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年过了鞭炮都放完了,你却不知道激波是个啥?

时间:2023-08-04来源:网络作者:小白

  核心提示:来源:科学大院微信公众号  编者按:  春节假期已经结束,是不是感觉假还没休够,春节就过去了?是不是现在已经开始想念家里的饭菜,开始想念除夕夜和家人一同放鞭炮看烟火了?  提起鞭炮和烟火,你可能还不知...

  来源:科学大院微信公众号

  编者按:

  春节假期已经结束,是不是感觉假还没休够,春节就过去了?是不是现在已经开始想念家里的饭菜,开始想念除夕夜和家人一同放鞭炮看烟火了?

年过了鞭炮都放完了,你却不知道激波是个啥?

  提起鞭炮和烟火,你可能还不知道吧,它们和子弹有着共同的奥秘,那就是激波。

  今天,大院er特别精选了《院士谈力学》一书中郭永怀院士谈激波的内容,让我们跟随郭院士一起了解爆炸中的力学知识。

  其实无论是爆竹的爆炸或是大炮的发射,在我们听到“拍”或“轰”的一声的时候,假如空气密度的疏密是眼睛看得见的话,我们就会看见一个密度很大的空气层从我们身上掠过去。

  这时如果把空气里的压强分布用曲面表示出来,在那个密度大的气层里,这个面就像个小山峰一样。要是用照像的方法把它照下来,照片上就呈现为一条黑线。

  激波是哪里来的?

大炮反射最初一瞬的情形

大炮反射最初一瞬的情形

  一般说来, 产生激波有两种方法:一种方法是利用火药的爆炸,比如烟火爆竹的爆炸可以产生激波;另外一种方法是利用物体的高速运动,例如发射出去的炮弹和超声速飞行的飞机。

炮弹高速运动产生的激波

炮弹高速运动产生的激波

  这样从炮弹尖端所发出的两条黑斜线就是激波,由于压强在激波上突然地增加,当炮弹或高速飞机飞过我们时,我们便能听到“拍”的一声响。

  激波是一种不连续的传播现象,在自然界里经常发生,它会在有坡度的河流里出现“水跃”,甚至在城市中的人群里出现。

  让我们举个例:一群赛跑的人,如最前面的一个忽然被交通挡住,而同时来不及警告后面的人,结果大家都来不及准备,便一个跟着一个地碰在一起,成了一个密度大的人堆,这就出现了激波,它以很高的速度对着跑的人传播过来。

激波的形成

激波的形成

  其实激波的形状并不都是一样的。

  大体说来激波共有以下几类:球面、柱面、平面(又分正面和斜面两种)。

  它们的共同之点是,在和波面垂直的方向,压强、温度、密度的变化是突然的。

  在普通情况下,这种变化可以利用跃变来表示,而这个不连续的跃变差(通常用压强差△P来表示)便叫做激波的强度。激波愈强,堪变差就愈大。

图片来源:搜狗百科

图片来源:搜狗百科

  激波的“波动”

  如果空气里忽然发生压强变化,这种变化就会向各方传播,这就产生大家所熟知的所谓“波动”,就像投一块石头到水里时,在水面上所出现的现象一样。

  如果波动区域里压强的起伏小,便叫做小振幅波,平常的声波便是属于这一类的。如果波动区域里压强起伏很大,便叫做大振幅波。

  由于振幅小的关系,声波的传播对于气体的压强和密度影响非常小,结果声波就像沿着一条细长线而传播的波动一样,完全和这时介质的运动情况无关,而是只取决于空气在未扰动情况下的状态。

  如果大气是均匀的,声波相对于介质的传播速度便是个与波长无关的恒量。

  在标准状态下,这个数值是每秒331米,传播速度既然是恒量,波动区域里压强和速度的微弱变化,即“波形”,便能保持固定不变地向前传播。

  波动的振幅大时,情形就变得很复杂。

  波动所产生的压强变化大,在气体里所引起的质点运动也就大,对于固定的坐标说,大振幅的传播速度便是质点速度与声速之和,因为压强影响声速,而声速又与质点的速度有直接关系,结果大振幅的波动在传播过程中便不可能保持固定不变的波形。

  举个简单的例子,我们可以假设空气是个没有黏性的理想气体,并且波形是连续的(即圆滑、没有突变的)。在这样的运动中,气态的变化是可逆的,也就是说,熵这个量在传播过程中是不变的。

  为了便于讨论,我们进一步假设运动是一维的,即除了随时周的变化外,运动仅在传播方向有变化,在一根直管里所产生的波动便是这样。这种波动可分两类:膨胀波和压缩波。如果一个波经过一点之,那点的气体是膨胀了,这个波就叫做膨胀波。相反地,如果波通过后气体被压缩了,这个波便叫做压缩波。

  激波到底如何传播?

