні. пресом або пружиною (в мініатюрних пристроях).

Працездатність судин Д. в. підвищують разл. прийомами "механічні. підтримки" їх стінок, що створюють напруження стиску, к-які протидіють внутр. Д. в. в робочому обсязі (фреттаж, намотування високоміцної стрічки, дроту і т. д.). В установках типу класичні. камер "циліндр - поршень" (рис. 1, а), що застосовуються для стиснення газів, рідин і твердих середовищ, величина Д. в. обмежена міцністю поршнів на стиск (при використанні твердих сплавів макс. Д. в. ~ 5-6 ГПа). З метою збільшення робочих обсягів камер і досягаються значень Д. в. максимально підвищують міцність конструкцій, напр. шляхом поділу стінок камер на сегменти, що знімає окружні норм. розтягують напруги (т. н. многопуансонние апарати; рис. 1, в). Використовують також підвищення міцності матеріалів під дією самого Д. в. (рис. 1, б, в, е), поміщаючи камери Д. в. в судини більшого об'єму з меншим тиском - багатоступінчасті апарати. Збільшення корисних робочих обсягів досягається застосуванням потужних гидравлич. пресів в поєднанні зі згаданими вище конструктивними прийомами. Наїб. Д. в. отримують в апаратах, виготовлених з природних або синтетичні. алмазів (рис. 1, г); однак робочий об'єм таких камер складає соті частки мм 3.

Мал. 1. Типи апаратів високого тиску: а - апарат циліндр - поршень; б - камера з криволінійними або конічними пуансонами і відповідної форми судини високого тиску; в - многопуансонний апарат (шестіпуансонний варіант, зображені 4 пуансона, робоче тіло має кубічну форму); г - двухпуансонние "ковадла"; д - двухпуансонние профільовані ковадла типу "сочевиця"; е - двухпуансонние профільовані ковадла з лункою типу "тороид". 1 - пуансон (поршень); 2 - посудина високого тиску; 3 - досліджуваний зразок (або ампула з зразком); 4 - середовище, що передає тиск; 5 - ущільнююча прокладка.

При необхідності проведення експерименту в інтервалі темп-р від -196 ° до + 4000C камери Д. в. поміщають в термостати. В експериментах з більш низькими темп-рами використовується кріогенна техніка. Темп-ри до 1500-3000 0C в стаціонарному режимі і більш високі в імпульсному режимі створюються за допомогою внутр. нагрівачів (елект. опору), в апаратах з прозорими алмазними ковадлами - за допомогою лазерів безперервної дії. При застосуванні внутр. нагрівачів виникають різкі градієнти температури в камері Д. в., що вимагають спец. заходів для вирівнювання її.

У рідинах і газах Д. в. вимірюють манометрами (для абс. вимірювань і градуювання манометрів ін. типів застосовують вантажопоршневі манометри). В діапазоні Д. в. р від 1 до ~ 8 ГПа в області кімнатних темп-р наиб. поширення отримав т. н. манганіновий манометр - безкаркасний дротяний резистор, поч. опір якого У рідинах і газах Д слабо залежить від темп-ри, а чутливість м2 / Н. Застосування манганінового манометра обмежується його чутливістю до негідростатіч. компонентів Д. в. в сжимаемой середовищі.

У твердому середовищі в апаратах типу циліндр - поршень (рис. 1,

Слова жизни
Фотогалерея