Text
                    ПЛАВКИЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛИ
Медная проволока, залуженная оловом, является одной из наиболее часто применяе-
мых плавких вставок в предохранителях. Толщина проволоки, рассчитанной для данной
силы тока, зависит от конструкции предохранителя; в прилагаемой таблице даиы средние
величины. Номинальный ток, обозначенный иа предохранителе, является предельным
током, который может протекать неограниченно долгое время, ие вызывая расплавления
вставки. Тон, вызывающий быстрое ее расплавление, обычно н 1,5—2,0 раза больше номи-
нального.
Диаметр луженой
предохранителе,
медной
а
проволоки в
0,
5
213
0
15
508
0
30
,914
1
60
,42
100
2,03
A. F.
СВОЙСТВА ДИЭЛЕКТРИКОВ
Диэлектрическая постоянная э некоторого материала определяется как отношение
емкости плоского конденсатора с этим материалом в качестве диэлектрика к емкости
точно такого же по размерам конденсатора, пластины которого расположены в вакууме.
Принятый в настоящее время термин «диэлектрическая проницаемость» широко при-
меняется в электротехнических работах. Необходимо отметить, что е, как оно опреде-
ляется здесь, есть «относительная проницаемость».
При исследовании этого свойства в переменных электрических полях было най-
дено, что оно изменяется в зависимости от частоты поля и обычно ассоциируется с потерей
мощности в диэлектрике. Отсюда следует, что простая формула для электрического сме-
щения D.b электрическом поле ?
D = ?0 е Я
ие всегда адекватна: это смещение ие должно рассматриваться как строго одинаковое по
фазе с силой; оно отстает по фазе на некоторую величину о, которая вызывается потерями
мощности. Эти явления можно описать более просто уравнением
D = е0 (е- /в') Я = е0 « A - / tgS) E,
где е_у?' называется комплексной диэлектркческой постоянной, Ь называется углом
потерь и tg& — тангенсом угла потерь. Коэффициентом мощности, строго говоря, явля-
ется sin 8, но если Ь очень мало, как это обычно имеет место, то коэффициент мощности
без заметной ошибки можно считать равным tgfi. Необходимо отметить, что данное выше
простое определение для диэлектрической постоянной остается справедливым для дей-
ствительной части комплексной диэлектрической постоянной; поэтому эта величина при-
водится во всех случаях. Мнимая часть е' непосредственно ие указывается, так как экспе-
риментаторы предпочитают иметь дело с tg&. Произведение е на tg& дает е', и эту ве-
лнчииу нетрудно найти, если это необходимо.
Если электромагнитные волны распространяются в диэлектрике, то потеря энергии,
свкзанная с разностью фаз б, сказывается в постепенном уменьшении амплитуды воли
по мере их распространения; при расчетах вводится коэффициент поглощения Аволнсре^
дой, причем величина e~2lck является тем множителем, который определяет уменьшение
амплитуды иа расстоянии, равном длине электромагнитной волны в вакууме. Коэффициент
поглощения k и коэффициент преломления я можно объединить вместе, вводя комплексный
коэффициент преломления л— /А, аналогичный комплексной диэлектрической постоян-
ной s— ;е'; для немагнитных материалов (ц = 1) имеем
(в-/О =(*
в' = 2кп.
Диэлектрические постоянные пря очень высоких частотах часто определяются нз экспе-
риментальных значений коэффициента преломления и коэффициента поглощения при
помощи указанных уравнений. В завнсимости от частоты (или длины волны) свойства
среды могут изменяться, но ей п иногда остаются приближенно постоянными на протя-
женна большого интервала частот, причем иногда значения k оказываются ничтожно
малыми в значительном интервале частот, для которого материал оказывается прозрач
иым. При этих условиях вполне оправдывается уравиенне е = л2, но вместе с тем это
хорошо известное уравнение все же не является общим правилом.
100


ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПОСТОЯННАЯ (е) И ТАНГЕНС УГЛА ПОТЕРЬ (tg6) Температура 8 дана в °С, частота / в гц с множителями: к= 108, М= 10», G= 10*. Температурный коэффициент Обычные изоляционные материалы Значения параметров для различных образцов могут изменяться в зависимости от состана н пр.; поэтому приводимые в таблице числа следует рассматривать как прибли- женные. 3,5 2,8 2,6 80 40 15 12 6 6 7 5,5 1200 5,3 5,3 5 4 7,5 7,5 7,5 6,9 6,9 3,8 5 4 3 2 5 5 4 4,5 2,2 2,2 2,2 2.2 2,2 2,2 2,1 2,2 2,7 2,7 10* is в 300 2 90 3-8 15—30 1 30 20 2 70 80 160 50 4Q 30 7 100 90 80 17 13 2 .100 2000 800 200 50 600 2000 — 1 6 2,6 42 16 8 ] 1 1 4 Битум ' . . Янтарь » Керамнна Группа рутила » » . , Группа стеатита . фарфор ....'. » ..... Титанат бария . . Стекла Бороснликатное . Натровое Свинцовое » .... Плавленый кварц . Жидк ости Дифенил хлорированный Масло касторовое трансформаторное Парафин » Силикон 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 60 60 60 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 1 к 1 М 3000 М IM— 1G IM—1G 1М—ЮОМ 1М—ЮОМ IM—1G IM—1G 1М 1М 1М Ik 1М 1М 1М IM ЮМ юом 1к 1М Ik—100M 1к 1М ЮМ ЮОМ 1М ЮМ юом 1к Ik IM ЮМ 100М 1G 10G Ik Ik Ik 100M Высокая е, а=—80 Средняя е, а=40 Низкая е, а= +4—8 я=—2 Обычный Специальный а=+13 Мало щелочи Очень мало щелочи Пермитол, пираиол Класс В Обычный Медицинский 101
ТЯГОТЕНИЕ Универсальная постоянная тяготения G Согласно закону всемирного тяготения Ньютона сила притяжения, действующая между двумя массами Мх и ЛЬ на расстоянии d, равна GMiMs/dr. Постоянная G наиболее точно определяется посредством крутильных весов; лучшей величиной является величина, Данная Хейлем [10]: - ... = F,670 zfc см*/г-сек*. Абсолютная величина ускорения силы тяжести g [енннграде. Результаты этих измерений таковы (единица см/сек2) [12] Ленинград Кюнен н Фуртвенгрер .Хейль н Кук . . . . Кларк ¦.,..... Агалецкий н Егоров . 981,183 980,082 981,919 981,274 981,256 981,262 981,262 Последние три величины в колонке «Потсдам» были выведены из абсолютных иэмере- ¦ний и из относительных разностей. Международный союз геодезии н геофизики рекомендо- вал A957 г.) уменьшить результаты измерений ускорения силы тяжести, основанные на значении 981,274 для Потсдама, на величину 0,010-^0,012 см/секъ. Значение ускорения силы тяжести для Потсдама, g = 981,274 СМ/сек* Было сделано несколько сотен тысяч относительных измерений ускорения силы тяжести. Наиболее точным является измерение с помощью пружинного гравиметра, который .я благоприятных условиях дает точность более чем Ы0~~7. В 1930 г. Международный союз геодезии и геофизики принял для определения g в зависимости от географической широты места наблюдения н его высоты над уровнем ¦моря формулу g = 978,049 A ф 0,005 2884 sina <р — 0,0000059 sina 2<p) — 0,0003086 tf, где у обозначает широту н И — высоту в метрах. Изменения g в зависимости от tp, даваемые этой формулой, соответствуют эллипсои- ду, сплюснутость которого равна. 1/297. Для // = 0 эта формула дает величины g, при- веденные в нижеследующей таблице [13]. Все величины, даваемые формулой и таблицей, вычислены для значения g = 981,274 см/сек* в Потсдаме, поэтому они нуждаются в уменьшении иа 0,011, чтобы •соответствовать последним определениям (см. выше). Приведенная выше формула дает наиболее простой способ вычисления g в том месте, где оно ие было измерено непосредственно, Этот расчет почти всегда дает результаты с точ- ностью до 0,1, а иногда — до 0,05 см/сек*. Соответствие с наблюдением обычно ухудшается в результате применения поправок по топографическим данным. Если эти данные отно- ¦ сятся к проекциям на бесконечную горизонтальную плоскость, то величина поправки равняется 0,04191- 1СГ //р см/сек2, где р обозначает плотность в г/см3, а Н— высоту в метрах. Старые измерения g были собраны Борассом [14]. Более поздние данные можно най- тн у Аккерль [15]. Работы в Англии были обобщены Буллардом и Джолли и Куком [16J. ¦Результаты измерений на море даны Мейнешем и Юингом [17]. 24
Широта 0° 15° 30° 45° 60° 75° 90° 978,049 978,394 979,338 980,629 981,924 982,873 983,221 Широта 0° 15° 30° 45° 60° 75° ,- ,051 ,440 ,417 ,720 ,002') ,917 — 7° ,126 ,772 ,917 ,255 ,429 ,121 8° ,149 ,836 .0041) ,343 ,493 ,144 2° ,055 ,489 ,497 ,810 ,077 ,959 — 9" ,175 ,902 ,092 ,429 ,555 ,165 3° ,063 ,541 ,579 ,900 ,152 ,997 — 10° ,204 ,969 ,181 ,515 ,614 ,182 4° ,074 ,595 ,661 ,989 ,224 ,032 *) — 11° ,237 .0391) ,270 ,599 ,671 ,196 5° ,088 ,652 ,746 ,079') • ,294 ,065 — 12- ,272 ,111 ,359 ,682 ,725 207 6е 13° ,310 ,185 ,449 ,764 ,777 ,215 ,105 ,711 ,831 ,167 ,363 ,094 — 14' ,350 ,261 ,539 ,845 ,827 ,220 Целую часть числа следует увеличить на единицу. ФИЗИЧЕСКИЕ ПОСТОЯННЫЕ ЗЕМНОГО ШАРА Было установлено, что эллипсоид вращения, который наиболее приближается к уровню морской поверхности Земли, имеет следующие размеры [18]: Исследователь Бессель, 1841 . Клари, 1866 . .. » , 1880 . . Гелмерт, 1906 . Хайфорт, 1909 >) Джеффрей2) . . 6 377 397 8 206 8 249 8 200 8 388 8 099 6 356 079 6 584 6 515 6 818 6 912 6 631 (а — Ь)/а 1/299,2 1/295,0 1/293,5 1/298,3 1/297,0 1/B97,1 ±0,4) *) Принят Международным союзом геодезии и геофизики в 1924 г. как «Международный сфероид». ") См. [19]. Основные физические постоянные Земли Раднус сферы, по объему равной объему Земли, а Длина дуги 1/4 меридиана ¦ Длина дуги 1 /4 экватора Площадь земной поверхности Объем земли Масса земли, М . Средняя плотность Момент ннерцни, С С/Ма' - ¦ ¦ • Угловая скорость . 6371 км 10002,288 км 10019,148 км 5,101-10" см' 1,083-10" см3 5,976-10" г 5,517 г/см* 81.04-10" г-см' 0,3341 7,292 115-10—5 рад/сек 3473±4 км 5453 км 1,516-10" см' 0,1755-10" см' 1,88-10" г 10,72 г/см' 8,6-10» г-смг 0,380 25
Изменения свойств Земли в зависимости от глубины см. [20]- Глубина, км 33 100 200 500 1 000 1500 2000 2500 2 898 3500 4000 4500 5000 Плот- ность. г/см- 3,32 3,38 3,47 3,89 4,68 4,97 5,24 5,49 /5,68 19,4 10,2 10,8 11,2 11,5 Скорость '), кк/сек 8,18 8,18 8,29 9,65 11,42 12,12 12,79 13,39 13,64 8,10 8,90 9,51 9,97 10,44 Скорость !), км/сек 4,63 4,63 4,63 5,31 6,36 6,68 6,93 7,16 7,30 — — — — Модуль все- стороннего дия/см'.Ш' 1,27 1,29 1,36 2,15 3,59 4,37 5,22 6,06 6,51 6,2 8,1 9,7 11,1 12,6 Модуль сдвига. дин/см'ЛО" 0,71 0,72 0,74 1,10 1,89 2,21 2,51 2,82 . 3,03 — — — Давление. дцн/см'-Ю" 0,009 0,031 0,065 0,174 0,392 0,63 0,88 1,14 1,37 1,94 2,40 2,60 3,18 си/сек* 985 989 992 999 995 987 986 1004 1037 912 800 691 613 *) Этн числа определяют скорости распространения продольных и поперечных сей- смических волн. Суша: площадь 1,49-Ю9«ля B9,2% земной поверхности), Средняя высота , 840 м. Наибольшая высота 8840 м. Океан: плошадь 3,61-10а км* G0,8% земной поверхности), Объем 1,37-10» о», Средняя глубина 3 800 м. Наибольшая глубина 10 550 м, Атмосфера: масса * 5,27. Юа1 г, Е. С. В. АСТРОНОМИЧЕСКИЕ ПОСТОЯННЫЕ Между различными астрономическими постоянными существуют очень сложные взаимные связи, что вызывает необходимость выполнять большое количество кропотли- вых н длительных расчетов; поэтому сочли целесообразным для некоторых величин оста- новиться иа определенных «принятых» значениях и пользоваться ими при вычислениях, например, эфемерид и т. п.; правда, в процессе этой работы обнаружилось, что некоторые из этих значений могут быть улучшены. Такая система, принятая в настоящее время, не является вполне обоснованной, однако возможности ее улучшения не вполне ясны; в на- стоящее время вновь производится несколько важных перерасчетов, но, как выяснилось на конференции в Париже в 1950 г., время для общего пересмотра системы вычислений еще не наступило. В 1895 г, Ньюкомб всесторонне рассмотрел имеющиеся данные; последующие астрономические таблицы в общем не содержат каких-либо величин, применявшихся до этой даты. Прецессия. Долготы н прямые восхождения вычисляются по точке весеннего равно- денствия (пересечение небесного экватора и эклиптики); эта точка передвигается на запад вдоль эклиптики вследствве прецессионного движения земной оси, В результате этого наблюдается ежегодное возрастание долготы звезд, которое остается одинаковым для всех звезд н не изменяет нк широты. Поэтому прямые восхождения и склонение подвергаются влиянию в различной степени. В дополнение к этому имеется очень небольшое движение эклиптики в связи с планетными возмущениями, кЬторое вызывает подобное же, но зна- чительно меньшее постоянное уменьшение всех прямых восхождений, затрагивает широты и долготы в различной степени н оставляет склонения без изменений. Общей прецессией является сумма двух этих эффектов по долготе, вычисляемых для точки весеннего равно- денствия; она равна 50,2564" + 0,0222" ХТв год. (Вторым членом является небольшая норрекция за столетие; Т — время в юлианских веках, считая от 1900,0.) Полные пре- цессии прямых восхождений и склонений определяются соответственно равенствами m -\- nsina tan В и л" cos а, где для 1951,0 m = 3,07329 сел, п ==¦ 1,33617 сек нп = 20,0425" [ = A57«тс).Х л]. Нутация. Нутация объясняется движением небесного полюса по (грубо) эллиптиче- ской кривой вокруг его среднего положения, причем это среднее положение само испыты- вает постоянное движение в связи с прецессией. Основное эллиптическое движение имеет период 18,613 г., него амплитуда в направлении под прямым углом к.прецессионному дви- жению называется постоянной нутации; ее принятой величиной является 9,21",. что хорошо 26