  我们可以设想做这样一个简单的实验:在一个很长的直管里装置一个活塞,使活塞前后运动,在管内静止的气体里就能发生波动。

激波的传播

激波的传播

  当活塞急速往后退使它附近气体膨胀时,所发出向前传播的波便是一个膨胀波,因为显然波头的压强高而波尾的压强低。

  如果活塞向前急速地推进,使附近气体压缩,则在气体里产生一个向前传播的压缩波。

  根据前面的理论,这个连续的压缩波会很快地演变成为一个不连续的波,即激波。

  当激波形成以后,它就向前传播。如果活塞的速度不变,激波的传播速度也就不变,对于随着激波一起运动的坐标来说,这个运动便是一个定常运动,由于传播方向与波面垂直,这个激波也叫做正激波。

压强和温度在激波前后的情形

压强和温度在激波前后的情形

  一般情况下,正激波运动所牵涉到的参数有激波前后气体的压强、密度和温度以及激波和活塞的速度。

  实际问题中,波前气体的状态是事先就可以肯定的,而与活塞运动相应的速度或激波传播的速度,则一般不能预知,这就需要人们给定或测量。

  在定常的情况下,激波面上各处的流量(单位时间内流过单位面积的质量)、动量(单位面积上的压强和由于流量所产生的作用)和能量(单位质量的动能和焓)在通过激波时是不变的(当然还须假没气体通过激波后并不发生化学变化)。

  这三个条件中的前两个通常叫“力学条件”,激波满足这两个条件是毫无疑问的。只有在能量守恒这个简题上,就不是那么明显。

  因为从理论上讲,气体是没有粘性的,如果没有粘性,能量守恒就意味着热力学里的熵也不变,这也就是说,不连续运动是不可能发生的。

  因此,通过激波的变化就必须是艳热、不可逆的。这就引进一个重要的辅助条件:通过激波时熵是向正的方向跃变的。

  这些关系在气体动力学里就叫做激波条件,它们可以适用于激波,也同样适用于比较复杂的柱面波和球面波。

  根据这三个条件,我们可以把波后和波前的压强、温度、密度比表作波前的压强、密度、气体的特性和激波速度的函数。

  在这些关系中所出现的最要紧的一个参数便是激波速度和波前的声速的比值,从熵增加这一条件我们可以断定,这个比值,称为马赫数,永远大于1。

  这就是说,激波的速度永远大于声速。由于激波的压缩而产生的压强、温度、密度增加的倍数是和马赫数的平方成正比的。

  当激波趋近于声波(弱激波)时,马赫数便趋近于1,波前后的状态也便趋近均等。相反地,随激波的强度的增加,波后的压强和温度便很迅速地土升。

  另一方面,密度虽然也有增加,但是增加很慢,在激波极端强烈时,密度比便趋近一个恒量。

  对于空气来说,这个恒量几乎等于6,这也就是说,利用激波米压缩空气,密度最大不能超过6倍。

压强和温度在激波前后的情形

压强和温度在激波前后的情形

  在激波不强时,为了使空气(譬如说)的热运动状态能从波前的平衡状态过渡到波后的平衡状态,所需要的分子碰击次数不到10。

  这就是说,从激波一边到另一边的厚度,不到10个分子碰撞自由程。在一般的情况下,即马赫数为1或2,这个厚度的确是很小的,大约是10-4厘米左右。前面所说的不可逆过程就是在这极狭小的区域里发生的。

  因此,理论上的不连续的假投,实际上是一个很准确的近似。

  但是在激波很强的时候,由于激波后面的温度高,分子的剧烈碰击可能发生分离甚至电离现象。

  分子如果破裂,气体的分子数目就要增加,结果气体的热容量就要增加,温度就要降低。

  在这样情况下,通过激波的气体仍旧保持单纯的理想气体的假设已不能适用。

  我们必须进一步考虑气体分离或电离的影响以及这些物理现象发生的过程,这些研究对于今后新技术的发展将是很重要的。

  激波是一个很普通的现象:它发生在高速气流里,强烈的燃烧里(即爆震波),也出现在星的爆炸和太阳表面气体的冲射。

  在技术方面,为了提高航空和火药爆炸的新技术,研究激波对于气流和激波对于导致火药爆炸的影响和作用都是很重要的。近年来天文物理学家还引用激波的特点来理解星际间的现象。

