Словарь (стр. 38 )

Структура крист. решётки при Т=0К определяется минимумом внутр. энергии Н система ч-ц. При T>0 К структура определяется минимумом

свободной энергии U куда, кроме H, входит т. н. энтропийный член SТ, связанный с тепловыми колебаниями атомов (U=H-TS, где S — энтро­пия). Кривая для устойчивой низко­температурной α-фазы Uα(T) имеет вид, показанный на рис. Любой др. способ упаковки тех же атомов в кри­сталле (β-фаза) имеет при Т=0 К

а — Изменение свободной энергии U кристал­ла при изменении взаимного расположе­ния атомов; минимумы соответствуют двум устойчивым полиморфным крист. модифика­циям α и β; б — зависимость U от темп-ры.

Uβ>Uα. Это означает, что β-фаза не­устойчива при низких темп-pax. Одна­ко из-за иного характера тепловых колебаний атомов кривая Uβ(T) идёт более полого, в точке Т0 она пересе­кается с кривой Uα и далее идёт ниже. Это означает, что при Т<Т0 устойчива α-фаза, при Т>Т0 устойчива β-фаза и точка Т0 явл. точкой равновесия фаз.

Переход менее стабильной модифи­кации в более стабильную связан с преодолением энергетич. барьера, к-рый существенно меньше, если пре­вращение происходит постепенно, пу­тём зарождения и последоват. роста в ней областей новой фазы. Барьер пре­одолевается за счёт тепловых флукту­ации; поэтому, если вероятность флук­туации мала, менее устойчивая фаза может длит. время существовать в метастабильном состоянии. Напр., ал­маз, области существования к-рого соответствуют T>1500 К и давление р=108 Па, тем не менее может сущест­вовать неограниченно долго при атм. давлении и комнатной темп-ре, не превращаясь в стабильный при этих условиях графит. В др. веществах, наоборот, разл. модификации легко пе­реходят друг в друга при изменении темп-ры и др.

Полиморфные превращения могут сопровождаться изменением характера хим. связи и св-в. Напр., при высоких давлениях в нек-рых полупроводниках (Ge и Si) перекрытие и перестройка внеш. электронных оболочек атомов приводит к металлич. модификации. При давлении 2•1011 Па возможно возникновение металлич. водорода при 5•1010 Па — металлич. Аг, Хе.

Частный случай П.— политипизм, к-рый наблюдается в нек-рых кристаллах со слоистой структурой (глинистые минералы кремния, карбид

561

кремния и др.}. Политипные модифи­кации построены из одинаковых слоев или слоистых «пакетов» атомов и раз­личаются способом и периодичностью наложения таких пакетов.

• Полимор­физм и политипизм в кристаллах, пер. с англ., М., 1969; Кристиан Дж. Тео­рия превращений в металлах и сплавах, пер. с англ., т. 1, М., 1978; , С к а к о в Ю. А., Физика металлов, М., 1978.

.

ПОЛИТРОПА (от греч. polys — мно­гий, многочисленный и tropos — пово­рот, направление), линия, изображаю­щая на любой термодинамич. диаграм­ме политропический процесс. Ур-ние П. идеального газа имеет вид pVn=const, где р — давление газа, V - его объём, n — показатель П. Част­ными случаями П. идеального газа явл. изобара (при n=0), изотерма (n=1), адиабата (n=γ, где γ — показа­тель адиабаты), изохора (n=±∞).

ПОЛИТРОПИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС (политропный процесс), изменение состоя­ния физ. системы, при к-ром сохра­няется постоянной её теплоёмкость (С). Кривая на термодинамич. диаграм­мах, изображающая П. п., наз. поли­тропой. Простейшим примером обра­тимого П. п. может служить П. п. с идеальным газом, определяемый ур-нием pVn=const, где р — давление, V — объём газа,

n=(C-Cp)/(C-Cv) — показатель политропы (Ср и Сv — теплоёмкости газа соответственно при постоянном давлении и объёме). Используя ур-ние состояния идеального газа, ур-ние по­литропы можно записать в ином виде: pTn/(1-n)=const или VT1/(n-1)=const (здесь Т — абс. темп-pa). Ур-ние П. п. идеального газа включает как частные случаи ур-ния: адиабаты (С=0, n= Cp/Cv, это отношение теплоёмкостей обозначают γ), изобары (С=Ср, n=0), изохоры (С =Сv, n=∞) и изотермы (С=∞, n=1). Работа А идеального газа в П. п. против внеш. давления определяется по ф-ле

A =(1/(n-1))(p1V1-p2V2).