соответствует всем наблюдениям; эта величина (вместе со второстепенными членами) отра- жает изменения наклона эклинтнки и называется также нутацией по наклону эклиптики. Члены, выражающие изменения величины прецессии, определяют нутацию по долготе. Постоянная нутации может быть теоретически отделена от других астрономических по- стоянных, но только в том случае, если сделаны определенные предположения о внутрен- нем строении Земли; таким образом, становится возможным использовать наблюдаемую величину нутации, чтобы делать выводы о внутреннем строении Земли (Джеффрис, 1950). Аберрация. Если средняя орбитальная скорость движения Земли вокруг Солнца рав- на ii, то постоянная аберрации равна 206 265 и/с секунд, где с обозначает скорость света в пустоте. Если постоянную аберрации обозначить через А, то видимое положение звезды смещено вследствие аберрации иа угол A sin 6 к той точке эклиптики, иоторая в этот момент является точкой «апекса» орбитального движения Землн, причем 6 служит угло- вым расстоянием звезды от точки апекса. Возможно, что теоретичесхая величина B0,487") является более надежной, чем наблюдаемая величина, поскольку здесь трудно избежать систематических ошибок. Принятой величиной является 20,47". Солнечный параллакс. Если я* обозначает солнечный параллакс в секундах, a R — экваториальный радиус Земли, то среднее расстояние Земли от Солнца равно 206 265 R/ тс". я" было определено несколькими независимыми методами: а) геометрическим 8,807" ± 0,002" — Хннкс 1909, 8,809" +0,005" —Спенсер Джонс н Хэлм, 1924, 8,790" ±0,001*—Спенсер Джонс, 1951; б) гравитационны» ¦ 8,799" + 0,001" — Нотебум, 1921, 8,805" + 0,005" —Спенсер Джонс, 1924. 8,8025" + 0,00764" —Гроиитч, 1934, 8,79835" +0,00039" —Рабе, 1950; в) нэ эффекта Доплера 8,804" + 0,004" — Хаф, 1912, 8,789" — Шауб, 1930 (скорость света в пустоте принята равной = 2,99793* 10" см/сек); г) из аберрации — результаты можно легко вывести, но, вероятно, лучше вывод проводить в обратном порядке, вычисляя среднее расстояние Земли от Солнца (см. выше); д) принятая величина 8,80" — Парижская конференция, 1900. Наклон эклиптики. Наклон эиватора Земли к плоскости ее орбиты может нзме» вяться более чем на 2 градуса в течение очень длительных периодов. Его средняя величи- на в настоящее время и степень изменения даются уравнением е = 23° 27' 8,26" — 46,85" Т, где 7" обозначает столетия, начиная с 1900 г.; однако действительное значение е в любое время подвергается небольшим колебаниям вследствие нутации по наклону энплиптнки. ЛУНА Расстояние. Среднее расстояние от Землн равно 384 403 км, максимальное и минималь- ное значение около 406 700 км н 356 400 км. Средний эксцентриситет равен 0,055 (со зна- чительными колебаниями). Средний наклон орбиты Луны к энлиптике равен 5° 8' 43" (колебания являются боль- шими). Линия точек пересечения орбит движется в западном направлении, описывая полную окружность в течение 18,613 г.; средний ианлон орбиты к небесному экватору, таким образом, меняется в течение этого же периода от 28°35' до 18°18\ Полнолуние осо- бенно хорошо наблюдается в те годы, когда эта величина достигает больших значений; последний максимум был в августе 1950 г. Вращение вокруг Земли. Средний сидерический месяц (период времени между воз- вращениями к тем же значениям прямого восхождения) равен 27,322 суток; средний сино- дический месяц (период времени между возвращениями Луны к одной и той же фазе) равен 29,531 суток; действительные значения периодов подвержены заметным колебаниям. В ращение вокруг оси. Луна вращается вокруг своей оси с почти постоянной скоростью; один раз в течение среднего звездного месяца ее ось приблнженно перпендикулярна к ее орбнте, поэтому Луна всегда обращена к Земле одной и той же стороной. Ось Луны пре- цессирует с той же скоростью, что н линия точек пересечения орбит (узлов). Ее действи- тельный наклон к эклиптике почти постоянен и равен 88°28/, и ее наклон н орбите благо- даря отношению между осью и лннией)узлов также почти постоянен н равен 83°19'. Та- ким образом, 6,7° лунного диска с каждой стороны среднего северного и южного края по- переменно открываются (если оин освещены) и скрываются наждый месяц. Далее, вслед- ствие наложения постоянного вращения вокруг оси и неравномерного движения вокруг Земли (эксцентричность и возмущения), что составляет в результате от 5 до 8°, попеременно открываются (если онн освещены) и скрываются каждый месяц части fia обеих сторонах 27
среднего восточного и западного края. Эти видимые покачивания называются либрациями Луны. Значения наклонов к энлиптике и к плоскости орбиты, кроме того, подвергаются влиянию «суточных либрации»; они достигают наибольшей величины, когда Луна близка к горизонту, и полный _ эффект тогда может достигать 1°. Радиус. Приближенно средний раднус Луны составляет 0,27249 земного или 1738,0 км; это значение принимается прн работах на меридианных кругах и при расче- тах затмений. Горы и долины на Луне (их вид сильно меняется вследствие либрации) вызывают отклонения внешнего контура Луны от окружности почти на 1/500 радиуса; прн предвычисленнях затмений применяется величина, меньшая указанного выше сред- него радиуса. Масса. Принятой величиной является 1/81,53 земной массы или 7,33-1026 г. Средняя плотность и ускорение силы тяжести на поверхности Луны, таким образом, равны 3,33 и 161,9 (СГС). У V СОЛНЦЕ И ПЛАНЕТЫ Все приводимые ниже значения длины, даваемые в км (за исключением размеров самой Земли), н все объемы, плотности и т, д., основанные иа них, приведены к величине 1,4950-108 км, принятой для астрономической единицы (среднего расстояния Земли от Солнца); эта величина получена из значения солнечного параллакса, 8,80", она будет изменяться обратно пропорционально изменению его значения. Для сплюснутости при- няты следующие величины: Земля— 1/297; Юпитер— 1/15,02; Сатурн— 1/9,48, Сплюснутости Урана и Нептуна должны быть больше, чем Земли, но они не наблюдались; поэтому радиусы этих планет не могут быть точно установлены. Массы планет,кроме Земли» включают массы всех их спутников, колец и т. д., и при вычислении плотностей и сил тяже- сти не было сделано никаких иных допущений. Отношения масс были утверждены; недавно Рабе дал новое определение «земных» масс планет, т. е. масс планет по .отношению к Зем- ле [21]; его величины отличаются на несколько тысячных от прежних н таиим образом уменьшаются возможные ошибки. Действительная величина силы тяжести на поверхности планет, если эллиптичность имеет заметную величину, будет изменяться в зависимости от широты н в некоторой степени в зависимости от внутреннего распределения масс; на нее также оказывает влияние центробежная сила. Периоды и средние расстояния планет от Солнца не полностью соответствуют третьему закону Кеплера в связи с возмущениями. Более подробные данные, в особенности о спутниках, см. в [22]. Средние элементы планет Солнечной системы A951,0) Название и символ Черкурий .... Зенера Земля ..!... Сатурн Уран ...... Нептун ..... Плутрн Название и свнвол Меркурий . . . • Зенера ..... Земля ...... VVapc Юпитер Сатурн Ураи ....'.. Нептун Плутон Сидерические периоды в тропических годах (Р) 0,240 852 0,615 210 1,000 039 1,880 888 11,862 23 29,457 72 84,01338 164,7933 248,4302 от Солнца астрономиче- 0,387 099 0,723 331 1,000000 1,523 688 5,202 803 9,538 843 19,181 990 30,057 671 39,517 74 10- кч 57,87 108,14 149,50 227,79 777,8 1426,1 2867,7 4494 5908 Эксцентриси- тет <е) 0,205 625 0,006 796 0.016730 0,093 360 0,048 421 0,055 713 0,047185 0,008 568 0,248 644 Наклон орбиты / 7 0 ' 13,8 3 23 38,9 — 0,0 — 1 51 0,0 1 18 21,1 2 29 25,0 0 46 22.8 1 46 28,4 17 8 38,4 Долгота восходя- щего узла (S) 47 45 1,5 76 14 19,2 49 10 46,7 99 57 12,3 113 13 44,0 73 45 1,2 131 14 26,1 109 38 0,2 Долгота перигелия1) (л или ш) 76 41 34,9 130 52 53,9 102 5 51,У) 335 9 25,1 13 31 59,5 92 5 17,1 169 51 54.6 44 11 43,9 223 10 30,2 !) Рассчитано по эклиптике, считая от узла. 3) Долгота солнца в перигелии = 1O2D5'51,7* -f 180° около 3—4 янв 28
Размеры и другие характеристики Солнца и планет Экваториальный полудиаметр Объем (Землям 1) Средняя плотность •) Период обращения вокруг осн Солнце . . Меркурий Венера Земля Марс Юпитер Сатурн Уран . . Нептун Плутон8) 959,63 3,34 8,41 4,68 98,5 83,3 34,3 30,7 s) 4,1 695,6 2,42 6,10 6,3784 3,39 71,4 60,4 24,9 22,3 3,0 1,3012-10' 0,0548 0,878 1,000 0,1506 1313 762 59,7 42,9 0,10 333 430 0,056 0,817 1,000 0,10778 318,354 95,222 14,580 17,264 0,93 х) Для среднего расстояния от Солнцэ. *) Система СГС; масса Земли принята = 5,976-10" г. 3) Каррингтон; действительная величина изменяется в зависимости от широты. ') Зона 1 (экваториальная); для зоны 11 9 час 55 мин 40,632 сек. •) Койпер, 1949. •) Радиус (Койпер, 1950) не соответствует предполагаемой массе. 1,414 5,6 5,15 5,516 3,94 1,338 0,690 1,35 2,22 E0) 27 471 381 876 979,75 373 2490 1041 940 1390 D000) 25,38 суток») 88 суток 225 суток час мин сек 23 56 04,091 24 37 22,654 9 50 30,003' 10 14 10 48 15 40 0 0 1 2 12 9 5 2 0 R. .-Г E. А.
TABLES OF PHYSICAL AND CHEMICAL CONSTANTS orioinai.lv compiles by G. W. KAYE O. B. E., M, A., D. Sc. F. R. S. AND Т. Н. LABY M. A., Sc. D.h F. R. S. NOW PREPARED UNDER THE DIRECTION OF AN EDITORIAL COMMITTEE LONGMANS, GREEN A CO LONDON. NEW YORK. TORONTO
СПОСООО Tt-ГО Cp —. O*o"o"o" o"oq~o" ssss — 000 o" o" o" o" 2 S3 8 о о о" о" о о О о о" о" о о , ^n ГО ^* ^Л to 1*^ ОО &Ь ^^ ^^ СМ гО ^* ^Л ^О 1*^ ОО С^ ' ' '—i CM QQ ' ' СО " " cji еч см — -н i~~ со го соф ¦* сч сч ю — юсч , 1~~ СЧ О — Th CO Th-н СО СО 1О З1 ГО СМ ГО—« ^ со | | | | III OO СО 1Л ^* со CN i—i i—i'—" О О О О О О О СО i—i О ' о"о" оо"о"о"р о"оооо о о" о — о"о — О О ООООО ООООО ООО —ООО ^* L^ *гК С^ СО сЛ СМ 1*^ ГО ^^ СО СО 1Л СО —"о" о" о"о"о"о"о" о"о"о"оо" о"о о оооо" О — coco CO S ОО — |-~ cOOOOCDTh СО CN СЧ (ОФСЧс^ — —Г о" о" о" о" о" о" о" о" о" о" о" о" -о"о"о" оооо* — —"о о" о"оо"о~о~ о"о"о"о"о" о"о"о" о"о"о о" —Г—о"о" оо"о"оо о"о"о*о*о" о"о"о" о"о"о"о" |1|| С?1 Й5 О t^ Ю ¦* со СЧ — — — ОООО ООО ОО Th — Q —Г—— о"о" оо"оо"о" о"о"о"о"о" о"оо оооо" ОО Oi Qi ^* СО ^^ ^^ СО СО 1Л Г^ С^ ^^ ^* СО СО ^h *j* LO СО С ^О О СЧ С7> О со СО'ГО О ОО СО Ю со со СЧ '—" 1" ^ ^ ^ « | | | | ОО СО Ф I*-- 1Л со со СЧ i—i i—i '—I О О О О О О О Ч ОО Th '—" О ¦ii. — -чооо ооооо ооооо о о" о" "i1 о о о о4 *: * ^ _Г—о'о'о" о~о"о"о"о" о"ооо"о"" о"о"о" °оооо" ^ СО СМ *^^ L^ СЧ СО ^* СО ^^ l^ СЧ 0^ l^>i J^5 ^* со CN СЧ ' I V ^^ *  СТ> СЧ К | | | 1Л t^, СЧ ОО {О ^ СО СЧ СЧ i—i i—i О О О О О О О О 5! ^ "^ О О ? сч —Г-Го"оо оо"о*о"о" о"оо"оо" оо"о" So'ooo' *й ^ ? к O)Q>c4irti^Th— 501^счо— Tha>mw н Th СЧ СЧ О г^- СМ СЧ 'rh ОО ^^ i—• CO СО Ю ^ со СЧ i—i i—i ^" ta | | | ^ ^о ,—| ^ to ^ со СЧ '—" i—i ¦—' О О О О О О О О я * сч — —"о"о"о о"о"о*о"о" о"оо"о"о" о"о"о" ^ оо"оо" н Q О со со СО О oS CN f^ со О С^* CD *^ ГО СЧ СЧ ¦—' i—¦ ^ Ф "^ ^ "^-i и | [ | СО Ю О f*- Ю СО ^Ч СЧ '—' '—I '—" О О О О О ООО У CD CO О О в . сч ——"о"о"о" о"о"о"оо" о"о"о"о~о" о"оо" ¦ о~о"о"о" q I | lO ^^ Cv С^ L* Ч* ГО CN CN ^^ ^^ ^^> <^"i i^^ <^S <^"i <^"i i^^ i^^ i^^ q 1Л со ^Э ^^ С го"сч" —о" о" о" о" о"о"о"оо" о"о"оо"о" о" о" о" ^ о о о" о" CO-^^TfffiCM— COI^SSocO СО^соСЧСЧ — -ч^1 COtjin i | I СЧ Cji СЧ CO Ю ^* со СЧ ¦—' i—i i—i с5 О О О О О О О О ^ ^ О О со— — О О О О ООООО ООООО ООО ОООо" | | tjj ^*ч ' • [~^ l^ СО СЧ ¦ CN ^^ ¦—* ^ii* <^^ <^^ <^S i^^ <^"i i^^ i^^ !>—ч г*^ ^i C4^ i^^ с~2 сч-н -ноооо" ооооо ооооо ооо ' о"о о" о" fcw О ОО О ОО ОО 1Л ОО 1Л Ю t* ¦—' СО СО О ОО ^~F^~CO~0~ Iff ОО f^ СЧ СЧ СО '—I СЧ f*- СЧ CTJ 1^-- Ю "^ СО CN СЧ —< '—" i—¦ О иЪ Ф ^ »—i I ItO^l1 О^СО-^СОСЧ — ^^ О О О ООООО ООО СО — ОО СЧ-н ООООО ООООО ООООО ООО ОО о" О* I Ю ¦—' СЧ ^^ 1Л СО СЧ <—I '—I '—I О О О О О О О О О О О СЧ '—" О О ¦*1<СЧ-н ООООО ООООО ООООО ООО ОООО С?1 0Q " СО ОО CTJ 1Л Ю С^ i—i СО СО О ОО СО 1Л 1С" О СО CQ 1Л СО СЧ f^ СО ^О СО СО СЭ ^^ 1Л ^ СО CN СЧ ¦—' i—¦ i—¦ О О О i—i СЧ СЧ О сч со — о ооооо оо о"о о" ооооо ооо" оооо СО СО СЧ ОО 1О ОО СЧ CTJ СО »П ^ СО СЧ '—I ¦—' ¦—' О О О О СЭ -^ Ж i—i ср СО Ю ¦—' СО ГО tN '—I I—«О ОООО О О О О О О О О О i—i О О О ОСЧ-нО ООООО ООООО ООООО ООО ОООО со СО 1Л СО О Ю СЧ С?1 f^ СО ^ со со СЧ СЧ СЧ О О> СЧ сч со ю со ^^ ¦—' *^*i ^^i ^^i <^^ ^> t^~i ^^i i^^ ^> i^^ ^^i i^~i ^^i ^^i f, ^ ^^i I ^ ^^i с 1 с5 ю — оо ооооо ооооо ооооо ооо оооо -нСЧСО-*!1 VOtDI^COCJl О-нСЧсОЧ" ЮСО|^.0ОО1 О-нСЧ СООСОСЧ 30
Если S обозначает средний синодический период (промежуток времени между двумя одинаковыми положениями планеты относительно Солнца), To:-g — \р~ 1 ¦ (Действитель- ные значения зтнх промежутков зависят от эксцентриситетов и могут значительно от- клоняться от S.) ПОПРАВКА НА КАПИЛЛЯРНУЮ ДЕПРЕССИЮ РТУТИ Капиллярные силы в ртути стремятсн уменьшить высоту ртутного столбика на вели- чину С, называемую капиллярной депрессией; эта поправка зависит от диаметра ртутного столба D, поверхностного натяжения о ртути н угла смачивания 9 ртутн и стекла. Поверх- ностное натяженке ртутна может лежать между 500 дин/см (исключительная чистота ртути) и 400 дин/см (легкое загрязнение ртути), а угол б может измениться в широких пределах, Трудно поддаются измерению величины о и 9, но в данной трубке онн обусловливаются высотой мениска Л, которая измеряется от его вершины до плоскости его соприкосновения со стеклянными стенками трубки. Поэтому удобнее определять С, принимая во внимание значения D н h. В основе прилагаемой таблицы лежат работы Башфорта и Адамса, для D от 1 до 10 мм [24], и Блайсделла, для Dot 10 до 22 мм [25]; значения а и Л указываются. Плотность ртути принята равной 13,546 г/см3 прн 20° С. Нормальное ускорение силы тяжести равно 980,665 см/сек2. Для D = 30 и 40 мм С приближенно равно соответственно 0,01 и 0,0001 мм. Примечание. В нормальных ртутных барометрах исключение поправки на капиллярную депрессию ртути предусмотрено самой конструкцией. Для U-образны* трубок с одинаковым диаметром в обоих коленах допускаетя, что эта поправка имеет одинаковую величину в том н другом колене. ПОПРАВКИ К ПОКАЗАНИЯМ РТУТНОГО БАРОМЕТРА В показания ртутного барометра с миллиметровой шкалой вводятся поправки для того, чтобы атмосферные давления, непосредственно отсчитанные по шкале барометра, привести к 0° С и к нормальному значению ускорения силы тяжести g = 980,665 см/сек1. Давления в дин/см* определяются выражением Л0Ро?л> где Ло обозначает показание баро- метра с указанными поправками, выраженное в см, ро— плотность ртутн в г/см3 при Сг С и gn = 980,665 см/сек*. Рекомендуется применять миллибар (лб) = 1000 дин/см'. Новей- шке (после 1954 г.) миллнбариые барометры градуируются при тех же условиях, что н миллиметровые барометры. Приведение показаний барометра Фортеиа к 0°С Показание барометра фортена с латунной шкалой, приведенное к 0° С, определяется формулой fi-(P-°)O где h/— показание барометра прн температуре наблюдения 1° С, fJ = 0,0001818 град '— коэффициент объемного расширения ртути, а = 0,0000184 град~1 —- коэффициент ля- нейнрго расширения латуни. Поправка к показаниям барометров с неподвижной чашечкой илн барометров типа Кью требует дополнительного члена, зависящего от объемного рас- ширения ртути в барометре. Этот член, не зависящий от показания барометра, может достигать прн 20° С величины 0,1 илн 0,2 мм Hg. Если отсчеты производятся в мм, то поправка берется в мм; аналогично поступают и в случае отсчета давления в мб. Приведение показаний барометра к нормальному значению ускорения силы тяжести Приведенное показание hn определяется формулой