狮子座难过了如何安慰 狮子座难过了应该如何哄

十二星座中的狮子座天性乐观,很少有悲伤的云雾环绕。他们有很强的自尊心和良好的面子,不愿意在每个人面前赤裸裸地分担他们的烦恼。当他们易怒时,周围的气压低了好几度。你能感觉到,但你不知道这是为了什么。今天,让我们来看看如何安抚易怒的狮子座。一醉解千愁酒对烦恼中的人来说是件好事,尤其是对易怒中的狮子座。如果他们能喝酒,他们通常喜欢喝几杯。如果他们遇到任何麻烦,他们会更想喝酒。在这个时候,你只需要做几盘葡萄酒和蔬菜,摆出好酒,陪他们喝一杯。喝酒后,他们倾诉的欲望会大大提高。喝完酒后,他们的易怒就消失了。带他们去兜风毕竟,喝酒会伤害你的身体。如果你想安抚他们的易怒,他们也可以选择带他们出去兜风。然而,我们应该注意不要遇到交通堵塞。这只会让我们感到更加烦躁。最好在风景优美的地方兜风。窗户掉了下来。随着汽车的疾驰,大自然的风也从四面八方涌入。再加上速度的刺激,风很快就会驱散他们的易怒。带他们去旅游如果兜风不足以让他们的易怒完全消失,那就带他们去旅行吧。无论是周边旅游还是国内旅游还是国际旅游,你都不必坚持你在哪里。不管怎样,带他们出去散步是对的。但除非他们想一次又一次地去,否则他们仍然必须带他们去他们没有去过的地方,远离他们易怒的地方,他们的情绪可以很快恢复。出去玩,在风景中看到美丽的风景,总是能让心情变得美丽。当狮子座遇到易怒的情绪时,不妨试着按照上面小边说的方式来安慰狮子座哦。狮子座说自己不好怎么安慰请联系网站管理人员转载第一星座网原创文章,否则视为侵权。其实安慰狮子座男生的方法有很多。首先,找出他的性格。如果你是一个活泼开朗的人,你会发现他是一个相处得很好的人。这一点很重要。如果他有心事,他只会默默忍受,不会告诉你。其次,狮子座男生很注重隐私,所以即使你是一个很温柔很有爱心的人,也不能轻易暴露自己的秘密。狮子座不喜欢被猜测是什么意思,所以他会避开你,但一旦他向你透露了他心中的秘密,那么这个秘密肯定会影响他将来面对你的心情。1、用你的真诚来安慰他狮子座男生本身就是一个很有思想的人,所以如果你认真安慰他,他会觉得你值得他付出真心和爱。狮子座男孩渴望得到别人的肯定和关注,所以如果你认真关心他,他会感到非常安全,他会认为你是他生命中非常重要的人。所以,当你觉得他需要你的安慰时,请不要责怪他,或者因为其他原因让他难过。你应该用你最真诚、最温暖的方式对待他。狮子座男生往往很看重朋友之间的感情,所以当他们在朋友面前抱怨朋友不好的时候,往往会让朋友难过。当你用你最真诚、最温暖的一面面对他时,他会很感动。2、说些鼓励的话狮子座,你的朋友,其实不想告诉你他的一切。但他担心你听到他说的每一句话后都会对他造成更多的伤害。所以,你可以试着给他一些鼓励,让他知道,他也希望有人能听他说。然后,你可以用这种方式安慰他,让他觉得你关心他。虽然不可能100%对他无害,但至少可以让他知道你知道他在想什么。你给他鼓励和支持也让他感到轻松和温暖,但也让他感到更自信。当他听到这些话时,他会更愿意关心你。3、鼓励他表达自己的感受狮子座男生性格比较强势,天生喜欢争强好胜。因此,如果你想让狮子座男孩得到你的支持和鼓励,你应该鼓励他表达自己的感受。可以和他一起唱歌,也可以一起玩游戏,让他开心。事实上,很多事情并不是说他不能做,而是因为他害怕这样做会让你生气。如果你这样做,他会变得胆小懦弱。因此,你应该鼓励他勇敢地去做,而不是害怕做事。在帮助他处理事情之后,你可以告诉他他做了什么,如果他明白了,那么他就会变得非常高兴。很多人这辈子都会经历一些悲惨的事情,比如爱情不顺利,事业失意。其实这些都是人之常情,没有人的生活能顺利进行。只是有些人会找到安慰自己的方法。接下来我们来看看十二星座中狮子座失意时如何安慰。1.陪在身边事实上,当狮子座感到沮丧时,不容易有太多的规定,只要他们深爱的人陪伴他们。这可能是狮子座更可爱的一面,事实上,心已经很痛苦,但也想在他们最喜欢的人面前假装顽强,希望他们的伴侣不容易担心,所以可以理解,狮子座非常坚强。2.唱一首歌狮子座的快乐很简单,也就是说,当他们不快乐的时候,能听到他们最喜欢的歌曲,是对自己更大的安慰,如果你能听到他们最喜欢的歌手歌曲,这是生活中最大的幸福。据说音乐可以安慰一个人的心,说没有错,在狮子座这里反映得很生动。3.做好吃的狮子座更喜欢吃东西,通常是一个合适的食客,绝大多数人在自己悲伤的时候没有胃口,喝不排水,但狮子座恰恰相反,他们越悲伤,他们就越能吃喝。所以当狮子座不高兴时,不必问,只要做好饭等他们,也不要问太多。4.出去旅游另一种安慰狮子座的方法是烧一点钱。当然,如果经济发展条件允许,或者可以尝试,实际效果最终会更快。据说旅游是释放压力的最佳方式。狮子座也是如此。它有点贵。因此,如果家里有钱,带狮子座去旋游,让他们解决现阶段的困境。