где индексами 1 и 2 обозначены на­чальные и конечные состояния газа. Понятием «П. п.» широко пользуются в техн. термодинамике при исследова­нии рабочих циклов термодинамиче­ских тепловых двигателей.

ПОЛНОЕ ВНУТРЕННЕЕ ОТРАЖЕ­НИЕ, отражение эл.-магн. излучения (в частности, света) при его падении на границу раздела двух прозрачных сред из среды с большим показателем преломления. П. в. о. осуществляет­ся, когда угол падения i превосходит нек-рый предельный (кри­тический) угол iкр. При i>iкр преломление во вторую среду прекра­щается. в. о. описано нем. учёным И. Кеплером. После открытия Снелля закона преломления стало ясно,

что в рамках геометрической оптики П. в. о.— прямое следствие этого за­кона: угол преломления j не может превышать 90° (рис.). Величина iкp определяется из условия sin iкр=1/n, где n — относит. показатель прелом­ления сред. Значения n и, следова­тельно, iкр несколько отличаются для разных длин волн излучения (диспер­сия света).

Полное внутр. от­ражение (луч б) происходит при уг­лах падения света на поверхность оп­тически менее плот­ной среды, превы­шающих критич. угол iкр для к-poro угол преломления j=90° (луч 5); А — источник света. Показа­тель преломления нижней среды больше по­казателя преломления верхней.

в. о. эл.-магн. энергия полностью возвращается в оптически более плотную среду. Поле во вторую (менее плотную) среду про­никает лишь на характерное расстоя­ние порядка длины волны λ, и его ам­плитуда экспоненциально затухает с удалением от границы раздела. П. в. о. сопровождается продольным и попе­речным сдвигами отражённого луча по сравнению с падающим на расстоянии ~λ, что экспериментально проявляет­ся в смещении отражённого пучка.

Значение коэфф. отражения при П. в. о. превосходит его самые боль­шие значения при зеркальном отраже­нии от полированных поверхностей и практически с высокой точностью равно 1. Кроме того, этот коэфф. не зависит от λ (при условии, что для этой длины волны П. в. о. вообще имеет место), и даже при многократном П. в. о. спектральный состав (цвет) сложного излучения не меняется. По­этому П. в. о. широко используется во мн. оптич. приборах, в линиях пе­редачи света (см. Волоконная оптика, Отражательные призмы, Световод). Важное значение для спектроскопии конденсир. сред имеет вызванное по­глощением света во второй среде на­рушенное полное внутреннее отраже­ние.

• , Волновая оптика, М., 1971; , Волны в слоистых средах, М., 1957.

ПОЛНЫЙ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ, см. Гиббса энергия.

ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ КРИСТАЛЛЫ, одноосные кристаллы, в к-рых скорость распространения обыкновенного луча света больше, чем скорость распро­странения необыкновенного луча (см. Двойное лучепреломление).

ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ СТОЛБ, часть столба тлеющего разряда между анод­ным и фарадеевым тёмными простран­ствами. В области П. с. электропро­водность максимальна, а напряжён­ность электрич. поля минимальна; объёмный заряд отсутствует. Иониза­ция (прямая или ступенчатая) осуществляется электронным ударом, а уход, заряж. ч-ц (в радиальном направле­нии) — в осн. амбиполярной диффузи­ей. При значениях параметра pd (р — давление газа, d — диаметр разряд­ной трубки), меньших нек-рого кри­тического, скорость ионизации резко падает, а уход заряж. ч-ц — возраста­ет настолько, что поддержание суще­ствования П. с. становится невозмож­ным. Критич. значение pd сильно зависит от рода газа; так, в гелии оно~102 торр•см, в парах ртути ~10-1 торр•см, В П. с. при низких давлени­ях, когда длина свободного пробега ионов λ>d, осуществляется режим «свободного падения» ионов на стенку. с. для такого режима созда­на амер. физиками И. Ленгмюром и Л. Тонксом. При давлениях ~10-1—10 торр и λ<<d осуществляется диф­фузионный режим (диффузный раз­ряд). с. для таких условий создана нем. учёным В. Шотки. При дальнейшем повышении р всё большую роль начинают играть объёмные поте­ри заряж. ч-ц в разл. процессах реком­бинации. С повышением р или тока на­блюдается также явление контракции П. с. (см. Контрагированный разряд). В П. с. в широком диапазоне условий может возникать ионизац. неустойчи­вость, проявляющаяся в виде страт (см. также Ионизационные волны),