ратура етра, 700 Поправка 710 | 720 ДЛЯ при не по | 730 еденяя средств 740 показаний баро иный отсчет по 750 [ 7 метра Фортен барометру э0 770 акО'С; 780 790 1 000 0,23 0,46 0,67 0,91 1,14 1,37 1,60 1,82 2,05 2,28 2,51 2,73 2,96 3,19 3,41 3,64 3,87 0,23 0,46 0,70 0,93 1,16 1,39 1,62 1,85 2,08 2,31 2,54 2,77 3,00 3,23 3,46 3,69' 3,92 0,24 0,47 0,70 0,94 1,17 1,41 1,64 1,88 2,11 2,34 2,58 2,81 3,04 3,28 3,51 3,74 3,98 0,24 0,48 0,71 0,95 1,19 1,43 1,67 1,90 2,14 2,38 2,61 2,85 3,09 3,32 3,56 3,80 4,03 0,24 0,48 0,72 0,97 1,21 1,45 1,69 1,93 ' 2,17 2,41 2,65 2,89 3,13 3,37 3,61 3,85 4,09 0,25 0,49 0,73 0,98 1 ,22 1,47 1,71 1,95 2,20 2,44 2,69 2,93 3,17 3,41 3,66 3,90 4,14 0,25 0,50 0,74 0,99 1,24 1,49 1,73 1,98 2,23 2,47 2,72 2,97 3,21 3,46 3,71 3,95 4,20 0,25 0,50 0,75 1,00 1,26 1,51 1,76 2,01 2,26 2,51 2,76 3,01 3,26 3,51 3,75 4,00 4,25 0,26 0,51 0,76 1,02 1,27 1,53 1,78 2,03 2,29 2,54 2,79 3,05 3,30 3,55 3,80 4.06 4,31 0,26 0,52 0,77 1,03 1,29 1,55 1,80 2,06 2,32 2,57 2,83 3,08 3,34 3,60 3,85 4,11 4,36 0,33 0,65 0,98 1,31 1,63 1,96 2,28 2,61 2,93 3,26 3,58 3,90 4,23 4,55 4,88 5,20 5,52 Широта 1ЛГ нли SH, 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 70 80 90 700 —1,88 1,85 1,77 1,63 1,45 1,22 0,96 0,67 0,36 —0,04 +0,28 0,60 0,89 1,38 1,70 + 1,81 По 720 —1,93 1,90 1,82 1,68 1.49 1,26 0,99 0,69 0,37 —0,04 +0,29 0,61 0,91 1,42 1,75 +1,87 „равка для г„ отсчет пс 740 —1,99 1,% 1,87 1,72 1,53 1,29 1,01 0,70 0,38 —0,04 +0,30 0,63 0,94 1,46 1,80 + 1,92 барометру 760 —2,04 2,01 1,92 1,77 1,57 1,33 1,04 0,72 0,39 —0,04 +0,31 0,65 0,96 1,50 1,85 +1,97 /сек- 780 —2,09 2,06 1,97 1,82 1,61 1,36 1,07 0,74 0,40 —0,04 +0,32 . 0,66 0,99 1,54 1,90 +2,02 1 000 —2,69 2,64 2,52 2,33 2,07 1,74 1,37 0,95 0,51 —0,05 +0,41 0,85 1,-27 1,97 2,43 +2,59 Если отсчеты производятся в мм, то и поправка беретск в мм; аналогично поступают я в случае отсчета в мб. Поправки к показаниям барометра для небольших разностей высот над уровнем моря Ртутный барометр измеряет атмосферное давление на том уровне, где находится его яя поверхность ртути. Если точка, в которой требуется установить давление, на- ся на ином вертикальном уровне (например на другом этаже з) нижняя поверхность ртути. Если точка, в которой требуется установить давление, на- ходится на ином вертикальном уровне (например, на другом этаже здання), то можно оценить гидростатический эффект соответствующей вертикальной колонны воздуха. На уровне моря давление падает приближенно на 0,9 мм Kg при увеличении высоты иа 10 м. Более точная поправка имеет вид — (Яр„/13,6)-10э мм Hg, где рв (г/сжэ) обозначает плот- ность окружающего воздуха (см. стр. 147) иН(л) — высоту точки наблюдения над нуле- вой точкой барометра на прежнем уровне. Это выражение дает поправку с точностью 001 мм Hg приближенно до Я = 30 м 32
СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ ДАВЛЕНИЕМ, ТЕМПЕРАТУРОЙ, ПЛОТНОСТЬЮ ВОЗДУХА И ВЫСОТОЙ НАД УРОВНЕМ МОРЯ Высоту над уровнем морн некоторой точки можно выразить как функцию давления, температуры, влажностн н ускорения силы тяжести в соответствующей воздушной колон- не. Обычно большая часть этих переменных величин при непосредственных измерениях давления в любом qacTHOM случае остается неизвестной; вследствие этого оказалось необ- ходимым ввести некоторые средние величины. Приведенная ниже таблица содержит пара- метры нормальной атмосферы, установленной Международной Оргакизацией Граждан- ской Авиации (МОГА); эта атмосфера принята как международная норма для самолетов. Она является попыткой установить средние атмосферные условия для умеренных Широт, Стандартная атмосфера (МОГА). При вычислении ее параметров были сделаны следующие предположения: воздух рассматривается как идеальный газ, считается сухим и имеющим постокнный (определенный) состав; давление Ро н температура на уровне моря (нулевая высота) считаются равными соответственно нормальному атмосферному давле- нию 1 013 250 дин/см3 и постоянной температуре 15° С B88,15° К); в тропосфере, ниже н выше нулевой высоты изменение температуры с высотой dT/dH = —0,0065 С на метр (980,665 &Я =* g- dZ, где g — ускорение (в см/сек2), обусловленное силой тяжести на высоте Z м); в стратосфере, которая начинается на высоте 11 000 метров, температура постоянна (Г =—56,50° С). В соответствии с этим в тропосфере: р9= 0,001 2250г/сж3; P/P0 = (l— 0,O065tf/288,15M-256l;p/Po=(l-0,0065tf/288,15L-2561. а в стратосфере: lg B26,32/Р) .=* 0,684 8317 (Я—11 000) Ю~4, lg(p/po) = — 0,527 139— 0,684 831 7 (Я— И 000) 10~4, где Р н р — давление (в мб) и плотность (в г/см*) на высоте Н геопотенцнальных метров !). Для практических целей вместо значения высоты в геопотенцнальных мет- рах может быть взято значение высоты в обычных метрах [26]- Высота над уров- нем моря, м —250 0 +250 500 750 1 ода 1 250 1500 1750 2000 2 250 2 500 2 750 3 000 3 250 3 500 3 750 4 000 4 250 4 500 4 750 1 043,65 1013,25 983,58 954,61 926,34 898,74 871,82 845,56 819,94 794,95 770,58 746,82 723,66 701,08 679,08 657,64 636,75 616,40 596,58 577,28 558,49 Плот- s/ch'- 10" 1,254 7 1,2250 1,1959 1,167 3 1,1392 1,1117 1,084 6 1,058 1 1,032 0 1,006 5 0,98145 0,956 87 0,932 77 0,909 13 0,885 96 0,863 24 0,840 97 0,819 14 0,797 74 0,776 78 0,756 24 Темпера- тура, °С 16,625 15,0 13,375 11,750 10,125 8,500 6,875 5,250 3,625 2,000 0,375 — 1,250 — 2,875 — 4,500 — 6,125 — 7,750 — 9,375 — 11,000 —12,625 —14,250 —15,875 Высота над урон- моря, м 5 000 5 500 6 000 6 500 7000 7 500 8 000 8 500 9000 9 500 10000 11000 12 000 13 000 14 000 15000 16 000 17 000 18 000 19 000 20 000 Давле- ние, мб 540,20 505,07 471,81 440,35 410,61 381,51 356,00 330,99 307,42 285,23 264,36 226,32 193,30 165,10 141,02 120,45 102,87 87,867 75,048 64,100 54,749 Плот- ность, • /ои'-.Ю1 0,736 12 0,697 11 0,659 70 0,623 85 0,589 50 0,556 63 0,525 17 0,495 09 0,466 35 0,438 90 0,41271 0,363 92 0,31083 0,265 48 0,226 75 0,193 67 0,16542 0,141 29 0,120 68 0,103 07 0,088 035 Темпе- ратура. *С —17,500 —20,750 —24.0Ю —27,250 —30,500 —33,750 —37,000 —40,250 —43,500 —46,750 —50,000 —56,500 —56,500 —56.500 —56,500 —56,500 —56,500 —56,500 —56,500 —56,500 —56,500 F. Н. В. х) В метеорологии единицей потенциала в поле земного тяготения служнл динамиче- ский метр, соответствующий работе 10е эрг/г; при вертикальном поднятии 1 г на высоту 1 м под широтой 45° на уровне моря затрачивается работа, приближенно равнан 0,9806 дина- мического метра. С 1949 г. был введен в метеорологки более удобный для вычислений геопо- тенциальный метр, равный 0,9806 прежнего динамического метра: сохраняя по-прежнему значение единицы потенциала, геопотенциальный метр очень близко отвечает разности высот, равной 1 м. При перемещении по земной поверхности (на уровне моря) от экватора до полюса эта разность высот изменяется от 1,0020 м до 0,9967 м. (Прим. ред.) 2 Дж. Кэй, Т. Лзби 33
ОБЪЕМНОЕ КАЛИБРОВАНИЕ СОСУДОВ ВОДОЙ ИЛИ РТУТЬЮ Объем сосуда прк температуре t определяется формулой Vf = Wf. Здесь W обозна- чает вес в граммах воды илн ртути, наполняющих,сосуд при t\ взвешивание производится прн помощи латунного разновеса в воздухе при той же температуре и приводится к давле- нию 760 мм Hg, 0° С н нормальному значению ускорения силы тяжести 980,665 см/сек*, а / обозначает множитель, который зависит от плотностей жидкостей к учитывает поправку иа потерю веса тела в воздухе. В таблице приведены значения /. Таблицы плотности воды и ртути даны на стр. 37. Температура жидкости Ртуть Температура жидкости. Ртуть Температура жидкости, Ртуть t°C . t°C . t°C 10 1 00137 0,073683 1 0 1 0 1 0 11 ,00146 ,073697 16 ,00210 073764 2, 00304 073831 1 0 1 0 ! 0 12 00156 073710 17 00227 073777 22 00326 073844 1 с 1 0 1 13 00168 ,073724 18 00245 073790 23 nm4Q 0,073857 1 1 1 0 1 0 14 00181 ,073737 19 ,00263 ,073804 24 00373 ,073871 0 ! 0 0 15 00195 073750 20 00283 073817 25 073884 Если взвешивание сосуда с водой в воздухе проксходит при давлениях, отличных от 760 мм Hg, то необходима дополнительная поправка. В этом случае величину / (для воды) следует увеличить (-J-) или уменьшить (—) на числа, данные в таблице Давление, мм Hg Поправка для f (вода), 10~5 . • . 730 —4 740 —3 750 1 770 ¦ I 780 +3 790 4-4 При калибровании ртутью не требуется никакой дополнительной поправки. Прк- веденнан выше таблица дает объем сосуда при температуре взвешивания (t). Прн другой температуре V его объем равен Vr = Vt {l+«(*'—/)}, где а обозначает коэффициент объемного расширения материала сосуда. Пример. Пусть вес воды, наполняющей сосуд при 10° С, в воздухе прн 10° С и дав- лении 780 мм Hg оказался равным 100,00 г, Объем этого сосуда прн 10° С равен 100,00A,00137 + 0,00003) = 100, 14 мл. Тот же сосуд, если он сделан нз стекла (а принимается равным 0,000030) при 20"С будет иметь объем 100,14A ¦$¦ 0.006030B0—10)} = 100,17 мл. С. W. W. ПОПРАВКА НА ПОТЕРЮ ВЕСА ТЕЛА В ВОЗДУХЕ Если Р обозначает вес Тела с плотностью р, полученный при взвешивании в воздухе при помощи стандартных разновесок с плотностью pw, то вес тела в пустоте равен где р обозначает плотность воздуха; таким образом, поправка на потерю веса тела в воздухе определяетсн величиной На практике наборы разновесок, не исключая и мелких, проверяются с помощью взвешивания в воздухе стандартными разновесками, имеющими плотность, равную округ- ленному значению, которое отвечает наиболее тяжелым разновескам в наборе, например 8,4 г/мл для хромо-никелевых сплавов или латуин, 8,0 г/мл для Нержавеюще^ стали. По- терю веса в воздухе любой группы разновесок нз такого набора следует вычнслять, прн- инная это значение длн рраз. В этом предположении составлена прилагаемая таблица поправок; при нх вычислении р0 принята равной 0,0012 г/мл. При других плотностях воздуха поправки изменяются пропорционально в соответствии с плотностью йоздуха. 34
Плотность вхвеши- тела р. 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Попра Рраз (В.4 в/МЛ) +2 + 1 +0 +0 +0 ,26 ,06 ,657 ,457 ,337 эка при Рраз [8,0 г/мл; +2 + 1 +0 +0 +0 ,25 ,05 ,650 ,450 ,330 Плотность вэвеши- ла р. г/мл 3 4 6 8 8 0 0 0 0 4 Поправка при взвешивании Рраэ (8,4 г/мл) +0,257 +0,157 +0,0571 +0,00714 нуль Рраз (8,0 г/мл) +0,250 +0,150 0,0500 нуль —0,00714 ПЛОТ! .'/ 10 12 15 20 22 ость ил 0 5 0 0 0 Поправка при Рраа (8.4 г/мл) —0,0229 -0,0469 —0,0629 —0,0829 —О.ОШ р [3.0 -0 —0 —0 раз г/мл) ОЗОО 0540 07ОО 0900 09555 Если требуется бблыиая точность, необходимо принять во внимание возможные от- клонения плотности воздуха от округленной величины 0,0012 г/мл. Р. Н. В. ПРИВЕДЕНИЕ ОБЪЕМА ГАЗА К НОРМАЛЬНЫМ УСЛОВИЯМ Объем газа при нормальных условиях @° С и 760 мм Hg @° С, gn = 980,665 см/сек2)) равняется VP/{760(l +a/)J, где Vat обозначают объем и температуру газа при изме- рениях, Р — давление при измерениях ъ мм Hg и а — коэффициент кубического расшире- ния данного газа при постоянном давлении. Для «постоянных» газов *) о приближенно равно 0,00367±0.000 01. Значении коэф- фициентов расширения других газов см. стр. 63. Если требуетсн найти объем сухого газа при нормальных условиях, то V к Р измеря- юте я для газа, содержащего водяной пар; давление последнего е также определяют в mmHj*; в этом случае Р в приведенном выше выражении следует заменить величиной (Р — е) Р. Н. В ПОПРАВКИ ПРИ ИЗМЕРЕНИЯХ ПЛОТНОСТЕЙ И УДЕЛЬНЫХ ВЕСОВ Плотность твердых тел нли жидкостей обычно определяют, измеряя вес (в воздухе) данного тела, взятого в определенном объеме, н вес (также в воздухе) воды, взятой в таком же объеме; объем воды, равный объему тела, получают в случае твердых тел, пркменяя гядростатичесхое взвешивание, а в случае жидких тел, пользуясь одним н тем же сосудом (колбой нли пикнометром). Если не вводить поправок на отклонение плотности. водь! от значения единица или на потерю веса тела в воздухе, то отношение г результатов таких двух взвешиваний еще не даст точного значения плотности тела, которое опреде- ляется выражением r (pw — pa) -f- Pa» гДе Pw обозначает плотность воды при температуре взвешивании (см. стр. Ъ7), а ра — плотность воздуха (см. стр. 147). Величина, которая приводит значение плотности к 20° С и 760 мм Hg давления, составляет приближенно 1/350 часть плотности. Для температур н давлений, лежащих соответственно в пределах от 12 до 25° С и от 730 до 780 мм Hg, поправки не будут превышать 1/400 части плотности. Для удельного веса а) отношение г обычно определяется, как удельный вес данного тела в воздухе. Более точное значение удельного веса, т. е. удельный вес в пустоте, равен a Две приведенные выше формулы дают возможность определять плотность н удельный вес с точностью до 5 • 10 . F. A. G. Ареометры 3) На шкалах ареометров для измерения плотностей обычно даны значении плотности в г/мл при 20 или 15° С, поэтому их показания следует отсчитывать соответственно пои 20 или 15° С. На шкалах английских ареометров для измерения удельных весов обычно дается удельный вес, прн 60° F по отношению к воде также при 60° F (S 60/60° F), поэтому их по- казания следует отсчитывать прн 60° F. Ареометр Твэдделла показывает (S 60/60° F — 1) 200, если показания отечнтываются прн 60° F. Ареометры Сайкса имеют произвольную шкалу, на которой Г Сайкса в среднем при- ближенно соответствует 0,002 г/мл, а 100° Сайкса соответствуют плотности воды, 1) Термин «постоянные газы», широко распространенный в прошлом столетии для обо- значения газов, которые долгое время не удавалось получить в жидком состоянии, иногда применяется и в настоящее время длн группы газов с очень ннзкнмн критическими темпе- ратурами. (Прим. ред.) 3) См. примечание к стр. 15. (Прим. ред.) *) Более подробные данные относительно ареометров и ареометрических шкал мож- но найти в книге «Краткий физико-технический справочник», т. I, Фнзматгиэ, 1960, стр. 316. (Прим, ред.) 35 2е
ПРИБЛИЖЕННЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ЧАСТО ВСТРЕЧАЮЩИХСЯ МАТЕРИАЛОВ (« г/мл) е/м Агат Алебастр Алмаз Асбест Асфальт Ацетон Бензин . . .' Бура Вар Вода морская ......... Воск (лабораторный) » (пчелиный) Глицерин . Гранит Графит Дерево (сулое:): Бакаут Бальза (пробковое) Бамбук .... Бук Дуб Кедр Красное дерево Самшит Сосна (белая) . , Тиковое дерево Черное дерево ¦ Желатин Железо кремнистое ... » сварочное ...... Зола (древесная) Золото B2 карата) » (9 каратов) .... Карбид вольфрама F% СО) » вольфрама A2% СО) . Кварц кристаллический , . . . » плавленый полупрозрачны: » » прозрачный . Кварцевый песок (чистый) . . Керамот . Керосин , . Каолнн . . Корунд Кость » слоновая ....... Ксилол , Лед Масло животное . » касторовое » льняное » оливковое » парафиновое Микалекс Молоко Мрамор Наждак Нефть Парафин Песок (сухой) Пластмассы 2,6 1,8 3,5 2,4 1,4 0,8 0,7 1,7 1,0 1,03 1,0 0,95 1,3 2,7 2,3 1,3 ' 0,2 0,4 0,75 0,7 0.55 0,8 1,0 0,5 0,85 1,2 1,3 6,9 7,8 0,75 17,5 11,3 15,0 14,2 2,6 2,1 2,2 2,6 1,6 0,8 2,6 4,0 1,9 1,8 0,85 0,92 0,9 0,95 0,95 0,9 0,8 2,4 1,03 2,7 4,0 0,8 0,9 1,6 см. стр. 186 Пробка Сало Серебро Скипидар ¦ . Слюда . Смола (камедь) » черная Спирт денатурированный , . . . » этиловый Сталь мягкая » углеродистая (<1% С) . . Стекло Сургуч Сплавы: Альнн Альнико . . Баббит (80% Sn) Бронза алюминиевая (8% Al) . » фосфористая .... Дюралюминий Железо нержавеющее A2% Сг) Зеркальная бронза Инвар . . . Инконель . . Константан Кронит , Латунь F0/40) » G0/30) Ло-Экс Магналий Мазак (№2) Манганин Медь бериллиевая ....,, Монель Мю-металл Нейзильбер Никель-серебро Никель-хром Нимоних Пермаллой Платина-иридий (90/Ю) . . . . Припой мягкий G0%SnF 30%Pb) Сплаве Y» Супермаллой .... Пушечный металл ...... Элннвар Тиокол Уголь (антрацит) .,,..., > (битуминозный) » (древесный) » (ретортный) . , Уайт-спирт Фарфор Чугун Шифер Эбонит , Янтарь , . . 0,25 0,9 10,3 0,85 2,8 1,1 1,1 0,8 0,8 7,9 7,8 см. стр. 88 1,8 6,9 7,1 7,3 7,7 8,9 2,8 7,7 8,4 8.0 8,5 8,9 8,1 8,4 8,5 2,7 2,6 6,7 8,5 8,2 8,8 8,8 8,4 ' 8,8 8,4 8,2 8,6 21,5 8,3 2,8 8,9 8,2 8,1 1,4 1,6 1,4 0,4 1,9 0,85 2,3 7,0 2,8 1,2 1,1 36 F. Н. В.
