УДАРНЫХ ТРУБ МЕТОД, метод изучения кинетики хим., физ.-хим. и молекулярных
физ. процессов в газовых смесях и на пов-сти раздела фаз с помощью ударных
волн. Ударная труба обычно имеет диаметр от неск. сантиметров до 0,5 м и
длину неск. метров (реже используют трубы переменного диаметра). Она состоит
из секции (камеры) высокого давления (>106 Па) и более длинной
секции низкого давления (
105
Па), к-рые разделены диафрагмой. Первая секция заполняется т. наз. толкающим
газом (обычно H2 или Не), а вторая - исследуемым газом, к-рый часто
разбавляют аргоном или др. инертным газом. В конце секции низкого давления (зона
наблюдения) снаружи или внутри трубы находятся подходящие детекторы или датчики,
позволяющие фиксировать процессы в исследуемом газе с помощью скоростной фотографии,
спектральными методами, по изменению давления, электропроводности и т.д. При
изучении гетерог. процессов на пов-сти твердого тела последнее закрепляют внутри
трубы.
Диафрагма между секциями
разрывается самопроизвольно (при постепенном увеличении давления в первой секции
вследствие подачи в нее толкающего газа) или спец. устройством, напр. бойком,
вылетающим из пружинной пушки. После разрыва диафрагмы образуются ударная волна,
распространяющаяся в секцию низкого давления, и волна разряжения, идущая в противоположном
направлении. Во фронте ударной волны происходит резкий скачок давления (до сотен
атм, или 107 Па) и т-ры (до тысяч К), после к-рого наблюдается длительное
"плато", т.е. давление и т-ра сохраняют постоянное значение. Ударная
волна отражается от стенки трубы; в отраженной волне значения т-ры и давления
выше, чем в падающей. Наличие плато, сохраняющегося вплоть до прихода вторичных
волн,- осн. достоинство У. т. м., так как это позволяет изучать явления при
т-рах тысяча - десятки тысяч и выше градусов, продолжающиеся от долей микросекунды
до одной или неск. миллисекунд. Причем наблюдения и измерения можно проводить
в падающей или(и) отраженной ударной волне.
Иногда для создания ударной
волны в У. т. м. используют мощный электрич. разряд или детонацию газовой смеси
(напр., 2H2 + O2).
После прохождения ударной
волны равновесное распределение молекул по энергии поступат. движения устанавливается
быстро - за неск. соударений. Переход к равновесному распределению молекул по
колебат. и вращат. уровням энергии происходит значительно медленнее, что позволяет
использовать У. т. м. для изучения хим. и физ.-хим. процессов в неравновесных
условиях. В этом случае применяют также ударные трубы с соплом, в к-ром происходит
неравновесное расширение нагретого в ударной трубе газа. Реже ударную волну
пускают через неравновесный газ, возбужденный, напр., в электрич. разряде.
С помощью У. т. м. можно
исследовать кинетику хим. и физ.-хим. процессов в средах с высокой плотностью
при давлениях сотни тысяч - млн. атм. Для этого необходимы мощные ударные волны,
генерируемые, напр., при детонации BB.
У. т. м. применяется для
исследования разл. хим. р-ций, диссоциации и ионизации молекул, возбуждения
и релаксации последних, явлений адгезии, испарения, воспламенения, дробления
и агломерации капель и твердых частиц и т. п.
Лит.: Ударные трубы. Сб.
пер., M., 1962; Гейдон А., Гер л И., Ударная труба в химической физике высоких
температур, пер. с англ., M., 1966.
А. Д. Марголин.