Большая Советская Энциклопедия (ДА) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ" (читать книги .txt) 📗
Статические Д. в. получают механическими или тепловыми методами. В первых используют: а) насосы и компрессоры , которыми сжимаемое вещество (жидкость или газ) нагнетается в замкнутый объём или проточную систему; известны конструкции гидравлических компрессоров на давления до 16 кбар; б) аппараты, в которых масса сжимаемого вещества остаётся постоянной (или почти постоянной), а объём, занимаемый этой массой, уменьшается под действием внешних сил; аппараты этого типа позволяют получать максимальные (до ~ 2·103кбар ) статические давления, принцип их действия весьма прост: большая сила, создаваемая обычно гидравлическим прессом , сосредоточивается на малой площади, на которой и развивается Д. в. (см. рис. 16 ).
В установках по схеме рис. 16 , а (типа «цилиндр — поршень») Д. в. создаётся в цилиндре, в который под действием внешней силы вдвигается поршень. В таких аппаратах для передачи Д. в. можно применять твёрдые тела, жидкости и газы. Предел применимости аппаратов типа, изображенного на рис. 16 , а, ограничивается прочностью материала поршней из твёрдых сплавов и составляет ~50 кбар.
Д. в., превосходящее предел прочности конструкционных материалов, достигается применением ряда способов усиления конструкций: 1) поддержкой всей установки или наиболее нагруженных её элементов сжатым пластичным веществом или жидкостью; 2) созданием системы напряжений сжатия в поршнях за счёт упругой деформации сосуда, который в свою очередь скрепляется набором напрессованных снаружи колец; 3) уменьшением напряжений в стенках сосуда делением их на секторы (многопуансонные установки, в которых подвижные пуансоны являются одновременно стенками камеры, рис. 16 , б — е). Комбинация способов 1) и 2) позволяет повысить Д. в. в аппаратах с цилиндрическими поршнями до 70— 100 кбар.
В аппаратах с коническими или пирамидальными пуансонами реализуются все три способа. Д. в. создаётся в них сближением 2,3,4,6 и более пуансонов, которые смыкаются под углом к направлению действия силы. В этих аппаратах для передачи давления используют известняк, тальк, бор и др. твёрдые вещества. На установках такого типа проводились измерения оптического поглощения (через алмазные пуансоны) до 160—170 кбар, эффекта Мёссбауэра до ~ 250 кбар, сжимаемости (рентгеноструктурным методом) и электропроводности до 500 кбар. В двухступенчатых многопуансонных аппаратах было получено статическое давление около 2•103кбар, при котором исследовались необратимые изменения плотности стекол.
В камерах с твёрдой сжимаемой средой Д. в. определяется либо расчётным путём (в камерах по схеме 16 , а), либо с помощью градуировки (в более сложных камерах). Градуировка заключается в установлении зависимости давления в сжатой среде от усилия, приложенного к пуансонам. Градуировка может, например, производиться по скачкам электрического сопротивления, сопровождающим полиморфные переходы в некоторых металлах. Задача градуировки камер пока полностью не решена.
В твёрдой среде температуры до +1500—3000°C в стационарном режиме и более высокие — в импульсном режиме создаются с помощью внутренних электрических нагревателей (сопротивления). Для получения температур от — 196 до 400 °С применяются наружные нагреватели и холодильники, а в случае более низких температур — криогенная техника .
Оптические исследования осуществляют через окна, изготовленные из материалов, прозрачных в определённой части спектра: алмаза, сапфира, хлористого натрия — в оптическом диапазоне; алмаза, бериллия — в рентгеновской области. Рентгеновское и гамма-излучение может быть пропущено (в камерах по схеме 16, б) также через зазоры между пуансонами.
В аппаратах, основанных на тепловых методах, Д. в. создаётся либо повышением давления в газах или жидкостях при их нагревании в замкнутом сосуде (в отдельных установках достигнуты Д. в. в газах до 30—40 кбар ), либо в результате расширения «аномальных» (см. выше) жидкостей при затвердевании. Сжимаемое тело окружают жидкостью, охладив которую до затвердевания в замкнутом объёме, получают фиксированное Д. в. (в случае воды, например, около 2 кбар ).
Лит.: Бриджмен П. В., Физика высоких давлений, пер. с англ., М. — Л., 1935; его же. Новейшие работы в области высоких давлений, пер. с англ., М., 1948; его же, Исследования больших пластических деформаций и разрыва, пер. с англ., М., 1955; Верещагин Л. Ф., Физика высоких давлений и искусственные алмазы, в сборнике: Октябрь и научный прогресс, кн. 1, М., 1967, с. 509; Верещагин Л. Ф., Ицкевич Е. С. и Яковлев Е. Н., Физика высоких давлений, в сборнике: Развитие физики в СССР, кн. 1, М., 1967, с. 430: Дремин А. Н., Бреусов О. Н., Процессы, протекающие в твёрдых телах под действием сильных ударных волн, «Успехи химии», 1968, т. 37, в. 5; Альтшулер Л. В., Баканова А. А., Электронная структура и сжимаемость металлов при высоких давлениях. там же, 1968, т. 96, в. 2; Циклис Д.С., Техника физико-химических исследований при высоких давлениях, 2 изд., М., 1958; Рябинин Ю. Н., Газы при больших плотностях и высоких температурах, М., 1959; Гоникберг М. Г., Высокие и сверхвысокие давления в химии, 2 изд., М., 1968; Современная техника сверхвысоких давлений, пер. с англ., М., 1964; Пол В., Варшауэр Д. [ред.]. Твердые тела под высоким давлением, пер. с англ., М., 1966;
Бранд Н. Б., Гинзбург Н. И., Сверхпроводимость при высоких давлениях, «Успехи физических наук», 1969, т. 98, в. 1; Жарков В. Н., Калинин В. А., Уравнения состояния твёрдых тел при высоких давлениях и температурах, М., 1968; Кормер С. Б., Оптические исследования свойств ударносжатых конденсированных диэлектриков, «Успехи физических наук», 1968, т. 94, в. 4.
Л. Д. Лившиц.
Рис. 14. Зависимость относительного электрического сопротивления R/R металлов от давления. Значения R/R отложены по вертикальной оси (R — электрическое сопротивление при нормальном давлении, R — при высоком давлении).
Рис. 3. Зависимость относительной плотности (d = r/r ) газообразного азота от давления р, где r — плотность при 1 am и 0°С.
Рис. 5. Зависимость относительного объёма твёрдых тел от давления.
Рис. 1. Границы областей существования некоторых минералов. Над чертой даны названия фаз высокого давления, под чертой — фаз низкого давления. М — поверхность Мохоровичича под континентами.
Рис. 8. Зависимость вязкости жидкостей от давления при комнатной температуре.
Рис. 13. Зависимость температуры плавления металлов от давления.
Рис. 9. Фотографии образцов стали, разорванных при осевом растяжении в условиях различных гидростатических давлений в жидкости, окружающей образец (а — атмосферное давление; б — 8,5 кбар ; в — 16,5 кбар ). Уменьшающаяся от а к в площадь поверхности разрыва указывает на увеличение пластичности стали с ростом давления.
Рис. 6. Изменение плотности некоторых металлов при ударном сжатии.