В ареометрах Боме для перехода от делений их шкалы к значениям удельного веса служат различные условные формулы. Температурные поправки. Если для измерения плотности или удельного веса служит стеклянный ареометр, выверенный прн t° С, а исследуемая жидкость имееттемпературу 6, то для получения ее плотности илк удельного веса при t надо из показания ареометра R вычесть величину R X 0,000030 X F— /). Влияния поверхностного натяжения. Поверхностное натяжение водных растворов часто может значительно уменьшаться (иа 20 дин/см и более) в результате загрязнения их поверхностей. Изменение показания ареометров в связи с изменением поверхностного натяжения на +1 дин/см равняется — 0,004/ntd, где п — плотность нли удельный аес, / (мм) — отсчет по шкале, соответствующий изменению плотности нли удельного веса на 0,01; й{мм) — диаметр трубки ареометра. Р. Н. В. ПЛОТНОСТЬ ВОДЫ (г/мл) Чистая, свободная от воздуха вода при давлении 1 <хтм. Темпера- тура, -с 0 20 40 60 80 100 0 Г ( ( С 0 ,99987 ,99823 ,99225 ,9832 ,9718 0,9584 0 С ( ( ( 2 ,99997 ,99780 ,99147 ,9822 ,9706 — 1 С С 4 ,00000 ,!№зз ,9907 0,9811 С ,9693 — 0 6 ,99997 0,99681 С С с 9898 ,9801 ,9680 — 0 (, Г С ( 8 ,99988 ,99626 ,9890 ,9789 ,9667 — 0 0 ( с 10 ,99973 0 ,99568 0 12 99953 ,!)95М ,9881 0,9872 ,9778 С 0,9653 — С ,9767 964A — 0 : : [4 ,99927 ,99440 ,9862 3,9755 [ ,9626 — 16 0,99897 D,99372 0,9853 0,9743 0,9612 — 16 0,99862 5,99300 5,9,843 3,9731 3,9598 Значения до 42° С см. [27]; выше 42° С— [28]. Температура (tm в ° С), при которой вода кмеет максимальную плотность при различ- ных давлениях р (в атм), определяется формулой tm = 3,98- 0,0225 (р—1). Плотность тяжелой воды равна 1,10595"г/жл прн 10° С и 1,10530 г/мл прн 20° С [29.1. С. W. W." ПЛОТНОСТЬ РТУТИ (г/мл) При давлении в 1 атм плотность при 20° С = 13,545 89 г/см3 [30]. Тепловое расши- рение отвечает формуле ]' V Ч'10* = 18144'01 * + 70,16-10-» (! + 28,62-10-' /3 ^ 2,617' l0~« (V [31] Чтобы получить значение плотности в г/см3, необходкмо от соответствующего числа из таблицы отнять 0,00038. Температура, -20 0 20 40 60 80 Температура, — 20 0 20 40 . 60 80 0 13,644 95 ,595 47 ,546 27 ,497 33 ,448 64 ,40015 10 13,620 17 ,570 84 ,521 77 ,472 96 ,424 37 ,375 98 2 13,63999 ,590 54 ,541 37 ,492 45 ,443 78 ,395 31 12 13,61523 ,565 92 ,516 88 ,468 09 ,419 52 ,371 15 4 13,635 03 ,585 61 ,536 46 ,487 58 ,438 92 ,390 48 14 13,610 28 ,561 00 ,511 99 ,463 22 ,41468 ,366 33 6 13,630 07 ,580 68 ,53156 ,482 70 ,434 07 ,385 64 16 13,605 34 ,556 09 ,507 10 ,458 36 ,409 83 ,361 50 8 13,625 12 ,575 76 ,526 67 ,477 83 ,429 22 ,380 81 IS 13,600 40 ,551 18 ,502 22 ,453 49 ,404 99 ,356 68' 37
Температура, 100 300 Температура, 100 300 0 13,35186 12,873 9 100 13,1124 20 13,303 7 12,8260 120 13,0647 to 13,2558 12,778 0 140 13,017 1 Продолжение 60 13,2079 12,7298 160 12,9694 80 ¦«13,1601 ISO 12,921 7 УПРУГИЕ СВОЙСТВА ТЕЛ Ниже приводятся таблицы общеупотребительных констант; если известны две из них, то этого вполне достаточно для определения упругнх свойств однородного изотроп- ного твердого тела. Модуль Юнга нли модуль продольной упругости в дин/см2. Модуль сдвига или модуль кручения G в дин/см*. - Модуль всестороннего сжатия илн модуль объемной упругости К, в дин/см?. Объемная сжимаемость k = ПК,. Коэффициент Пуассона ц равен отношению поперечного относительного сжатия к продольному относительному растяжению. Для однородного изотропного твердого материала имеют место следующие соотно- шения между этими константами: Коэффициент Пуассона имеет положительный знак, и его значение обычно заключено в пределах от 0,25 до 0,5, но в некоторых случаях он может выходить за указанные пределы. Степень совпадения наблюдаемых значений ^.и вычисленных по формуле (Ь) является, показателем изотропности материала. Упругие свойства металлов и сплавов Курсивом даны значения, вычисленные из соотношений (а), (Ь) нлн (с). Модуль Юнга Е. 10" дан/см* Коэффи- циент Пуассона Модуль объемной упругости К. 1011 дин/см* Алюминий . . Висмут .... Железо .... Золото .... Кадмий .... Медь Никель . . . , Платина , . . Свинец .... Серебро .... . Титан .... Цинк . . . . , Сталь A% СI) э (мягкая) Константан я) . Манганин . . 7,05 3,19 21,2 7,8 4,99 12,98 20,4 16,8 1,62 8,27 11,6 9,0 2,62 1,20 8,2 2,7 1,92 4,833 7,9 6,1 0,562 3,03 4,38 3,6 0,345 0,330 0,29 0,44 0,300 0,343 . 0,280 0,377 0,441 0,367 0,32 0,26 7,58 3,13 16,9 21,7 4,16 13,76 16,1 22,8 4,6 10,4 10,7 6,0 21,0 21,0 16,3 12,4 8,10 8,12 6,11 4,65 0,293 0,291 0,327 0,334 16,88 16,78 15,7 12,4 1) Для стали, содержащей около 1% С, упругие константы, как известно, меняются прн термообработке. •) 60% Си, 40% Ni. 38
Экспернментальные результаты, приводимые ниже, относятся к обычным лаборатор- ным материалам, главным образом проволокам. Модуль Юнга 10" ди'н/см* Модуль сдви- га G, 10" дин/см* Коэффициент Пуассона у. упругости К. 10" дин/см' Бронза F6% Си) Медь Нейзильберх) Стекло . Стекло иенское: » крои » флинт Железо сварочное Чугун Магний Бронза фосфористая3) Платиноид я) Кварцевые ннтн (плавл.) .... Резина мягхан вулканизированная Сталь Цинк —9,7—10,2 10,5—13,0 11,6 5,1-7,1 6,5-7,8 5,0-6,0 19—20 10-13 4,25 12,0 13,6 7,3 0,00015— 0,0005 20-21 8,7 3,3—3,7 3,5—4,9 4,3—4,7 3,1 2,6—3,2- 2,0—2,5 7,7—8,3 3,5—5,3 1,63 4,36 3,6 3,1 0,00005— 0,00015 7,9—8,9 3,8 0.34—0,40 0,34 0,37 0,17—0,32 0,20—0,27 0,22—0,26 0,29 0,23—0,31 0,30 0,38 0,37 0,17 0,46—0.49 0,25—0,33 0,21 11,2 13,8 3,75 4,0—5,9 3,6—3,8 16,9 9,6 3,7 16,8 ') 60% Си, 15% N1, 25% Zn. !) 92,5% Си. 7% Sn, 0,5% Р- а) Нейзильбер с небольшим количеством вольфрама. Цинк (ЧИСТЫЙ) .... Иридий Родий Тантал . Инвар Сплав 90% Pt, 10% Ir Дюралюминий Шелковые интнх) ... Паутииа2) . Кетгут ... Лед (—2= С) Кварц Мрамор Модуль Юнга ?. 10" дин/см1 9,0 52,0 29,0 18,6 17,6 21,0 7,1 0,65 0,3 0,32 0,28 7,3 3,0—4,0 Дуб ........ Сосна Красное дерево . Цирконий .*. . . Тнтан . . .... . Кальций .... Свинец ..... Тиковое дерево . Серебро Пластмассы: Термопластичные Термореактивные Вольфрам .... Модуль Юнга Е, 0" дин/см' 1,3 0,9 0,88 7,4 10,5-11,0 2,0—2,5 0,7-1,6 1,66 7,1—8,3 0,14—0,28 0,35—1,1 41,1 Быстро уменьшается с увеличением нагрузки. I Обнаруживает заметную упругую усталость. Температурный коэффициент (при 15е С) ' для Е а 5,2 для С ю-4 4.6.10—' 3,3 2,8 2,6 1.0 4,5 • кг; ю-' ю-4 ю-4 ю 5,9.10-* 3,1 6,5 3,0 —1 иг* ю-4 10 ' 1-10" «ость ft, бар-' (при 7- 11* С) (сы. также стр. 33) Алюминий 4,8» 10 Латунь 3,7-10- Золото 4,8-10' Железо 2,3-10 Сталь 2.4-10- Платнна 0,98-10~ Серебро 7,5-10- Олово — Медь З.О-Ю" Нейзильбер — фосфористая бронза . . — Кварцевые нити .... —1,5-10- Алюминий Медь Золото Свинец Магннй Платина Стекло флинт » немецкое, труб- ки э для стеклодувных работ Сталь 1,36. 0,73' 0,61. 2,1 ¦ 2,8 . 0,36. 3,0 ¦ io-= ю-f ю-! 2,57 0,59 ¦10- 39
ПРОЧНОСТЬ МАТЕРИАЛОВ НА РАЗРЫВ Прочность на разрыв или напряжение при разрыве выражаются в дин/см^. Предел упругости всегда лежит ниже напряжения прн разрыве. Процесс волочения материалов, т. е. изготовление проволоки, увеличивает сопротивление на разрыв, и чем тоньше про- волока, тем больше капряжения при разрыве [32]. В золоте при его обработке обычно обнаруживается увеличнвание напряжения на разрыв вследствие его пластичности. Напряжении при раздавливании и резании см. [33]. Технические свойства материалов (т. е. разрушающее напряжение, усталость, те- кучесть и т. д.) при нормальной или повышенной температурах см. [34]. Чтобы привести значения, выраженные в дин/смг, к приблизительным значениям в кгс/мм2, надо первые разделить на 10е; чтобы привести к значениям в фунт-смла/кв. дюйм — разделить на 7 • 10*; к значениям тонна-сила/кв. дюйм— разделить на 1,5 ¦ 108. Прочность на разрыв, 10" дин/см* Прочность на разрыв, 10* дин/см* Металлы Алюминий (литой) » (листовой) . . . , Кальций Кобальт , , . . Магний (литой) » (прессованный) .... Медь (литая) » * (листовая) Чугун Железо сварочное Сталь литая » мягкая @,2% С) . . . 1 рессорная с высоким со- держанием С (отожженная) » (отпущенная) . . . . » (никелевая, 5% Ni) . . » (хромоникелевая) . . . Свинец (литой) Олово (литое) Ци-нк (листовой) Латунь F6% Си) лнтая . . . » C4% Си) листовая . . Бронза фосфористая (литая) . Пушечный металл (90% Си, 10% Sn) Мягкий припой Неметаллы Стекло , Дерево 2): ясень, бук, дуб, тик, крас- ное дерево пихта, смолистая сосна красные или белые еловые доски белая нлн желтан сосна 0,9 — 1,0 0,9 — 1,5 0,42— 0,6 2.6 — 7,5 0,6 — 0,8 1.7 - 1,9 1.2 — 1,7 2,0 — 4,0 1,0 — 2,3 2,9 — 4,5 4,0 — 6,0 4.3 — 4,9 7,0 - 7,7 9,3 —10,8 8.0 —10,0 10 -15 0,12- o,i: 0 2 — 0,3! 1.1 — 1,5 1,5 — 1,9 2,3 — 2,7 1.8 — 2,8 1.9 - 2,6 0,55— 0,71 0,3 — 0,9 0,6 — 1,1 0,4 — 0,8 0,3 — 0,7 0,2 — 0,5 Кожаный ремень Пеньковая верёвка Кетгут Паутина Шелковая нить Кварцевая нить Пластмассы термопластичные • термореактивные Проволоки Алюминий Латунь Медь (холоднотянутая) . . . » (отожженная) Золото . Железо (иа древесном угле) холоднотянутое » отожженное Сталь (поделочная) » (отпущенная) » струна рояльная, хо- лоднотянутая Никель Платина Серебро Тантал . Бронза фосфористая (холодно- тянутая) Нейзильбер Дюралюминий Вольфрам . . . - Палладий Молибден Pt -Ь 10% Rh Цирконий (отожженный) . . . » (холоднотянутый) 0,3 — 0,5 0,6 — 1,0 4,2 1,8 2,6 около 10 0,28— 0,70 0,42— 1,5 2,0 - 4,5 3,5 — 5,5 4,0 — 4,6 2.8 — 3,1 2,0 — 2,5 5,4— 6,2 , 4,6 около 11 15,5 18,6 —23,3 5,0 - 9,0 3,3 — 3,7 2,9 8—11 6.9 -10,8 4,6 4,0 — 5,5 15—35 3.5 — 4,5 11-30 6,3 2.6 — 3,9 10 Вдоль волокон. СЖИМАЕМОСТЬ ЭЛЕМЕНТОВ Коэффициент сжнмаемости определяется выражением где BV—изменение объема У при изменении давления на величину Ьр; температура предполагается постоянной. Величины k в бар~[ (бар = 10е дик/см?) даны втаблице для комнатной температуры. Чтобы выразить сжимаемость в атм~1, надо увеличить k на 1/80 его значения. . 40
Результат^ измерений k показывают его периодическую зависимость от атомного [35]. Элемент Алюминий Бром Висмут Железо Золото Йод Кадмии Калии Кальций Кремний k-10* 1,37 51,8 3,0 0,59 0,61 13,0 2,1 32,0 5,8 0,32 Элемент Литий Магний Марганец Медь Молибден Мышьяк Натрий Никель Олово Палладий 4-10' 9,0 2,85 0,85 0,73 0,46 4,5 15,8 0,62 1.8 0,55 Элемент Платина Ртуть Рубидий Свииец Селен Сера Серебро Сурьма Талий 0,38 4,0 40,0 2,2 12,0 13,0 1.0 2,4 2,3 Элемент Углерод (алмаз) (графит) Фосфор (красный) (белый) Хлор (жидкий) Хром Цезий Цинк ?•10* 0,23 3,0 9,2 20,5 95,0 0,9 62,0 1,7 СЖИМАЕМОСТЬ ЖИДКОСТЕЙ k — коэффициент сжимаемости в бар~* (бар— 10* дин/см?).' Чтобы выразить сжимае- мость в атм~^, надо увеличить k иа 1/80 его значения. С увеличением давленая k уменьшается. При повышении температуры сжимае- мость жидкостей в общем случае увеличивается, однако вода является исключением: ее сжимаемость обнаруживает минимум около 50е С. Сжимаемость растворов уменьшается с увеличением их концентрации [32] и [36]. Темпера- тура. *С 17,9 15 15 198 14,2 —'. 20,5 16,5 0 20,5 14,8 14,3 20 20 15 15,6 19,7 17,7 17,4 17,9 Сжимае к-10» 90,8 48,9 36,3 35,4 25,8 43,1 24,8 68,7 40,2 '62,5 61,9 95,8 314 3,82 3,71 85,9 78,14 89,4 88,9 96,8 Темпера. Сяшмае. тура. "С мость. Бензол, 8 атм Вода, 1—25 атм .... » 900—1000 атм . . » 900—1000 » . . г 2500—3000 » . . Вода морская Глицерин Керосни Кислота уксусная, 1 — 16 атм Масло прованское , . . » парафиновое . . Метилацетат, 8—37 атм Пентан . . : Ртуть, 8—37 атм , . . 100—200 атм . . Сероуглерод, 8—37 атм Скипидар Спирт амиловый, 8 атм Спирт бутиловый, 8 атм » > - изо, 8 атм Спирт метиловый, 37 атм » пропиловый, 8 атм » » -изо, 8 атм Спирт этиловый, 1— 500 атм Спирт этиловый, 150— 200 атм Углерод четыреххлорнс- тый Хлороформ, 100— 200 атм Этил бромистый, 8— —37 атм Этил хлористый, 8— —37 атм Этилацетат, 8—37 атм Эфир серный, 1—50 атм » > 900—1000 атм » » 900—1000 атм 14,7 17,7 27,8 0 310 20 20 99,3 15,2 13,3 0 0 198 102,7 95,8 101,7 76 4147 89,6 89 291,3 151,1 102,7 145,2 64,2 142,2 вязкость жидкостей Динамическая вязкость, или коэффициент динамической вязкости - определяется формулой М. F. М. (ньютоновской), 1 dv/dr • где г — сила вязкого сопротивления (на единицу площади) между двумя соседними слоями жидкости, направленная вдоль их поверхности, a dv/dr — градиент их относительной ско- рости, взятый по направлению, перпендикулярному к направлению движения. Размер- ность динамической вязкости ML~*T~^t ее единицей в системе СГС служит пуаз (лэ) = = 1 г/см'сек= 1 Зия-сек/сл" = 100 саитипуаэам (спз). Кинематическая вязкостью, определяется отношением динамической вяэкостн ^ иплот- иостн жидкости р. Размериоеть кинематической вязкости /."Т"", ее единицей в системе СГС служит стоке (cm) = 1 смЧсек = 100 саитистоксам (ест). 2В дж. Кэ| .т. Лэби 41
