Rambler's Top100Astronet    
  по текстам   по ключевым словам   в глоссарии   по сайтам   перевод   по каталогу
 

Уравнение состояния

- соотношение между давлением p, темп-рой T и уд. объемом v (или плотностью $\rho$) физически однородной среды, находящейся в тепловом и механическом равновесии.

Простейший вид имеет У.с. идеального газа: $p=(R/\mu)\rho T$, где R - газовая постоянная, $\mu$ - молекулярная масса, т.е. ср. масса, приходящаяся на одну частицу (включая электроны), выраженная в атомных единицах массы (1 а.е.м. равна 1/12 массы нуклида углерода 12C, или $1,66\cdot 10^{-27}$ кг). Массы атомов хим. элементов, вообще говоря, различны, поэтому молекулярная масса зависит от состава газа. Массы наиболее обильных элементов звездного вещества - водорода 1H и гелия 4He, выраженные в а.е.м., равны соответственно AH=1,00783, AHe=4,00260. При полной ионизации число частиц, получившихся из одного атома с атомным номером Z и массой A, равно Z+1 (ядро и Z электронов), откуда $\mu=A/(Z+1)$ для вещества, состоящего целиком из таких атомов. Для всех наиболее распространенных в звездном веществе тяжелых ($Z\gg 1$) элементов имеет место примерное равенство $A\approx 2Z$ , поэтому при полной ионизации атомов $\mu\approx 2$. В общем случае, когда вещество состоит из смеси водорода, гелия и тяжелых элементов, массовые доли к-рых принято обозначать X, Y, Z (они нормированы так, что X+Y+Z=1), справедливо соотношение $\mu=\left( {2\over {A_H}} \rm{X} + {3\over {A_{He}}} \rm{Y} + {1\over 2} \rm{Z} \right)^{-1}$ . Широкое распространение в астрофизических исследованиях получила более простая ф-ла: $\mu=4A_H/(5\rm{X}+3-\rm{Z})$, к-рая во мн. случаях оказывается хорошим приближением. Согласно данным наблюдений, для звезд, за исключением очень старых, Z лежит в пределах от 0,02 до 0,04. Для наружных слоев Солнца X=0,71, Y=0,265, Z=0,025 и $\mu$=0,617. Это уравнение применимо как к веществу звезд (звездной плазме), где кинетич. энергия частиц (высокая темп-ра) значительно превышает энергию взаимодействия, так и к холодной разреженной плазме межзвездной среды, где частицы находятся на больших расстояниях друг от друга. Применяя к звездной плазме У.с. идеального газа, пренебрегают тем самым тремя эффектами: выроджденного газа (см. Вырожденный газ), электростатическим взаимодействием частиц и давлением излучения. Первые два эффекта существенны при высоких плотностях и низких темп-рах (особенно в белых карликах и нейтронных звездах), третий - при низких плотностях и высоких темп-рах (характерных, напр., для звезд спкетрального класса O). Поэтому У.с. идеального газалучше всего описывает состояние вещества т.н. нормальных звезд, находящихся в ср. части главной последовательности, в т.ч. и Солнца (см. Герцшпрунга-Ресселла диаграмма).

Учет вклада в У.с. темродинамически равновесного излучения не представляет труда: к давлению вещества нужно прибавить давление излучения, равное $1/3 E_r$, где E/r=aT4 - плотность энергии излучения, $a=(4/c)\sigma=7,5644\cdot 10^{-15}$ эрг/(см3К), где $\sigma$ - постоянная Стефена-Больцмана.

Особенно сложным оказывается У.с. сверхплотного и горячего звездного вещества, возникающего при гравитационном коллапсе. Здесь существенную роль играют такие процессы, как нейтронизация вещества, диссоциация тяжелых атомных ядер на свободные нуклоны, рождение электрон-позитронных пар, мезонов и гиперонов, появление различных сортов нейтрино.

Для наружных слоев холодных звезд (красных гигантов, а также красных карликов, принадлежащих нижней части главной последовательности) У.с. также имеет довольно сложный вид вследствие существования различных стадийионизации атомов и возможности образования и диссоциации молекул.

В астрофизике под У.с. в широком смысле часто понимают всю совокупность зависимостей осн. термодинамич. величин (давления, уд. энергии, энтропии и др.) от темп-ры, плотности и хим. состава вещества.

(Д.К. Надежин)


Глоссарий Astronet.ru


L | R | А | Б | В | Г | Д | Е | Ж | З | И | Й | К | Л | М | Н | О | П | Р | С | Т | У | Ф | Х | Ц | Ч | Ш | Щ | Э | Ю | Я 
Карта смысловых связей для термина УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ

Оценка: 2.7 [голосов: 78]
 
О рейтинге
Версия для печати Распечатать

Астронет | Научная сеть | ГАИШ МГУ | Поиск по МГУ | О проекте | Авторам

Комментарии, вопросы? Пишите: info@astronet.ru или сюда

Rambler's Top100 Яндекс цитирования