只因轻视 刘备错过了可比肩五虎将的第六员猛将

是东吴的名将,当年曾与一场龙争虎斗,让人永远记得起那个生龙活虎,在战场上叱咤风云的人物。不过这样的人物,竟然与仁慈的刘皇叔擦肩而过,曾经有过一个阶段的唏嘘。那么为何不投奔刘皇叔。这里面是不有什么隐情。网络配图 透过历史的云雾,江湖觉得其实太史慈是个有头脑的人,比起当时的名将,他毫不逊色。不仅仅武艺超群,而且见识非凡,事实上太史慈是一员儒将。那么太史慈为何不投奔刘备,江湖以为可以从以下几个方面去考虑: 其一,刘备和自己心目中的人物不一样。太史慈是个很有头脑的人物,不是别人三句话就能打动的弱智青年。当然太史慈奉母亲的命曾去解救北海太守时,曾与刘皇叔有。当年的刘皇叔一听说孔融要叫自己解救,当时冒出了一句话:“知世间有刘备邪”,给人一种急需得到别人承认的嘴脸,完全是一种献媚的强调,这与山东豪杰太史慈的心完全格格不入。 其二,刘备在当时并没有太大的影响。倒是北海太守对太史慈母子非常照顾,为了报孔融的大恩,太史慈单人匹马杀出重围,前来面见刘备,得到刘备的帮助,杀退重围,完成使命,全身而退。 其三,刘备不重视太史慈。太史慈信义笃烈,有古人之风。但是刘备并没有特别的珍惜,这就叫缘分。当初刘备第一眼看到的时候,书中描写到:与赵云相见,玄德甚相敬爱,便有了不舍之心。而对太史慈,刘备显然并没有表示很明显的要求。网络配图 其四,刘备的名气不够大,当时的刘备仅有关张而已。太史慈回家以后,就参加了刘繇的队伍。历史上的刘繇其实也是一个人物,不仅为官清廉,而且执法很严格,对于乱世其实有一定的约束力。当时人流传,只要得到刘繇兄弟,就像得到了龙与麒麟一样。其五,刘备手下的将军如,不能容人。尤其是关羽,平时很是高傲,看不起别人,以致别人在他手下做事很有压力。即使后来,投奔后,关羽还一直闹闹嚷嚷要与马超单挑。太史慈曾与刘备在一起单独生活过,太史慈是个的人,自然了解自己在他手下兵不能有太大的发展。 其六,刘备甘于现状,当时并没有想一统天下的豪情壮志。刘备是个比较满足的人,尽管他少有大志,小时候甚至发出要做的誓言,不过大多是玩话,当一代名将太史慈来到面前时,刘备并没有想着进一步的发展。一个小小的平原县长就足以让此公陶醉了。如果后期不是与争锋,被逼的无处可逃,很难看出这个人有什么大的野心。网络配图 第七,太史慈尽管英勇,当时并没有名气,连许邵都没有称赞过他。当时的人想要,要么需要别人的推荐,要么需要名家的赞美,要么得到军阀的刻意重用。太史慈是个儒将,切不喜欢虚名那一套,于是连刘备对他都有些轻视。不过,出水才见两腿泥。太史慈后来不俗的表现,尤其是在江东战场上跟着孙策,英雄相惜,一路乘风破浪高歌猛进深得当时军阀的青睐,就说曹操也对太史慈,给太史慈寄了一封书信,以箧封之,内无多物,而放了少量当归,寓意太史慈应当向其投诚,其见重如此。 免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。
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