Фейнман - 07. Физика сплошных сред (1055671), страница 53
Текст из файла (страница 53)
Модель ближе всего соответствует поведению металлической структуры, потому что все пузырькц только одного типа и держатся вместе за счет общего капиллярного притяжения, которое изображает силу связи свободных электронов в металле. Краткое описание этой модели было дано в работе Брэгга'). В. Способ образованпи пузырьков Пузырьки выдуваются из тонкой пипетки, расположенной под поверхностью мыльного раствора.
Наилучшие результаты мы получили с помощью раствора, состав которого нам сообщил мистер Грин из Королевского института: 15,2 смз оленновой кислоты (двойной дистнлляции) пцательно взбалтывается с 50 смз дистиллированной воды. Все это тщательно смешивается с 73 сма10%-ного раствора триэтаноламнна, и всю смесь доливают водой до 200 акз. К этому добавляют 164 смз чистого глицерина. Смеси дают отстояться и берут чистую жидкость внизу. В некоторых экспериментах ее разбавляли в тройном количестве (по объему) воды для уменьшения вязкости. Отверстие пипетки расположено примерно на 5 мм ниже уровня раствора. Постоянное давление воздуха (составлявшее 50 — 200 см водяного столба) поддерживается с помощью двух колб Винчестера. Обычно пузырьки удивительно однородны по размерам.
Иногда вдруг они выходят беспорядочным образом, но этого можно избежать, меняя пипетку илн давление. Ненужные пузырьки легко уничтожить, проведя над поверхностью слабым пламенем. На фиг. 1 (см. стр. 276) показан наш прибор. Мы сочли удобным зачернить дно сосуда, потому что в етом случае детали структуры, такие, как границы зерен и дислокации, проявляются более ярко. На фиг. 2 (лист 1, стр. 284) показана часть «плота» или двумерного кристалла из пузырьков. О правильности расположения можно судить, если взглянуть на снимок под небольшим углом к плоскости страницы. Размер пузырьков меняется с апертурой 1) %.
Ь. В г а 9 9, Хоитв. Иск !пзбг., 19, 148 В942). 277 В)г ).асчтопое Всат апй й. Г, Хуе ТЬе ша)п е)унес оЕ!пе|еав)п8 сЬе ргеввиге !в со |пегеаве сЬе гасе оЕ )шне оГ сЬа ЬиЬЫев. Ав ап еха|пр1е, а СЫеЬ-нвБей )еС оГ 49/с Ьо|е и|СЬ а ргевви|е оГ !00еш. ргойисей ЬнЬЫев оГ 1 2 поп. )п |Ба|песег А сЛ)п-наБей )ес оГ 27/с Йашесег апй в ргеввнге оГ !80еп|. ргойиоей ЬнЬЫев оГ 06пип Йап|есеч Ес )и еоп|еЫепс со сеЕег со ЬиЬЫев оГ 2 0 со ! Оп|ш. й!ашеюг ав '!аг8е' ЬиЬЫев, сЬове Ггош 0 8 со 0 6шш. Йашесег вв 'шейшш' ЬиЬЫев.
епй сЬове Ггош 0.3 со 0 ! ппп. Йвшесег вв 'вшвБ' ЬиЬЫев, в)пее сЬеш ЬеЬач!онг | япев и ОЬ |Бе|с в)се. р|огвк с. лррв| и| и Гог р|чпиеюс сивые| еГ|ювп в|ю. Ъ/!)Ь сЬи аррвтвсив не Ьвче иос Гонпй !с рова!Ые со |ейное сЬе юхе оЕ сЬе !еС аий ео рчойиее ЪиЬЫев оГ вшвБет Йа|песег сЬап 0 6 ппп.