Текучесть f является величиной, обратной динамической вязкости. Последняя для жидкостей уменьшается с понижением температуры приблизительно по закону Y] = = А + BIT, где А и В являются характеристическими постоянными, а Т обозначает абсолютную температуру. Величины А и В для большого количества жидкостей были даны Бэррером [3/]* Вязкость воды Данные Бингхема ii Джексона [38], выверенные по национальному стандарту в США н Великобритании на 1 июля 1953 г.; т| прн 20° С = 1,0019 сантипуаза. Темпера- тура, -С 0 5 10 15 7], СИЗ 1,7865 1,5138 1,3037 1,1369 Темпера- тура, -с 20 25 30 40 ¦ц, спэ 1,0019 0,8909 0,7982 0,6540 Темпера- тура, °с 60 60 70 80 ч. ™» | JypiT-c 0,5477 0,4674 0,4048 0,3554 90 100 125 150 Т|, СПЭ 0,3165 0,2829 0,2201) 0.1831) Среднее из результатов нескольких авторов. Вязкость различных жидкостей ц, сиз Анилин Ацетон Бензол Бромбензол Кислота муравьиная . . . » серная » уксусная Масло касторовое » прованское . . . - N-Октаи м-Пентан Ртуть Сероуглерод Спирт метиловый » этиловый . . . - v Толуол Углекислота (жидкая) . - Углерод четыреххлористын Хлороформ Этилацетат Этнлформиат Эфир этиловый , . . . ь . 0,397 1,556 56 0,710 0,278 1,681 0,436 0,814 1,767 0,771 0,099 1,348 0,704 0,581 0,508 0,294 6,63 0,358 0,757 1,325 2,241 49 2420 138 0,618 0,254 1,661 0,404 0,"" 1,447 0, 0,085 1,135 0,631 0,510 0,453 0,267 4,39 0,324 0,647 1,148 1,779 27 1.219 986 84 0,546 0,234 1,552 0,375 0,594 1,197 0,686 0,071 0.972 0,669 0,454 0,408 0,242 3,18 0,295 0,560 1,007 1,456 20 1,037 461 52 0,485 0 215 1.499 0/351 0,618 1,000 0,519 0,053 0,845 0,518 0,406 0,368 0,219 2,40 0,272 0,491 0,889 1,215 14,6 0,902 231 36 0,436 0,198 1,450 0,329 0 """ 0,830 0,464 0,744 0,473 0,366 0,335 0,199 1,91 0,251 0,436 0,792 1,033 11,0 0,794 126 24,5 0,394 0,184 1,407 0,402 0,700 0,418 0, 0,434 о,зз: 0,307. 0,183 1,56 0,389 0,718 0,889 8,2 0,703 74 17 0,358 0,172 1,367 0,356 0,594 0,379 0,591 0,399 0,304 0,168 0,76 1,29 0,350 0,654 0,778 6,2 0,629 43 12,4 0,326 _,„„ 0,16l| 0,130 1,327 1,232 0,514 0,547 0,464 16,9 0,255 0,502 0.345 0,533 0,278 0,15-1 0,400 0,119 Относительная вязкость некоторых водных растворов Концентрация растворов предполагается !еник> к вязкости воды при той же температур нормальной *). Вязкости даны по отно- е. Более полные данные см. [39]. Темпера- тура. 'С Аммяак Аммоний хлористый Калий йодистый . . » хлористый 25 17,6 17,6 17,6 1,02 0,98 0,91 0,98 Кальций хлористый Кислота серная . . » соляная Натр едкнй .... 20 25 16 25 1,31 1,09 1,07 1,24 *) Нормальным называется раствор, содержащий в 1 л один грамм-эквивалент растворенного вещества. (Прим. ред.) 42
Вязкость водных растворов глицерина Данные взяты из работы Шнли [40] и исправлены по современному значению вяз- кости воды (стр. 42). Удельный вес 25725- С ') 1,26201 1,25945 1,25685 1,25425 1,25165 1,24910 1,20925 1,12720 1,06115 1,02370 Весовой процент глицерина 100 99 98 97 96 95 80 50 25 10 lj, СИЗ 20" С 1495,0 1194,0 971,0 802,0 659,0 543,5 61,8 6,032 2,089 1,307 25" С 3^2,0 772,0 627,0 521,5 434,0 365,0 45,72 5,024 1,805 1,149 30° С 622,0 509,0 423,0 353,0 295,8 248,0 34,81 4,233 1,586 1,021 См. стр. 15. (Прим. ред.) Вязкость жидкостей при высоких давлениях по Брнджмену [36] Относительная вязкость воды прн высоких давлениях Давлеяне, кгс/см> 1 1000 2000 4000. 6000 8000 10 000 0"С 1,000 0,921 0,957 1.11 1,35 — — 10.3°С 0,779 0,743 0,754 0,842 0,981 1,15 — 30° С 0,488 0,514 0,550 0,658 0,786 0.923 1,06 75° С 0,222 0,239 0,258 " 0,302 0,367 0,445 — Относительная вязкость различных жидкостей при высохих давления» ¦ц = 1 прн 30° С и давлении 1 кгс/сма Темпера- тура, -С 30 75 30 75 30 75 30 75 30 75 30 75 1000 1,68 ,30 !,07 ,46 ,45 ,12 ,47 0,857 ,59 0,747 2,11 ,41 4000 4,03 2,79 7,03 4,74 3,23 2,35 2,96 1,61 4,14 1.95 6,20 3,99 8000 9,70 5,78 22,9 . 13,2 6,92 4,69 5,62 2,80 10,5 4,30 18,2 9,69 12 000 _ 10,7 70,2 31,1 15,5 8,83 9,95 4,52 24,5 8,28 46,8 20,5 Ацетон к-Пентан .... Сероуглерод . . Спирт метиловый » этиловый Эфир этиловый . 43
ВЯЗКОСТЬ ТВЕРДЫХ ТЕЛ (ПЗ) Венецианский скипидар1) при 17,3°, Сыола*при 0°, Лед (глетчерныйK) Вар сапожный 8) при 8°, Натронное стекло при 575°, Патока светлая (Лайл) при 12°, ВЯЗКОСТЬ ГАЗОВ И ПАРОВ 1300. 5Ы010; при 15°, 1,3-101&, 12.10". 4.7-10». 1Ы018. 1400. Динамическая вязкость газет обычно выражается в микропуаэа-х (мкпз). Согласно кииетяческой теории вязкость газов должна ие зависеть от давления н изменяться про- порционально квадратному корню из абсолютной температуры, Первый вывод оказывает- ся в общем правильным, исключением являются очень низкие и очень высокие давления; второй вывод требует некоторых поправок. Для изменения ч] в зависимости от абсолютной температуры Т наиболее часто применяется формула (Сёзерлэнд, 1893), где величину С называют постоянной Сёзерлэнда; k является второй постоянной. Если известна вязкость Y]i при абсолютной температуре 74 н требуется узнать вязкость i]a при температуре Та, то применяют формулу 7\СГЗ ; в микропуазах (мкпз). Га> или пар Г ми Спирт этиловый .... Углерода окнсь .... 0- С 168 212 70 84 171 186 137 192 103 298 117 138 168 123 94 97 20 °С 174 222 75 88 181 194 146 200 109 310 126 146 177 132 102 103 50'С 188- 242 81 93 195 208 160 218 119 329 140 163 189 145 112 112 100" С 208 271 94 103 218 229 183 244 135 365 128 163 109 186 210 169 129 128 150" С 229 296 108 113 239 250 204 268 148 396 147 186 120 207 229 189 146 141 200- С 246 321 120 121 268 270 225 290 161 425 166 207 136 229 246 210 160 154 250-С 263 344 130 277 290 246 310 174 453 184 227 152 249 264 230 168 зоо° с 280 367 139 295 307 265 330 186 201 246 267 '279 250 179 Постоян- ная Сеаер ЛЭИДа С 104 142 72 117 260 125 164 56 650 306 240 102 350 226 Вязкость некоторых Этилен газов при Темпера- тура, °С 25 50 75 40 40 высоких давлениях (мкпз) 50 187 197 297 181 134 Давление 100 199 208 217 483 288 в атмосферах 300 266 267 268 600 387 370 361 Z во о 495 470 442 ') Р. Ладенбург, 1906. ') Диллэй, 1908. >) Трутон и Эидрюс, 1904. 44
РАЗМЕРЫ МОЛЕКУЛ, СКОРОСТЬ И ДЛИНА СВОБОДНОГО ПРОБЕГА 1. Из кинетической теории газов, если принять для скоростей молекул распреде- ление Максвелла—Больцмава, следует, что 1 ? = — = 3PV =~гг; ~с = 0,921 (с*J ; I =—~^— Р м _j °>499?с Частота столкновений молекул На = с/1 = 1,5- 10й, с2 — средняя квадратичная скорость молекул, с —средняя скорость молекул (см/сек), I — средняя длниа свободно- го пробега (ел), Р — давление газа (дин/см2), р — плотность (г/см3), V — молярный объем (смА/моль), М — молекулярный вес (г), ^ — газовая постоянная (стр. 17), Т—аб- солютная температура (°К), yi — динамическая вязкость в пуазах (стр. 41), ЛГ9 — чис- М R ' ло Авогадро(см. стр. 210), m=Jf. k = jT (CTP- 17). 2. Размеры молекул. Диаметр молекулы о можно оценить из данных о: 1. Вязкости, Y], у\ = 0,1792 (mkTJ~/a3, 5,1 . 1O~ _ (МТ)А 2. Теплопроводности, k, и удельной теплоемкости при постоянном объеме, cv поскольку k = fb ffv при 1,4 <fk< 2,5 0 = 7,1 . 10~" {МТ)А (cjk) 2 при fk ~ 2,0. 3- Коэффициента диффузии, D, поскольку D = fD -ц/р при 1,3< -L i. 3 = 6,0. Ю~и(МТ)Г (DP)T при /D~l,4. 4. Поправке к объему в уравнении Ван-дер-Ваальса, Ь, Ъ = 2лЛГ„в«/3 в CM*fM0Ab, а = 9,26 • Ю~° Ь 3 . Углерода двуокись .... Средняя ю-* см/сск при 0* С и 4,53 3,80 16 94 12,02 4,25 6,14 5,35 3,51 4,54 2,83 Средняя бодного пробега. 10» см 760 мм Не 5,88 6,26 11.06 17,36 6,33 4,70 12,40 3,98 5,86 2,71 1 3,70 3,58 2,70 2,15 3,56 4,14 3,54 4,54 3,70 5,44 „за„ 3,61 3,20 2,69 1,88 3,51 4,30 2,67 3,81 3,69 5,86 ачений D 3 69 3,82 '2,68 3,55 4,02 3,05 4,52 3 79 b 3 15 2,95 2 77 2 67 2,94 3,24 2,39 3,24 3 17 3,55 Поверхностное натяжение Поверхностное натяжение обусловливается направленным внутрь притяжением молекул жидкости, находящихся в поверхностном слое. Это притяжение вызывает искрив- ление свободной поверхности жидкости и создает некоторую разность давлении Др = в '1 ¦?) здесь Др обозначает разность давлений, a J?i и Кг — главные радиусы кривизны поверх* ности жидкости. Величина и обозначает коэффициент поверхностного натяжения жидко- сти на границе жидкость—газ, ет обычно измеряется в дин/см (эквивалентно свободной поверхностной энергии к 9рг/смя). При соприкосновении двух (взаимно не растворяющих- ся) жидкостей говорят о поверхностном натнжеиии на границе двух жидкостей; прн со- прикосновении жидкости и твердого тела говорят о явлениях смачивания и несмачивания (капиллярных явлениях). 45
Зависимость от температуры. Поверхностное натяжение уменьшается при возра- стании температуры жидкости и при ее критической температуре становится равным нулю. Для многих жидкостей применима формула --[.(«VI -2.12 (М — молекулярный вес, р—плотность, / — температура) [41J. Поверхностное натяжение воды иа гравице с воздуком Темпера- тура. "С а 0 75,7 10 74,2 15 73,5 20 72,75 25 •72,0 30 71,2 40 69,6 50 67,9 во 66,2 70 64,4 30 62,6 100 58,8 Поверхностные натяжения разлнчиык жидкостей (в — на границе с воздухом, л — на границе с парами этой же жидкости) Вещество На гра- нице Темпера- тура. 0*С • Вещество На гра нице Темпв- рату- 5-с • Неорганические вещества Алюминий Азот Золото Кадмий Калнй » хлористый . . Кислород Натрий Анилин Ацетон » Бензол » Бромоформ . . . . м-Гексан Глицерин м-Кислота масляная . » олеиновая » уксусная N-Октан Сероуглерод . . . . н-Спирт бутиловый Спирт метиловый . СО2 N2 в СОа 700 —183 ИЗО 320 64 909 -183 90 840 6,2 1102 630 410 88 13,1 290 Натрий йодистый . . » сернокислый фтористый . хлористый , Ртуть » Свинец хлористый N2 N2 N2 Na Л л со2 в 861 900 1010 908 20 100 350 490 Органические вещества Спирт н-пропиловый 20 20 50 10 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 0 20 50 42,9 23,7 20,0 30,22 28,88 41,5 18,4 63,4 26,8 32,5 27,8 21,8 32,3 24,6 24,5 22,6 20,2 Толуол Углерод четыреххло- рнстый Углерод четыреххло- рнстый фенол Хлороформ Этил бромистый . , . Этилацетат . . , . . Эфир этиловый . . . л в п п п п п п в в п п п п 20 0 10 20 30 20 20 100 20 20 20 20 20 50 776 195 200 106 472 456 453 138 23,8 24,1 23,6 22,8 21,9 28,4 27,0 17,3 40,9 27,14 24,2 23,6 16,96 13,4 Значения а, напечатанные жирным шрифтом, определены весьма точно, их можно применять для целей калибрирования. Поверхностное натяжение водных растворов солей Поверхностное натяжение а водных растворов солей обычно больше, чем чистой воды. Приближенно можно считать, что s—oHbO^MAs, где Да—изменение я для раст- вора, концентрация которого равна М грамм-эквивалентам иа литр. Соль КС1 NaCl NaaCOa .... а при 20-С' 1,4 1,64 2,7 Соль" NaNOa .... Na2SO4 . . . а прв 20 "С 1,2 2,7 46
Поверхностное натяжение иа границе двух жидкостей при 20°С Жидкости Вода н Бензол м-Гептан Кислота гептнловая . . . Масло парафиновое .... » прованское .... н-Октан Углерод четыреххлористый a, dUH/CM 35 51 7 48 20 51 46 Жидкости Эфир этиловый . Ртуть и Ацетон Бензол н-Гептан Кислота олеиновая .... Хлороформ a, dUH/CM 28 10 39U 357 379 322 357 L. G. ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ВЛАЖНОСТЬ Относительная влажность определяется отношением (выраженным в процентах) давления водяных паров, находящихся в воздухе, к давлению паров, насыщающих воздух при той же температуре. На практике в большинстве случаев относительная влажность определяется отношением веса водяного пара в единице объема воздуха (абсолютная влажность) к весу насыщенного водяного пара в том же объеме воздуха н при той же тем- пературе. Таблицу давлений насыщенных водяных паров см. иа стр. 137. ВЕСОВОЙ ГИГРОМЕТР В таблице даио количество воды в граммах, содержащейся в 1 мя воздуха при насы- щении, если общее давление равцр 760 мм Hg. Температура, 0 10 20 30 4 Ч 17 30 0 84 33 ,1Я ,04 1 5,18 9,93 18,14 31,70 2 5,54 10,57 19,22 33,45 5 11 я: 35 3 ,92 ,2Ь ,35 ,27 fi 11 21 37 4 ,33 ,9fi ,54 ,18 fi 1? 2? 39 5 7fi 71 80 ,18 7 1? ?.' 41 6 m 50 11 ,3 7 14 ?B 43 7 70 34 44 ,5 8 15 9f> 45 > 99 93 8 9 8 Ifi ?8 48, 7fi 14 45 2 АСПИРАЦИОННЫЙ ГИГРОМЕТР (ПСИХРОМЕТР) Апион A835), Август A825) и др. вывели соотношения между (Pw — P) и {t — tw). В метеорологии применяетсн простое выражение где tw°C обозначает температуру влажного термометра, Р(мм) — давление водяных па- ров в воздухе, Рщ — давление паров, насыщающих воздух при температуре tw, Н(мм)— барометрическое давление а А — постоянная. Таким образом, относнтельная влажность равна lbOP/Ps, где Ps обозначает давление насыщенных паров прн температуре t, отсчи- танной по сухому термометру [42]. Величина А, которая зависит от скорости воздуха около влажного термометра, равна 0,00066 для аспирациониого психрометра Ассманна и А = 0,00080 для прибора Стевенсона, применяемого в метеорологической службе. Значения относительной влажности (%) при измерениях с психрометром Приводимые таблицы относятся к приборам с полной (свободной) вентиляцией. Более полные таблицы для областей температур от — 30 до 55 С и от 30 до 350° F см. [43,44]. См. также [45]. 47
по сухому •с -91) -81) -б1 -41) -21) 0 2 4 6 ¦ 8 10 0.5* 85 87 88 89 90 91 92 92 93 94 94 ' 1.0° 71 73 76 78 80 82 84 85 86 87 88 _ 59 64 67 70 73 76 78 79 81 82 (пен 2,0" _ 46 52 57 61 65 68 70 73 75 76 хрометрическа 2,6" _ 40 46 52 56 60 63 66 69 71 а.о. _ — 29 36 42 48 52 56 60 63 65 я разность), D С 3.5* j 4,0° _ — 33 39 45 49 53 57 60 _ — — — 25 31 37 42 47 51 54 б.о- _ — — — — — 22 29 35 40 44 6.0* | 7.0' _ 23 29 34 _ . 18 24 15 20 25 1' 1 90 91 92 2е 80 83 84 71 74 77 61 66 70 52 59 63 44 51 57 27 37 44 12 24 33 12е 12 22 14' — 12 !) Переохлажденная вода (но не лед) на влажном термометре. по сухому термометру. 30 35 40 45 50 55 v 86 87 87 88 89 90 4" 73 75 76 77 79 80 6» 61 64 66 67 70 72 е- 50 Ь\\ 56 59 61 64 10" 39 44 47 51 53 56 30 as 39 4Я 46 49 21 27 32 36 40 42 13 . Я1 26 31 35 37 ость). 5 13 Я) 25 29 32 _ 7 14 19 24 27 — 1 7 1Я 16 30" _ — — ¦ — 3 7 _ — — — — — 60 70 80 90 100 2* 90 91 92 92 93 4' 81 8Я 85 86 86 6» 1 8- 7Я 76 78 79 80 65 69 71 73 74 io- SH 62 65 67 69 42 47 51 54 56 20- 30 35 40 4Я 46 19 Я5 30 33 37 an. 17 91 25 29 4 11 15 19 22 R 10 14 17 45" 1 5 9 13 2 6 9 Влажный термометр, покрытый льдом1) Температура по сухому термометру. ' С —18 —16 —14 —12 —10 — 8 — 6 — 4 — 2 Q. Разность показаний по сухому и влажному термометрам (психрометрическая разность), °С —0,1' 64 67 71 77 83 90 95 98 100 0,0* 62 66 69 75 82 89 94 97 98 100 0,5- 47 51 56 62 68 75 81 85 88 90 1.0е 33 37 42 49 55 62 68 74 78 80 1.5' 36 42 48 56 63 68 71 2.0е 17 24 30 36 45 53 58 62 2.6* 17) 34 42 48 53 3.0* 16 25 32 39 44 3.5- 16 24 31 37 4.0- 17 24 31 1) Относительная влажность здесь определяется как отношение абсолютной - влаж- ности, рассчитанной на единицу объема, к количеству водяного пара в воздухе, которое находится в равновесии с водой (но не со льдом) при температуре сухого термометра. мЛГнТ 48
МЕЖДУНАРОДНАЯ ТЕМПЕРАТУРНАЯ ШКАЛА Постоянные экслервмеитальиые трудности при измерении температуры цо термо- динамической шхале привели к необходимости принять в 1927 г. лрактнческую шкалу температуры, которая была названа международной температурной шкалой. В 1946 г. эта шкала была пересмотрена с целью принести ее в наибольшее соответствие с термоди- намической шкалой Цельсия нз основании последних научных достижении; необ- ходимо было также ввеств те небольшие изменения, которые возникали при попытках сделать эту шкалу более равномерной и Солее легко воспроизводимой, чем предыдущая. Шкала основана на ряде определенных фиксированных температур (основные точки шка- лы), промежуточные температуры устанавливаются при помощи определенных стандарт- ных приборов, которые калибруются по основным точкам, н при промежуточных темпера- турах выверяются по специальным интерполяционным формулам. Международный Комитет Мер н Весов в 1954 г. принял решение ечнтат^основной точкой термодинамической темпергтурной шкалы тройную течку воды, принимая ее раз- ной 273,16° К B73,15° К для точки плавления льда). Так как между международной в термодинамической шкалами оказывается небольшая разница, то необходимо указывать, по какой шкале определяются температуры. Этого можно достичь, применяя обозначения н символы, данные в приведенной ниже таблице. Вер кия я часть таблицы (международная шкала) дает соотношение между X и "К {международные шкалы 1948 г.), прнчем по- слехаие выведены из первых. Ннжняи часть таблицы (термодинамическая шкала) двет соотношение между °К н X, причем последние выведены из первых. Международная шкала Международная температура ¦—> Международная температура Кельвина ' ГмеЖд = 1 + 273,15 Обозначение единицы °С (международная. Обозначение едикицы °К (международная, 1948) 1948) Градус Цельсия (международный, 1948) Градус Келымиа (международный, 1948) Термодинамическая шкала Термодинамическая температура Цельсия -t— Термодинамическая температура 1tk= Т — 273,15 Т Обозначение единицы °С (термодинамическая) Обозначение единицы °К Градус Цельсия (термодинамический) Градус Кельвина ' Основные постоянные точки неждунареднвй температурной шкалы Атмосферное давление предполагается нормальным н рааньш 1 013 250 дн/см1 (=а Р9)~ (а) Температура равновесия между жидкой н газообразной фазами кисло- рода (точка кипения кислорода) — 182,970° С [Р от 660 до 860 мм Hg). (б) Температура равновесия между льдом и водой, насыщенной воз - духом (точка плавления льда) (основная постоянная точка) 0°С tp = 0,0099 (\ - ~\ - 0,7-10-* Н (Я— глуОина (в мм) под поверхностью смесн льда с водой), (в) Температура равновесия между жидкой водой н ее паром (точка ки- пений воды) (основная постоинная точка) 100 СС (/> от 660 до 860 мм Hg). (г) Температура равновесия между жидкой серой и ее паром (точка кипения серы) 444,600 °С * = 444,600 4- 69,О1О( Б" - Л - 27,4в 'б" (/> от 660 to 800 лл Hg). (д) Температура равновесия между твердым и жндкны серебром (точка затвердевания серебра) 960,8 вС (е) Температура равновесия между твердым и жидким золотом (точка затвердевания золота) '. , , . .1063,0°С 49
Интерполяционные приборы н формулы международной температурной шкалы (а) От 0е С до точки отвердевания сурьмы F30,5° С) температура t определяется по- средством следующей формулы: Rt = R0(l +At + Bt*), (a) где R, обозначает сопротивление платиновой проволоки при температуре t в /0 — ее со- противление при 0° С, А и В — постоянные, которые определяются из измерений Rt при точках кипения воды н серы. Применяется отожженная платина, настолько чистая, чтобы отношение HwJHq было больше 1,3910. (б) Отточки кипения кислорода ( — 182,97° Q до 0е С температура определяется по формуле %t = л>9 {1 ^ At& Bt* ^ С (t - 100) *•}, (Ь) где lit, Ra> Л и В определяются также, как в формуле (а), а С определяется из измерений прн точке кипения кислорода. (в) От точки затвердевания сурьмы до точки затвердеваиия золота A063° С) темпера- тура /. определяется по формуле B b где Е обозначает электродвижущую силу нормальной термопары, платина — платина + + 10% родия, если один из спаев находится при 0° С, а другой—при температуре t. По- стоянные в, 6 ,н е определяются из измерений Е притемпературак затвердевания сурьмы, серебра и золота. Отношение J?ioij/J?o платины термопары должно быть больше 1,3910; ироме того» должны иметь место следующие соотношения: ?Аи = 10300±50 мкв, EAv - ЕАе = 1185 -ф- 0,158 (?Аи - 10310) ± 3 мке, ЕАи - Е5Ъ = 4776 ^ 0,631 (?Аи — 10 310) ± 5 мкв. (г) Температура, превышающая точку затвердевания золота, определяется по формуле ехр t-f(T, + t) j — 1 . . где It и /ди обозначают соответственно энергии в спектре излучения с длиной волны X, испускаемые единицей поверхности черного тела в единицу времени при температуре t и прн точке отвердевания золота tAv. Ги обозначает точку плавления льда в °Д"; она прини- мается равной 273,15 °К. Сравнение отсчетов температур по международным температурным шкалам 1927 и 1948 гг. Международная тем- пературная шкала 1927 г., ° С . . . 630,5 1000 1400 1600 3000 3500 Международная тем- пературная шкала 1948 г., "С . . . 630,5 800,4 1000,2 1063 1199,5 1393,3 1593,0 1994 2961 3471 Точность воспроизведения основных точек международной температурной шкалы н величина ошибок термодинамической шкалы Цельсия Температура, ° С ... Точность воспроизведе- ния, °С Ошибка шкалы Цельсия, "С —182,97 ±0,003 ±0,02 0 0,0001 0 100 0,001 0 300 0,002 0,1 444,60 0,005 0,15 960,8 0,1 0,5 1063 0,1 1 2000 3 6 50
ПЛАТИНОВЫЙ ТЕРМОМЕТР СОПРОТИВЛЕНИЯ Можно предложить указанный далее способ расчета температур прн измерении их платиновым термометром сопротивления вместо расчета По формулам (а) и (Ь) предыду- щего раздела; этот более удобный способ использует,формулы ¦« о до бзо;°с) ' - «pi -!{ (ш -') } 16о < 5 { (l5o - ' ) }lW ¦ Р { (ш) - ' } (шK(= предел '- <Pt = 5 { (l5o - ' ) }lW ¦ Р { (ш) - ' } (ш)(= пределах « 0 до-183°С). B) tPi известна под названием «платиновой» температуры, оиа определяется выражением Pt Х100. Платиновая температура приводятся к °С посредством формул A) н B).- Постоянная 8 определяется иэмеренвямн точки кипеннн серы, ар — намерениями точки ^кипения яи- слорода. Коэффициенты в приведенных выше уравнениях* н в уравнениях (а) и (Ь) свя- заиы между собой следующими соотношениями, в которых положено а = (Rlm — J?o)/I00 Ro: С = — щ, Р = —100*С(Л^ 100S). Применяя уравнения A) и B), мы получаем ряд последовательных приближений; прилагаемая таблица дзет первое приближение и может сократить р а боту, ее л н не требуется более высокан точность; для температур выше — 40й С, эта таблица дает во многих слу- чаях достаточно точные результаты без дополнительных расчетов. Значения t для Ь — 1,50 Темпера- тура. fpt -200 0 200 400 600 800 1000 0 0 203,1 420,2 654,4 910,8 A197) 20 —171,5» 19,76 224,2 442,8 679,0 937,9 A228) 40 -153,2° 39,64 245,4 465,8 703,7 965,3 A250) 60 —134,7' 59,64 266,7 488,5 728,7 993,0 A290) 80 -115,9° 79,76 288,1 511,6 754,0 1021 A323) 100 —97,0° 100 309,8 534,9 ¦ 779,4 1050 A355) 120 Г77,84° 120,4 331,5 558,4 805,2 1078 — 140 -58,59» 140,9 353,4 582,1 831.2 1107 160 -39,18° 161,5 375,5 606,0 857,4 A137) ISO -19,65' 182,3 397,8 630,1 884,0 (II67) Изменение At в международной температурной шкале (t) прн нзмепении б на—0,01 ' 1,'С —40 —20 О Л'. -'Род —0,006 -0,002 0 (. "С 50 100 200 Л', град -^0,002 0 —0,02 300 400 500 Д*, град —0,006 —0,12 —0,20 *. 'С 600 700 800 At, град —0,30 —0,42 —0,56 (, -с 900 1 000 I 100 ЛЛ град -0,7 -0.9 —0,1 ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ТЕРМОМЕТРИЯ Приведенные ниже таблицы служат для налнбровання указанных термопар в интер- валах между основными точками, применяемыми прн интерполировании. В этих таблицах даяы результаты тачных определений зависимости электродвижущих сил от температуры для термопар различных типов. При яалнброванин какой-либо термопары следует опреде- лить с ней нескольяо постоянных хорошо известных температур на протяжения данного ~~ температурного интервала и затеи вычертить нривую отялонений полученных резуль- татов от табличных значений этих температур.1 51
Термопара платина—сплав платины н 10% родня Э, д. с. в микровольтах (абсолютных}; холодный спай при (PC. t, - с 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 I 100 1200 I 300 1400 1500 1 600 1700 - 0 0 642 1 435 2 314. 3 249 4 220 5 226 6 265 7 339 8 446 9 591 10 757 11946 13 155 14 371 15580 16 770 17 922 10 55 716 1520 2 406 3344 4 319 5 329 6 371 7 448 8 669 9 707 10 875 12066 13 277 14492 15700 16887 18035 20 112 791 1605 2 498 3 440 4 419 5 432 6 477 7 558 8 672 9 823 10 993 12187 13 399 14613 15 820 17 004 18147 30 172 867 1691 2 590 3537 4 519 5 535 6 584 7 668 8 786 9 939 11 111 12 307 13 520 14734 15 940 17 120 18 259 40 233 945 1778 2 683 3 633 4 619 5 638 6 691 7 778 8900 10 055 11229 12 428 13 642 14 855 16 060 17 236 18 371 50 297 1024 1866 2 777 3 730 4719 5 742 6 798 7 888 9014 10172 11 348 12 549 13 764 14 976 16 179 17 351 18 482 60 363 1 104 1954 2 871 3 827 4820 5S46 6 906 7 999 9 129 10 289 11467 12 670 13 886 15097 16 298 17 466 18 592 70 430 1 185 2 043 2 965 3 925 4 921 5 950 7014 8110 9 244 10 406 11 586 12 791 14007 15 218 16 417 17 581 — во 499 1268 2 133 3 059 4 023 5 022 6 055 7 122 8 222 9 359 10 523 11706 12912 14 128 15 339 16 534 17 695 — 90 570 1351 2 223 3 154 4121 5 124 6160 7 230 8 334 9 475 10 640 11826 13 034 14250 15 459 16 652 17 809 — 100 642 1435 2314 3 249 4 220 5 226 6 265 7 339 8 446 9 591 10 757 11946 13155 14371 15 580 16 770 17 922 — Термопара платина — сплан платины и 13% родия Э. д, с. в микровольтах (абсолютных); холодный спай при (Г С 1. "С 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1 000 .1 100 1200 1300 1 400 1 500 1600 1700 0 0 644 1 463 2 392 3 397 4460 5 571 6 735 7 952 9 209 10510 11 850 13 222 14617 16 039 17 463 18855 20 202 10 54 719 1552 2 489 3 501 4 569 5 685 6 855 8 076 9 337 10 643 11986 13 361 14758 16182 17 504 18992 20334 20 111 796 1641 2 587 3 605 4 679 5 799 6 975 8 200 9 465 10776 12 122 13 500 14899 16 326 17 745 19 128 20 466 30 170 875 1732 2 686 3 710 4789 5 914 7 095 8 325 9 594 10 909 12 258 13 639 15041 16 468 17 885 19 264 20 598 40 231 955 1823 2 786 3815 4899 6 030 7 216 8 450 9723 11042 12 395 13 778 15183 16610 18025 19 399 20729 50 295 1036 1916 2886 3 921 5010 6146 7338 8 576 9 853 11 176 12 532 13 917 15 325 16 753 18 165 19 534 20 860 60 361 1 119 2 010 2 987 4 028 5121 6 263 7 460 8 702 9 983 11310 12 658 14057 15 468 16895 18 304 19 668 20 990 70 429 1203 2 104 3 089 . 4 135 5 233 6 380 7 582 8 828 10 1 14 11445 12 807 14196 15610 17038 18 442 19 802 - во 499 1289 2199 3 191 4 243 5 345 6 498 7 705 8 955 10 246 11580 12 945 14 336 15 753 17 180 18 580 19 936 - 90 571 1375 2 295 3 294 4 351 5458 6 616 7 828 9 082 10 378 11 715 13 084 14 476 15 896 17 322 18 718 20 069 - 100 644 1463 2 392 3 397 4 460 5 571 6 735 7 952 9 209 10 510 11850 13 222 14617 16039 17 463 18 855 20 202 - 52
Термопара хромель — алюмель1) [54] Э, д. с. в микровольтах (абсолютных); холодный спай при О3 С, 1. 'С —200 — 100 — 0 0 10О 200 о —5750 - —3 490—3780 0 0 4100 8130 ЗМ>! 12 210 400 500 600 700 800 900 1 000 1 100 1 200 1 300 '. 400 16 400 SO 650 24 910 29140 33 300 37 360 41 310 45160 48 890 52 460 55 880 - 390 400 4 510 8 510 12 630 16 820 21070 25 340 29 550 33 710 37 760 41700 4,те« 49250 52 810 _. ') Хромель: 00% 20 -4060 — 770 800 4 920 8 940 13040 17 240 21 500 25 750 29970 34 120 38 160 42 090 45 920 49 620 53 160 . — — 4320 40 -4580 — 1140J-1500 1 200 5 330 9 340 1 3 160 17 670 21920 26190 30 390 34 530 38 560 42 480 46 290 49 980 53 510 — 1610 5730 9 750 13ВБ0 18 090 22 350 26610 30810 34 930 38 950 42 870. 46 678 50 310 53 850 — Сг, 10% Ni; алюмель: 50 — 4810 — 1850 2 020 6130 10150 14 290 18510 22 780 27 030 31 230 35 340 39 350 43 250 47 040 50690 54 200 95% N 60 -5 030 —2 200 2 430 6 530 10 570 14710 18 940 23 200 27 450 31650 35 750 39750 43 630 47 410 51 050 54 540 — 70 -5240 — 2540 2 850 6 930 10 980 15130 19360 23 630 27870 32 050 36150 40140 44020 47 730 51 410 54880 — , остальное А1 60 до I0D — 54301 —5600 —5750 — 2870 3 260 7330 11390 15550 19790 24 060 28 290 32 480 36 550 40 530 44 400 48150 51760 55 220 — —3190 3680 7 730 11800 15980 20220 24 490 28 720 32 890 36 960 40 920 44 780 48 520 52110 55 550 — S1, Мп. —3490 4 100 8130 12210 16 400 20 650 24910 29140 33 300 37 360 41 3L0 45160 48890 52 460 55 880 — Термопара железо— константан1) Э, z., с. в микровольтах (абсолютных); холодный спай при 0° С. 1, -С ' 0 — 200!— 8270 — 100-— 4820 — 0 0 0, 0 1001 5 400 200; 10 990 300 16 570 4001 22 080 5001 27 590 «ю| 33 280 700 39 300 800 45 710 900 52 280 1 ООо! 58 230 10 —5 250 — 520 520 5 950 11560 17 130 22 630 28 150 33 870 39 930 46 360 52 870 - 20 — 5660 -1030 1050 6 510 12 120 17 680 23180 28 710 34 460 40 560 47 020 53 470 - ') Копстантан: 60% Си, 30 — 6060 -1530 1580 7 070 12 680 18 230 23 730 29 270 35 050 41 190 47580 54060 - 40% Ni -6 440 —2 030 2 120 7 630 13 230 18 780 24 280 29 830 35 650 41 830 48 330 54 650 - 50 -680» — 2520 2660 8 190 13 790 19 330 24 830 30 400 36 250 42 470 48 990 55250 — со — 7140 — 3000 3200 8 750 14 360 19 880 25 380 30 970 36 850 43 110 49650 55 840 — 70 -7 460 —3 470 3 750 9 310 14910 20430 25 930 31540 37 450 43 760 50 310 56 430 - 80 -7 750 —3 930 4300 9 870 15 470 20980 26 480 32 120 38 060 44 410 50 960 57030 - 90 —8020 100 —8 270 -4380J—4820 4850 10 430 16020 21530 27040 32 700 38 680 45 060 51 620 57 640 - 5400 10 990 16 570 22 080 27 590 33 280 39 300 45710 52 280 58 230 — 53
Термопара медь — константан [54] Э, д, с, в микровольтах {абсолютных); холодный спай при 0° С . -200 — 100 — 0 0 100 200 300 400 —5 541 —3 349 0 0 4 277 9 288 14 864 20 874 -3624 - 380 389 4749 '9 823 15 447 -3 887 - 751 787 5 227 10 363 16 035 —4 138 —4377 — 1 112 —1 463 -4 603 -1804 -4 817 -2 135 -5 018 —5 205 —5 379 —5 541 -2 455—2 764 —3 062 —3 349 1 194 5712 10 909 16 626 1 610 6 204 11459 17 222 2 035 2 467 6 703! 7 208 12 0151 12 575 17 821 18 425 2 908 3 357 7 719 8 236 13 140 13 710 19032 19 642 3 813 8 759 14 285 20 255 14864 20 874 Термоэлектродннжущие силы химических элементов по отношению к платине Э. д. с. в микровольтах (абсолютных); холодный спай при- 0° С (на ropflqeM конце термопары ток идет от платины к элементу, если указан положительный знак). Злеме 1 Литий . . . НГатрпй . - Калий . . . Рубидий . , Кальций Дерий . . . Чагннй . . Динк . . . Кадмий . . Ртуть . . , Индий , , . —шо*с —1000 + 290 + 780 + 460 — 130 — 90 — 330 — 310 — — -ыоо°с -Н820 — — — 510 Ч> 1140 + 440 + 760 + 900 — 600 + 690 Элемент Таллий - ¦ Алюминий . Углерод (графит) . Кремний Германий , Олово , . Свинец , , Сурьма . . Висмут . . Медь . . . Серебро . . —ЮО'С — 60 +37170 —26620 — 120 — 130 — +7 540 — 370 -f-IOO'C + 580 + 420 + 700 —41,560 +33,900 + 420 + 440 +4 890 —7 340 + 760 — 390 + 740 элемент Золото , , Железо , , Кобальт Никель , , Иридий , , Родий . , Палладий Молибден . Вольфрам . Тантал . , Торнй . . —ЮО'С +1ОО"С — 390 -ф> 780 — 1940 — + 1 220 — 350 — 340 + 480 — + 1980 — 1330 — 1480 ¦ 650 + 700 — 570 + 145п — ют + пго — 100 — •#> 330 — 130 Термоэлектродвижущие силы сплавов по отношению к платние Э. д, с, в микрокольтах (абсолютных); холодный спай при 0° С, горя- чий спай при 100 С. Хромель х) ; , , , Алюмель') Константан*) , , Манганин (84 Си, 4 Ni, 12 Мп) Фосфористая бронза (96 Си, 3,5 Sn, 0,3 Р) Мягкий припой E0 Sn, 50 РЬ) . , . , . Нержавеющая сталь A8—8) Никель-хром (80 Ni, 20 Сг) » » F0 Ni, 24 Fe, 16 Сг) ... Латунь G0 Си, 30 Zn) , , . . Бериллий-медь (97,5 Си, 2,5 Be) . . . . 1) Химический состап указан на стр. - + 281С + + + + 1ЧЯП 1510 61П 55П 46П 4-10 + 1140 + + + 850 fim 670 54
РАДИАЦИОННЫЕ И ОПТИЧЕСКИЕ ПИРОМЕТРЫ Радиационные (по полному излучению) и оптические (спектральные) пнрометрь, нормальных типов калибруются по отношению к излучению абсолютно черного тела; если наблюдают излучение некоторой поверхности, то ее видимую температуру приводят к тем- пературе черного тела. Если видимую температуру определяют радиационным пиромет- ром, то для пол ученик истинной температуры пользуются формулой где е/ обозначает полную нзлучательную способность данной поверхности. Видимую тем- пературу 7\, измеренную спектральным пирометром, приводят к истинной температуре Т, пользуясь формулой (\!Т) — (l/Ts) = Л log Sj/ca, где ех обозначает излучательную спо- собность данной поверхности, отвечающую длине волны /., a ci является постоянной в фор- муле Планка для распределения энергии в спектре, Средняя излучательная способность для длины волны 0,65 мк Зериллий (оксидированный) Зольфрам ¦ » (оксидированное) , Золото э (оксидированный) , Чагний (оксидированный) , » (оксидированная) , . » (оксндировапг ый) . » (оксидированный), , Платина Поправки Излучат спосо( тверд. 0,3 0 35 0 35 0,7 0,45 0 35 0,7 0,15 0 3 0 35 0 6 0,35 0,7 0,2 0 1 0,7 0,4 0,4 0,9 0 4 0,7 0 35 0,3 (в°С) ел шеть жндк. п Г 0 ( A A з — 35 ,5 ,2 35 ,35 — 15 » (оксидированный) , , » (оксидированный) , , Углерод (графит) Хром , . . » (оксидированный) — i » (окендирован- г 1 — 4 35 ный) , » (оксидированный) , - » (оксидированный) . в (оксидированная) на излучательную способность для радиационных пирометров Наблюдаемая TeMnepaTvpa, 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 o.i I ,2 336 513 675 832 989 1145 1301 1457 1613 210 325 429 530 629 729 828 927 1027 п | о.. 147 23С 304 375 446 517 587 ! 658 728 ая налучатсльная способность 0,* 107 168 223 275 327 379 430 482 533 0,5 78 123 163 202 240 278 316 354 392 0,6 | 0.7 55 89 118 145 173 200 228 255 282 38 61 80 100 119 !37 156 175 193 Излучат способ тверд. 0,5 0,5 0 4 0,5 0,85 0 55 0 Ч 0,4 0,45 0.4 0 35 0,85 0,35 0,9 0 35 о'л 0 35 - 0,6 23 37 49 61 73 8-1 96 № A9 ельная аиндк. 0 3 0 4 — 0 35 ¦ 0 4 0 4 - 0 35 0,5-0,8 0.9 П 17 23 28 34 .49 45 50 55 55
Поправки (в С) на излучательную способность для оптического пирометра с эффективной длиной волны 0,65 мк а = 1,438 см-град. Наблюдаемая температура, * С 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2600 3000 0,1 88 135 195 267 353 454 570 705 1126 1692 0, 2 63 91 130 177 232 295. 368' 450 700 1023 Спектральная и 0,3 44 65 95 138 168 213 263 321 493 709 о.< 35 50 71 96 125 157 195 236 360 513 лучатель 0, 5 25 37 53 71 93 117 144 174 264 374 ая способность 0,6 18 27 39 52 67 85 104 126 190 268 0,7 13 19 27 36 46 58 71 87 130 182 0.8 8 12 17 22 29 36 44 54 80 112 0,9 4 6 8 10' 14 17 21 25 38 53 РТУТНЫЕ ТЕРМОМЕТРЫ Ртутные стеклянные термометры, взготовлявшиеся в прежнее время Тоннело {а позже Боденом) в Париже нз стекла «verre dur» (твердое) и затем калиброванные в Международном Бюро Мер и Весов в Севре, могли служить основными стандартами температур на про- тяжении всего интервала от 0 до 100° С. Как видно нэ приведенной ниже таблицы, шкала ртутных стеклянных термометров отличается от шкалы газового термометра (tg); эта таблица показывает также различия, ноторые наблюдаются, если применять другие термометрические стекла. Поправки для приведения показания ртутных стеклянных термометров к шкале газового термометра Температура, •С -20 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Стекло твер- дое <е -'yd , <И),17« 0 —0,05 —0,08 —0,10 -0,11 -0,10 -0,09 —0,07 -0,05 . -0,03 0 Стекло нен- ское 16"' 'г-'16- +0,19° 0 —0,06 —0,09 -0,11 —0,12 —0,11 —0,10 —0,08 —0,06 -0,03 0 Стекло вен- ское 59" <g -'59- ф0,10° 0 —0,02 —0,04 -0,04 —0,04 —0,03 -0,02 —0.01 -0,00 -0,00 • 0 Депрессия нуля ртутных термометров. Если ртутный термометр был прокалибро- ван как абсолютный инструмент, то в его показания необходимо вводить поправку на изменение в положении нулевой точки, наблюдаемое непосредственно после каждого изме ¦ рения температуры. Эта процедура не является необходимой только в том случае, если калибрование проязводят прн помощи сравнения с таким же стандартным термометром. После нагревания до 100° С термометры нз англнйскнх нормальных стекол {обозначаются одной нлн несколькими голубыми полосяаии) и иенскнх стекол 16ет {тонкая красная ли- ния), 59'" н 2954™ {тонная черная лниия), показывают депрессию нуля приблизительно на 0,04° С. Стеяло «verre dur» обнаруживает депрессию около 0,1 Iе С, Поправка на выступающий столбик. При калибровании термометр весь полиостью опускается внутрь яамеры с соответствующей температурой, тогда как при измерениях очень часто верхняя часть ртутного столбияа остается снаружи; вследствие этого термометр 56
показывает температуру, ниже измеряемой на величину NK {h— *г)> где N обозначает длину выступающего столбика ртути, выраженную в градусах, К— коэффициент расши- рения термометрической жидкости в стекле, h — измеряемая температура и tz — средняя температура выступающего столбика. Среднее значение коэффициента К Тер Л Ртуть Спирт Толуол Пентан ометрическая жидкость Коэффициент 0,000155 0 00104 0,00103 0,00145 Кс 0, П 0, 0, эффицнент на 1g F 000086 00058 00058 00081 ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ С, R. В. Коэффициент теплопроводности k вещества можно определять как такое количества тепла, которое при стационарном режиме проходит в единицу времени через единицу площади в направлении, нормальном к изотермической поверхности, при условии, что температурный градиент равен единице и что только от него зависит передача тепла в ве- ществе. Коэффициент температуропроводности = А/плотность X удельная теплоемкость, Значения коэффициентов теплопроводности, приводимые ниже в таблицах, выражены в дж/см-сек*аС. Для перевода нх в другие единицы можно применять следующие множители {см. стр, 16I Кал/см-сек- °С .... Кк-ал/м-час- °С BTU .дюйм/кв.фуТ'Се/с-°Р ВТи.дюйм/кв. фут-час- °F BTU. фут/кв .фут- час- "F Множитель, на к торый следует ум жать единицу в дж/см-сек.°С 0,2388 85,98 0,1926 693,3 57,78 Приведенные выше множители получены в предположении, что 1 кал = 4,1868 дж, 1 BTU = 1055,06 дж и 1 дюйм= 2,54 см, Применяются и другие единицы и сокращенные обозначения, например вт/см-град С и ккал/м-ча?*град С, Определение коэффициентов теплопроводности редко бывает достаточно точным, поэтому нет оснований принимать во внимание небольшнерасхождения между различными калориями илн между британскими тепловыми единицами, МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ Теплопроводность многих металлов следует соотношению k = 2,5 ¦ 10~8оТ, где Т обозначает температуру в °К, а а— электропроводность в единицах (ом-см)~1. ^го соотно- шение, которое лучше всего оправдывается для хороших проводников электричества и при высоких температурах, можно применять и для определения коэффициентов тепло~ проводности. Соотношение kpcp = const, где р обозначает плотность, а ср — удельную теплоем- кость при постоянном давлении, было предложено Стормом [46] для того, чтобы объяснить температурные изменения этих величин для некоторых металлов и сплавов. Сплавы Для сплавов можно пользоваться соотношением k = LaT -\- С, причем L п С имеют следующие значения; Основной ь Алюминий а-Железо , еталл в сплаве 10'Z. 2,22 2,43 2,39 с 0,105 0,092 0,042 ОСНО EHOfi Магний Медь Нияель , *ет,лл » сПла»е .с. 2,16 2,39 2,13 0,092 0,075 0,084 57
Элементы с металлической электропроводностью (числа, набранные курсивом, относятся к жидкой фазе) Температура, ° С -100 | 0 [ 100 | 300 | 700 Алюминий Бериллий Ванадид . Висмут Вольфрам Гафний . Железа , Золото Индий Иридий . Кадмкй . Калий , , Кальций , Кобальт . Литнй . , Магний Медь . . Молибден Натрий Никель . Ниобий . Олово . . Палладий Платина Рений Родий . . Ртуть . . Свинец . Серебро . Сурьма . Таллий . Тантал Титан Торий . . Уран , , Хром . , Цинк , . Цирконий 2,45 4; 1 0,ПБ 2,05 0,94 3,3 1,51 0,96 1,6 4,05 1,4 1,35 0,97 0,49 0,74 0,69 0,68 1,54 0,33 0,37 4,22 0,23 0,54 1,14 2,38 2,3 — 0,08, ¦1.90 — 0,76 3,1 0.26 1,48 0,92 0,99 Л Qft и,У0 0,69 0,71 1,5 3,85 1,43 1,35 0,91 0,49 0,64 0,67 0,69 0,71 1,52 0,09 0,35 4,18 0,18 0,41 0,54 — 0,41 0,24 0,86. 1,13 0,21 2,30 1,7 0,31 0,07» . 1,65 0,22 0,69 3,1 1,43 0,90 - 0,73 1,5 3,82 — 0.85 0,83 0,51 0,60 0,74 0,72 — 1,47 0,1 0,335 4,17 0,17 0,43 0,16 0,39 0,26 0,85, 1,09 0,20 2,26 1,25 0,34 0,10 1,45 0,21 0,55 0,95 0,42 1,45 3,76 0,76 0,64 0,56 0,33 0,76 — 0,115 0,315 3,62 0,17 0,49 0,15 0,40 0,31 0,80 1,00 0,19 Полупроводники и изоляторы Температура, °С Германий Графит . Йод . . Углерод Селей Кремний Сера . , Теллур . 1,05 0 63 0,5—4,0 С ,004 0,016 с г ( 0 ,0024 ,84 ДЮ2Я ,015 58 0,5—3,0 0.017 0,0023 0,4-1,7 0,019 0,4—0,9 0,023
111 111 111 11 I I I I I I I I I 6S й а ¦ S g 11111 и 11 1111 ss о о о о о о о *ГОСЛ ЪГ— Ъ Л 00 I I I I I I 1 1 I I I II ~°\ I I I I I i I I I II II I 1 I-14; 8р | So го to — | со СО ИО СО !~г- | Т •— ooo о M OJ СЛ CO A. ] I I I i i 151S i I I Ю I O I 00 3 — О О О О I j j I j j 1 С О tD CO О С О — tJ О I I I ! I ." I I I I I I I I I I I I I I : I ! I I I I I I I I I I I -SI I SSI o. I I I I I i и i i i i i i i i i -°°51 ?i i i i i о о О О OOO OO OOO OOO'—О — *- --¦ oooooooooooooootj — — — <-+'— л О ООО OOOO ОООО М > СО СО СП^р СЛ <в ел Ч — tJ О о ooooooo I I I II I I II ] I II
Газы Коэффициент теплопроводности газов связан с их коэффициентом внутреннего трения >| н с удельной теплоемяостью при постоянном объеме сь уравнением k =¦ =0,25 (9f — 5)г,ст, где f обозначает отношение Cf,/cv, Прн обычных давлениях теплопроводность газов не зависит от давления, но она возрастает прн высоких и уменьшается при очень низких давлениях, например для воз- духа при давлениях около 0,001 мм Hg. Изменение k • 104 с температурой I Температура, °С —20о| —100 \ 0 100 J 500 —100 1,58 — — 1,51 — — — — 1 8H 1,54 — о 1 2,41 2,18 1,45 2,32 1,80 1,64 0,85 1,2 3 02 2,38 1,51 0,77 1,58 100 3.17 3,38 2,23 3,04 — — 1,35 — 2,35 Аргон . . Хлор . . Гелий ¦ . Водород . Криптон . Неон . . Азот . . Кислород Ксенон I — 5,84 5,0 1 ,09 _ 10,59 11 1 ,23 _ — ,58 ,59 — 1 0 14 16 0 4 2 2 0 ,62 72 ,15 ,84 ,88 ,65 ,43 ,44 ,51 2,11 _ 17,06 21,6 1,10 5,70 3,12 3,25 0,70 3,60 38,9 5,42 Воздух . , . „ . Аммиак Углекислота . . Углерода окись . Этан Этилен . . . . , Фреон 12 . . . , Сероводород . . Метан , . . . . Азота окись . , » закись , . Сернистый газ, . Пары воды . . . 7,6 7,9 5,7 ;500° ¦ Жидкости В таблице даны значения величин й*103, Числа в скобках указывают температуру в "С, Обычно имеет место линейное соотношение между k н температурой, {Для жидкид металлов см. стр, 58) k ¦ ю* ("С) Анилнн * . Ацетон Бензол . . . . Вода . . , , Глицерин ....... . Дихлордифторметан . . . Масло машинное » трансформаторное . Парафин белый Спирт «-бутиловый . . . . » метиловый » пропиловый , . . . » этиловый Толуол Четыреххлорнстый углерод Этнлбензол ........ Этиленгликоль 1,72B0) 1,98(—80); 1,46F0) 1,47B0); 1,37E0) 5,61@); 6,32D0); 6,73(80); 6,86A05—160); 5,98B69) 2,86@); 2,92F0) 0,9(—20); 0,73B0) 1,52B0); 1,42B00) 1,36@); 1,27A00) 1,27@); 1,25A50) 1,67 (—60); 1,06(80) 2,23(—40); 1,86F0) 1,68(—40); 1,48(80) 1,89(—40); 1,50(80) 1,59(— 80); 1,19(80) 1„15(—20)! 1,02F0) 1,52(—80); 1,17(80) 2,52@); 2,64A00) Различные вещества Значения k, данные в таблице, отвечают комнатным температурам, за исключением тех случаев, где указаны иные температуры (в °С); значения k следует рассматривать как приближенные велкчины, средние для дакного материала. 60
Асбестовая вата ,...'... » ткань Асбестовый картон Асбоцемент листовой .... Асфальт . . Бериллия окись E0э С) ... , . A200= С) ". . Бетон с гравием > ячеистый, пенобетон Битум Бумага Вата хлопковая » шлаковая ..... Вермикулит1) Войлок Древесина обычная г пробковая .... Инфузорная землн Капок») Картон . Кварц II оси G0° С) .... » 1 оси Кирпич диатомитовый (тре- пельный) Кирпич строительный . . . . » огнеупорный F00° С) » s A000'С) Кремнезем F0° С) > B40°С) Лед (—5° С) Мрамор Парафин 0,55 1,25 ,04 2,9 11—15 1750 330 15 0,8-1,5 1,7 0,6 0,3 0,4 0,65 0,4 1,4—1,7 0,55 0,7 0,35 2,1 93 54 1,25 5,3—6,1 11 12,5 13,8 « 15,2 22 30 2,5 Перлитовый порошок . . . . Песок кварцевый Пластилин Пластмассы сплошные .... » пористые .... Пробка натуральная » гранулированная . . Резина Слюда: индийский мусковит A00— 600° С) флогопит A00° С) .... » B00-600° С) . . Стекло ненское » крон » натровое > пирекс » пеностекло . . . . » флинт .... Уголь древесный Фанера Фарфор Цемент с опилками Цементный раствор (отвердев- ший) Циркония окись A00° С) . . . » » A200° С) . . Шнфер . . .-. Штукатурка сухая изоляцион- ная Штукатурка твердая ...... Эбонит плотный . » пористый 0,4 3—4 7 1,2-4 0,3—0,4 0,38—0,46 0,4 1,46 5,5-7,9 4,8-6,3 2—4,4 4—8 10,5 5,5—7,5 11 0,6 8.4 0,5 1,25 10,5 2,7 9-11 20 24 20 0,55 1,25 1,7 0,3 1) Вермикулиты — минералы из группы гидратизированных слюд. В прокаленном виде применяются как термоизоляционный материал. (Прим. ред.) а) Растительный пух. {Прим. ред.) R.W.P. КОЭФФИЦИЕНТЫ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ Изменения длины / с температурой i в пределах небольшого температурного интер- вала для большинства твердых тел отвечают уравнению где а обозначает коэффициент линейного расширения для данного температурного интер- вала {ti — ^о). За исключением немногих случаев, коэффициент линейного расширения, определяе- мый подобным образом, увеличивается с повышением температуры. Значения а в прило- женной таблице определяются как линейное увеличение единицы длины прн нагревании тела на Г С; оин отвечают температурам около 20° С, за исключением случаев, указан- ных особо. В пределах более широкого интервала температур изменение длины с температурой для большинства металлов н неноторых сплавов следует параболическому илн кубическому законам; однако много сплавов расширяется прн нагревании неравномерно, и, в общем случае, коэффициент расширения сплавов не представляется возможным точно рассчитать на основании значений коэффициентов расширения составных частей. 61
Сплавы Бронза орудийная, колокольная (ок. 80 Си, 20 Sn) » алюминиевая (ок. 92 Си, 7 А|, 0,4 Zn) . , » зеркальная (ок. 68 Си, 32 Sn) » фосфористая Дельта-металл F0 Си, 36 Zn. 2 Sn, 2 Fe) Дюралюминий (ок. 95 Al, 4 Си, 20—500° С) , . , . Константан (ок. 60 Си, 40 Ni) Латунь (ок. 68 Си, 32 Zn) '» (ок. 60 Си, 40 Zn, 20—100° С) Магналий (ок. 90 Al, 10 Mg) Моиель1) . Ннхром (ок. 90 Ni, 10 Сг) • (87 Ni, 9 Сг, 1,5 Fe) » (85 Ni, 10 Сг, 3Fe) Платина-иридий (90 Pt, 10 Ir) Сплав «Y»1) Сталь нержавеющая A8 Сг, 8 Ni) » » A3 Сг, 20—100° С) » никелевая (включая инвар), 10% Ni . . . . » » 36% N1 .... » » 43% N1 .... > » 58% N1 .... » обычная углеродистая , Стеллит (ок. 80 Со, 20 Сг), 20—100° С > » 20-600° С ...... » № 2 (ок. 55 Со, 35 Сг, 10 W), 20—100° С » » ' 20—600° С Различные вещества Алунд, AlsO8 (при 100° С) .' Дерево, типичные значения, вдоль волокна . . . » » » поперек волокна . . . Кварц |[ оси » _1_ осн ' . Кремнезем плавленый » от 0 до 1000° С Стекло8) борное » мягкое натровое, 14% Na2O ¦. » пирекс . » твердое калийное, 20% КгО » флинт, свинцовое, 46% РЬО ...... » фирмы Ченс Фарфор (изоляторы) » (огнеупорный) » (лабораторный) Флюорнт CaF Строительные материалы Гранит Известняк Кирпич Кирпичная кладка Мрамор г Песчаник Портландцемент (блоки) Цемент и бетон Шифер 17—18 16 19 17 20 27 23 15-17 18—19 19-2S ок. 23 ок. 14 13 12,5- 13 8,7 22 10—11 10 13 0—1г) 7,9 11,5 ок. 11 14 16 11 13,5 ок. 8 ок. 3—5 ок. 35—60 7,5 13,7 0.4 0,5 3—7 ок. 8,5 3 ок. 10 8 3,3 3-6 2-5 3—4 19 6—9 4—9 3—9 4—7 3—IS 5-12 ок. 3 10—Н 6—12 !) Состав сплавов см. стр. 59. ХПрия. ред.). а) Этот сплав имеет очень малый коэффициент расширения а только при комнатной температуре; прн 500°.С а равно приближенно 9 - 10—6. 8) Большинство стекол прн комнатной температуре имеют коэффициен- ты расширения от 8 ДО 10 ¦ 10—6; исключением являются стекла, содержа- щие бор. См. стр. 185. _^ "" J. S. С. 62,
Металл (элемент) Металл (элемент) Алюминий .. . . » от 0 до 600° С . . Ванадий Висмут .... > II оси » J. ОСИ Вольфрам . » от 600 до 1400° С . » от 1400 до 22О0°С Железо (сварочное) » (электролитическое) , » от 0 до 700' С ... Золото . > от 0 до 500° С .... Иридий » от 0 до 1750° С . . Кадмий . » II оси » .L ОСИ Кобальт » от 25 до 350° С . . Магний » от 0 до 400° С .... Никель » от 0 до 1000° С . . . 23 29 ок. 8 13 15 11 4,5 6 7 12 11,7 15 14 15 6,5 9 30 52 20 ок. 12 ок. 18 25 30 12,8 18 Олово » 1| оси » J_ ОСИ Палладий » от 0 до 1000° С . . . . Платина » при 800° С Родий Свинец » от 0 до 320° С Серебро , . в от 0 до 900° Сурьма 1 оси . . . . оси - • - Таллий » от 0 до 290э Титан Хром » от 0 до 900° С ...... Цинк (кристалл.) || оси ... » » ± оси . . . » (литой) » . (листовой, вальцованный; || прокатке) » (листовой, вальцованный; | _1_ прокатке)' . | 21 30,5 15,5 ок. 11 14 8.9 11 > 8,4 29 33 19 20,5 11 16 8 28 34 ок. 9 ок. 7 11 ок. 60 ок. 13 ок. 30 ок. 31 ок. 20 КОЭФФИЦИЕНТЫ ОБЪЕМНОГО РАСШИРЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ В следующей таблице даны значения р, = A/У() {dVt/dt) при 2=20° С. Коэффициент расширения ъ общем несколько возрастает с повышением тем- пературы. Анилин ........ Ацетон Бензол Вода Глицерин л-Кснлол ....... Метнл йодистый . . . н-Пентан Ртуть1) Сероуглерод Скипидар I) См. таюке стр. 37 85 143 122 21 47 99 120 155 18,1 119 96 Спирт метиловый .... » этиловый Толуол Уксусная кислота .... Фенол Хлороформ Четыреххлорнстый углерод Этил бромистый .... Эфир этиловый HaSO4 100% 119 108 107 107 79 127 122 140 163 56 Р. Н. В. ТЕРМИЧЕСКИЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ ГАЗОВ Коэффициент объемного расширения газов ар при постоянном давлении оцределяется формулой Vt = Vo A + «рО: термический коэффициент давления газов av при постоянном объеме определяется формулой Р/ = Ро f1 + °о0- В этих формулах Vt и Р, обозначают соответственно объем н давление газа при t °С; начальный объем и начальное давление (Уо. Р«) отяосктся к 0°С. Оба коэффициента чр и о„ зависят от начального давления газа: для идеального газа о^^ av. 63
(а) Газы, применяемые в термометрии: Ро = 100 см Hg. Температурный интервал О—100° С. Газ «Р • Ю3 и„ • 10» . . Не 3,6580 3,6605 н. 3,6588 3,6620 N, 3,6735 3,6744 Воздух 3,6728 3,6744 Ne 3,6600 3,6617 (б) Некоторые другие газы при различных начальных давлениях. Температурный интервал 0—100° С, за исключением тех случаев, где он указывается особо. Газ Воздух о2 СО СОг N2O . SOa NHa Аг Na Pt, 'см- Hg 23 @—1067° С) 2000 18—23@—1067 ° С) 66 100 атм 23@—1067 "С) 76 24@—1067" С) 52 100 76 76 76 @-50° С) 65 _200 атм 1000 атм ¦„¦ю- ¦ - 4,86 3,669 3,675 6 3,707 3 3,741 0 3,719 3,903 3,854 _ 4,34 2,18 .„ ¦ ю- 3,6643 3,887 3,6652 3,6738 3,6648 3,667 3,698 1 3,726 2 3,676 3,845 3,668 0 - УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ ВОДЫ С. R. В. да Бэрд Международный Комитет Мер н Весов принял в 1950 г. предложенные В. Дж. Хаасом значения: cv = A5° С) = 4, 1855 дж/г ¦ град С (соответствует значению, данному рджем в 1941 г.); отсюда для ср(, oCj получается следующая формула: = 0,99618, тС 0,0002874 Г доо ) + 0,011160.10~°-сзе'- ср «-С) . Эта формула была дана Осборном, Стимсоном и Гнннннгсом. Во всех последующих таблицах значения с даны в единицах дж/г • градус» Темпера- тура, 'С 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 4,2174 4,1919 4,1816 4,1782 4,1783 4,1804 4,1841 4,1893 4,1981 4,2048 1 4.2138 1,1904 1,1810 1,1781 1,1784 1,1807 1,1846 1,1899 1,1989 1.2058 2 4,2104 4,1890 4,1805 4,1780 4,1786 4,1811 4,1850 4,1905 4,1977 4,2068 3 4,2074 4,1877 4,1801 4,1780 4,1788 4,1814 4,1855 4,1912 4,1985 4,2078 4 4,2045 4,1866 4,1797 4,1779 4,1789 4,1817 4,1860 4,1918 4,1994 4,2089 5 4,2019 4,1855 4,1793 4,1779 4,1792 4,1821 4,1865 4,1925 4,2002 4,2100 6 4,1996 4,1846 4,1790 4,1780 4,1794 4,1825 4,1871 4,1932 4,2011 4,2111 7 4,1974 4,1837 4,1787 4,1780 4,1796 4,1829 4,1876 4,1939 4,2020 4,2122 8 4,1954 4,1829 4,1785 4,1781 4,1799 4,1833 4,1882 4,1946 4,2029 4,2133 9 4,1936 4,1822 4,1783 4,1782 4,1801 4,1837 4,1887 4,1954 4,2039 4,2145 64
Удельная теплоемкость тяжелой воды Даны значения по отношению к обычно'й воде (Ср= 1,000 прн 20д С). Темпер Удельн ч тура, DC ¦ . . ая теплоемкость Минимум при 41° С 1 10 ,009, 1 20 О063 1 30 ,004, 40 !) 1,003, 1 SO 004, УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ РТУТИ Ртуть имеет минимум удельной теплоемкости при 140° С. Температура, °С . . Удельная теплоем- кость 0 0 1402 0 20 1394 0 40 ,1385 0 60 1377 0 80> 1373 100 @,137) 200 @,134) УДЕЛЬНЫЕ ТЕПЛОЕМКОСТИ ГАