Словарь (стр. 8 )

внутр. энергии или к.-л. внеш. источ­ников энергии. П. н. т. часто форму­лируют как невозможность существо­вания вечного двигателя 1-го рода, к-рый совершал бы работу, не черпая энергию из к.-л. источника.

При сообщении термодинамич. си­стеме нек-рого кол-ва теплоты Q в общем случае изменяется её внутрен­няя энергия на ΔU и система совершает работу А:

Q =ΔU+A. (1) Ур-ние (1), выражающее П. н. т., явл. определением изменения внутр. энергии системы (ΔU), т. к. Q и А — независимо измеряемые величины. Внутр. энергию системы ΔU можно, в частности, найти, измеряя работу системы в адиабатич. процессе (т. е. при Q=0): Aад =-ΔU, что определя­ет U с точностью до нек-рой аддитив­ной постоянной U0:

U=ΔU+U0. (2) П. н. т. утверждает, что U явл. функ­цией состояния системы, т. е. каждое состояние термодинамич. системы характеризуется определ. значением U, независимо от того, каким путём система приведена в данное состояние (в то время как, значения Q и А зави­сят от процесса, приведшего к измене­нию состояния системы). При иссле­довании термодинамич. свойств физ. системы П. н. т. обычно применяется совместно со вторым началом термо­динамики.

• , Введение в тер­модинамику, 2 изд., М.—Л., 1952; П у т и л о в К. А., Термодинамика, М., 1971; Г е л ь ф е р Я. М., История и методология термодинамики и статистической физики, 2 изд., М., 1981.

ПЕРЕБРОСА ПРОЦЕССЫ, процессы столкновения квазичастиц в кристалле, при к-рых их суммарный квазиимпульс изменяется на величину 2πћb, где b — вектор обратной решётки. П. п.— результат периодичности расположения атомов в кристалле.

ПЕРЕГРЕВ, 1) нагрев жидкости выше её точки кипения (при данном давле­нии) или нагрев твёрдого крист. в-ва выше темп-ры его фазового пере­хода из одной модификации в другую (напр., ромбич. серы в моноклинную). Перегретое в-во находится в неустой­чивом, метастабильном состоянии. Практически при всяком фазовом переходе, связанном с поглощением или отдачей теплоты, небольшой П. или переохлаждение необходимы для того, чтобы процесс шёл с конечной скоростью. 2) Нагрев пара выше темп-ры насыщения при том же давлении. Водяной перегретый пар широко при­меняется в теплотехнике.

ПЕРЕГРЕТЫЙ ПАР, пар, имеющий темп-ру выше темп-ры насыщения при том же давлении (см. Насыщен­ный пар). П. п. служит рабочим те­лом в тепловых двигателях, турбинах и т. д.

ПЕРЕЗАРЯДКА ИОНОВ, взаимодей­ствие положит. ионов с нейтр. атомами (молекулами) или поверхностью тв.

тела, сопровождающееся обменом эл-нами между взаимодействующими ч-цами. П. п. в газах и жидкостях происходит по схеме А++В°+А°+В+ (верхние индексы указывают за­ряд ч-цы). Если при П. и. внутр. энергия системы взаимодействующих ч-ц не меняется, П. и. наз. резо­нансной. Таким процессом явл., напр., обмен эл-ном между атомарным ионом и атомом того же элемента (или между мол. ионом и молекулой того же в-ва). и., определяе­мая её эфф. поперечным сечением, зависит от рода ч-ц А и В и скорости их относит. движения, а также от параметра aΔE/hv (a — размер иони­зуемой ч-цы, ΔЕ — изменение внутр. энергии, v — относит. скорость ч-ц). При уменьшении v сечение П. п. силь­но уменьшается для нерезонансной П. и. (когда aΔE/hv>> 1) и монотонно

Эфф. сечения перезарядки ионов водорода (протонов) в атомном (резонансная переза­рядка) и молекулярном (нерезонансная пере­зарядка) водороде; v — относит. скорости сталкивающихся ч-ц.

возрастает для резонансной. Типичный пример — перезарядка протонов на атомарном и мол. водороде (рис.). и. могут играть существ. роль в балансе ч-ц высокотемператур­ной плазмы.

Возможна также резонансная П. и. с образованием нейтр. атома (молеку­лы) не в основном состоянии, а в возбуждённом состоянии, когда эл-н захватывается на один из свободных верхних уровней энергии.

П. и. вблизи поверхности металла (с захватом эл-на ионом из металла) происходит аналогично П. и. в газах. Особый вид П. и.— захват двух эл-нов с образованием отрицат. иона — возможен для положит. атомарных или мол. ионов газов, для к-рых ха­рактерно сродство к электрону.

Осн. роль в механизме П. и. играет туннельный эффект. П. и. широко используется в разл. вариантах ак­тивной и пассивной диагностики плазмы. См. также Ионизация, Стол­кновения атомные.

• См. лит. при ст. Ионизация.

ПЕРЕЗАРЯДКИ РЕАКЦИЯ, ядер­ная реакция типа (p, n), (n, p), (π+ , π°), (π-, π°) и др.

ПЕРЕЗАРЯДНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ (тандем), высоковольтный ускоритель, в к-ром благодаря перезарядке уско-

524

ряемых ч-ц (изменению знака, а иногда и величины заряда) одно и то же ускоряющее напряжение исполь­зуется дважды: отрицат. ионы уско­ряются при движении к положительно заряженному высоковольтному элект­роду В, а положит. ионы, образовав­шиеся после перезарядки,— при дви­жении от него (рис. 1). Образующиеся после перезарядки ч-цы с различным

Рис. 1. Одинарный тандем: И — источник отрицат. ионов; Г — высоковольтный гене­ратор; В — высоковольтный электрод; М — перезарядная мишень; П- — пучок отрицат. ионов; П+ — пучок положит. ионов; С — сепаратор.

Z+ ускоряются до разных энергий, поэтому для их разделения после ускорения требуется сепаратор — магнит с полем, перпендикулярным направлению движения ч-ц (см. Масс-спектрометр). Энергия ч-ц на выходе П. у. равна о=eu(Z++Z-), где u — напряжение высоковольтного гене­ратора, a Z - и Z+ — числа элемен­тарных зарядов ч-цы до и после пере­зарядки (обычно Z-=l). Дополнит. преимущество П. у.— нулевой потен­циал ионного источника. Добавление ещё одного генератора противопо­ложной полярности (двойной тан­дем, рис. 2) позволяет повысить энер­гию ч-ц до величины о=eu(Z++2Z-).

Рис. 2. Двойной тандем: И — источник нейтр. ч-ц; П0 — пучок нейтр. ч-ц; Г1 — высоковольтный генератор первого ускори­теля, B1 — его высоковольтный электрод; Г2 — генератор второго ускорителя; В2 — второй высоковольтный электрод; M1 и М2 — перезарядные мишени; П- — пучок от­рицат. ионов; П+ — пучок положит. ионов; С — сепаратор.

Типичная энергия протонов, ускоряе­мых в П. у. о ~ 10— 20 МэВ.

Идея использовать перезарядку для увеличения энергии ускоряемых ч-ц предложена У. X. Беннеттом (США) в 1935. Она была реализована лишь в 1958, после разработки эфф. источни­ков отрицат. ионов и перезарядных мишеней — газовых и твёрдых (от­рицат. ионы могут быть получены непосредственно из источника или перезарядкой положит. ионов на га­зовой или пароструйной мишени, пе­резарядкой при взаимодействии пуч­ка с твёрдой поверхностью, покрытой атомами щелочных металлов, и т. д.).