Ав 1с ивв йешсей со ехрепшепс и!сЬ чесу апай ЬиЬЫев, |че Ьай |ееошве со р!аеш3 сЬе вопр во!ийои ш а чоиссш3 чевве! апй шегойиош3 а йпе )еС ав неве!у вв рова)Ые рагаБе! Ш в ввсевш Бпе. ТЬе ЬиЬЫев аче виар! аиау вв |Ьеу Гопп, вий нпйег в|евйу еопйсюпв вю |евеопаЫу иппопи. ТЬеу пепе ас а псе оГ опе сЬонвапй ог шом рог веоопй, 8)чш8 а Ы8Ь-р)юЬей посо. ТЬе совр во)ив|оп шонпсв ир ш а в|сер иаБ вчиной СЬе рнер п|есег оГ |Ье чевве! иЫ1е !С Ы госвсш3, Ьнс евп|ев ЬвеЬ псов! оГ сЬе ЬиЬЫев ипсЬ сс иЬеп госайоп ееввев. рч!сЬ сЫв йеч!ее, Гйивсгаик1 ш 68ихе 3, ЬиЬЫев йод |о 0 !2 ппп. ш Йаше|ес сап Ье оЫашей.
Ав вп ехашр!е, ап оч)Бае 38/с веговв ш в сЬш-иаБей )ес, и'с)с а ргеанге оГ !90оп|. оГ ивсе|, апй а вреей оГ сЬе БиИ оГ !80еш./вео. раас сЬе опйее, рп|йноей ЬнЬЫев оГО !4шш. Йашесеп )л сЫв саве а ЙвЬ оГ Йвшесег 9.6 ош. апй ереей оЕ 6 геч./вее. ивв овей. р)Биче 4, р1асе 8, |е ап ешагБ м! р!оы|е оГ )Ьеве 'втаБ' ЬиЬЫев впй вЬоив сЬе1г йе8чее оЕ ге6|йапсу; сЬе расюгп Ь пос вв реч)еос и!сЬ а госвсш8 ав иссЬ а всвйопагу чевве1, СЬе соив ЬеЫБ вееп со Ье вББЬИу Ьч е8н)ас и Ьеп ч)еией ш а 8)впеш8 йпеесюп.
ТЬеве сио-йшепвюпа! осувса)в вЬои всгиесигев иЫеЬ Ьаче Ьееп внрровей со е|йвс ш шесвЬ, апй в!ши1в|е еБеосв нЫоЬ Ьаче Ьееп оЬвегчей, виеЬ ав Ачаш Ьонпйапев, Йв!оеайопв апй осЬег сурев оГ Гаи)с, вБр, шогувсаШсас!оп, еппев)ш8, апй вС|ашв йие |о ' Гою)8п ' а|ошв. (размером отверстия), но не зависит сколько-нибудь заметным образом от давления или глубины расположения отверстия ниже уровня раствора. Основной эффект, к которому приводит увеличение давления,— это увеличение скорости рождения пузырьков. Например, толстостенная трубка с внутренним диаметром 49 мк и давлением 100 см образовывала пузырьки диаметром 1,2 мм. Тонкостенная трубка с внутренним диаметром 27 мк и давлением 180 см образовывала пузырьки диаметром 0,6 мм. Пуаырьки диаметром от 2 до 1 мм удобно называть «большими», диаметром от 0,8 до 0,6 лм — «средними», а пузырьки диаметром от 0,3 до 1,1 мм — «маленькими», так как поведение пузырьков зависит от их размеров.
С помощью такого прибора нам не удалось уменьшить размеры отверстия и получить пузырьки диаметром менее 0,6 э«к. Поскольку было желательно поставить опыты с очень »«аленькими пузырьками, мы влили мыльный раствор во вращающийся сосуд и ввели тонкую трубочку, распелся~ив как можно более точно параллельно линии потока. По мере образования пузырьки уносятся и при постоянных условиях довольно близки по размерам. Образуются они со скоростью тысяча или более в секунду, причем издается пронзительный звук.
При вращении сосуда мыльный раствор круто поднимается по его стенкам по всей окрукности, а когда вращение прекращается, раствор уносит с собой большинство пузырьков. С помощью этого устройства, показанного на фиг. 3 (стр. 278), могут быть получены пуаырьки диаметром до 0,12 мм. Так, тонкостенная трубка с поперечным отверстием 38 лк, при давлении воздуха 190 сз«водяного столба и скорости потока у отверстия в 180сз«/сек образует пузырьки диаметром 0,14 з«э«.
В этом случае использовался сосуд диаметром 9,5 си, а скорость вращениядостигала 6 оборотов в 1 сек, На фиг. 4 (лист 1, стр. 284) приведен увеличенный снимок этих «маленьких» пузырьков, иллюстрирующий степень их регулярности; при вращении порядок получается не таким полным, как в неподвижном сосуде; когда смотришь в плоскости страницы, видно, что ряды слегка нерегулярны. Эти двумерные кристаллы образуют структуры, которые, как полагают, существуют в металлах, и имитируют такие наблюденные аффекты, как границы зерен, дислокации и другие дефекты, процессы скольжения, явление рекристаллизации и отжига и возникновение напряжений, вызванных «посторонними» атомами.
А гГугнстсеаЕ пипГзЕ оу а ог!ЕвбсЕ зй изсиге 3. Сил»и иоинплшэз Упбнгез ба, б б апов бо, р! заев 9 апБ 10, вЬон сурсев1 Йташ Ьонпдапев 6»г ЬиЬЬЬи оГ 1.8», О.тб вп4 9-29 шш. йвшесег гевреос! чесу. ТЬе нтйсЬ оЕ сЬе сМвсигбеб агав ас сЬе Ьоипбагу, нЬеге сЬе ЬиЬЫез Ьаче вп Ьтщг»1аг »БвспЬизюп, Ы ш Йепег»Б Йшасег сЬе зшвбег сЬе ЬиЬЫев. 1п Йбиге ба, нЫеЬ эЬонв ротс!опв оЕ вечен»Г аг11асепс бган»в, ЬнЬЫев ас а Ьонпг!агу Ьеснееп сне бгашз згЕЬеге гЬ»6шсе1 у со опе огувсаБ»пе аггапбешепс ог сЬо осЬег. 1п Йбиге бе сЬеге 'в а шагбеб ' ВеБЬу !зуев' Ьеснееп сбе ьчо бгашэ. ТЬе вгпаБ ЬиЬЫев, вв ай Ье зееп, Ьаче а бшасзг п61гБСу сбап сЬе!вгбе опев, апд сЬЫ врреагз со йче гие со шоте игеб»Бапсу ас СЬе шсегйке.
Зерагасе бта!пз вЬон пр йзьпеБу в Ьеп РЬособгарбв оГ ро!уогувсейпе гвйв эиоЬ ав Йбигш ба Со бс, рсатев 9 апБ 19, ап6 Йбнгев ! 2в Со 12е, р1аеев 14 Со 16. аге чсеие6 оЬБоиесу. брссЬ зпсшЫе 1щбсшб, сЬе Йоасшб шГс оГЬиЬЫев !шее иЬеп Шежег1 оЬБгснесу гевешЫев а робзЬеб впБ езеЬьЕ шеса1 ш а гешагЬаЫе иау. Ес оЕсеп Ьвррепв сЬвс зоше 'опригту асошв', ог ЬпЬЫев ийеЬ аге швгЬегБу 1агбег ог вшабег сЬап сье ачегабе, аге Гоипб ш а ро!уогувсайпе гаБЬ ап6 вгЬеп сЫв чв ео а Ьсгбе ргорогсюп оГ сЬеш аге в!сиаМБ вс сЬе Йпнп Ьоипбапев. 1с ион!6 Ье шеогмоЕ со вау сЬас сЬе итебиЬ»т ЬиЬЫев шв!се сЬеп нау со сЬе Ьоппбапев; В гв в Бе!вес оГ сЬе пнк1е1 сЬас по гЕБЕишоп оЕ ЬиЬЫев сЬгоиЙЬ сЬе вспсесше овп саЬе рбсее, н»исаа! агЦивсшепсв оЕ ие16ЬЬоиги а!опе Ьеюб рош!Ые.
ГС арреаш сЬвс сЬе Ьоипбапез свп6 со гевБГивс сЬешвесчеа Ьу сЬе бтонсЬ оГ опе шузь»Е ас сЬе ехрепве оГ апосЬег сй сЬеу раве БионБЬ сЬе Ьтебн1аг асов»в. з. Е»ииклтсомз Сч'Ьеп в вшбсе огузса1 ог ро!уегузсайпе гаЕс 1з сошргешеБ, ехсепйеБ, ог осЬегние ЙеЕогше6 11 ехЫЫш в ЬеЬачсонг чету зсшйаг со сЬас н'ЫеЬ Ьав Ьееп рсесигеБ Гог гпесаь зоЬГеешд со зсга»п. ЕЕр го а еегсаш йпш сЬе низ!э! и н ВЬш Бв е1авшо гапбе. Веуопгс сЬас рошс В у»еЫв Ьу вБР в1опб опе оГ сбе сЬгее е<сиаБу шобпеБ 6 1гесьопа оГ е1озе! у раеЬьГ гоне.
ЗБр сабев рбсоз Ьу сЬе ЬиЬЫез ш опе гон ш очи»6 Гога агб очег сЬове ш сЬе пехс гон Ьу ан шпоипс еона1 со сЬе Йэсвпое Ьеснееп пещЬЬоигв. 11 !в чегу шсегеэсшб ь» иасоЬ сЫв ргосевз свЬшб рСвее. ТЬе о»очешепс и пос в1шн!ьспеоив а!опб сЬе нЬо!е ши Ьнз Ьефпе вс опе еп6 чБсЬ сЬе арреагапее оГ а '61зсосас!оп', в Ьеге сЬеге 1в !ошБу опе шоте ЬиЬЫе ш сЬе гоев оп опе ви1е оГ сбе зБР Бпе ав оошраш6 нссЬ сЬове оп СЬе оБ»ег.
ТЬю гБв1оеасюп сЬеп гипз асопб сЬе вбр 1ше Егоп» опе в!Бе оЕ сЬе втуз!а! со сЬе осЬег. сЬе 6пвс геен!с Ьешб а вБР Ьу опе 'шсег-азош»е' гБэсапсе. ЗнеЬ в ргооезв Ьав Ьееи шчоЬьс Ьу Огоа ап, Ьу Росапуг аш1 Ьу Тву!ог со ехр1аш.сЬе вшаБ йгоев шсршиБ ь» рсогСное р!ав0е ббгбпб ш шева! зсгнеснгез. ТЬе сЬеогу рнс Еогнвпс Ьу Таусог Ендс! ь» ехр1аш сЬе шееЬашвш оЕ р!зевсе БеЕоппвсюп оГ егузса1з еопв!Бега сЬе шисиа! аосюп апд ечпйЬпшп оЕ апоЬ Оп!оввс!опв. ТЬе ЬнЬЫев вБопЕ а чету есгй»пб рсесиге оЕ и Ьас Ьав Ьееп вирровегЕ со шйе р1все ш сЬе шева!.
Зошессшев СЬе йвсоовсюпв п»п а!опб цшсе з1оа 1у, свйпб а шассег оГееоопбз со огоев а огувса1; ' асвьопыу йв1оовьопв в!во аге со Ье вееп ш огувшсэ ийеЬ вге пос Ьошобепеоиз!у 3. Храньщь«лере«« На фиг. б (лист 3, стр. 285) показаны типичные границы зерен для пузырьков диаметром соответственно 1,87, 0,76 и 0,30 лл. Ширина возмущенной поверхности на границе, где пузырьки имеют нерегулярное распределение, в основном бывает тем больше, чем меньше пузырьки. На фиг. 5, а, где показано несколько соседних зерен, пузырьки на границе между двумя зернами явно придерживаются либо одного, либо другого кристаллического порядка.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
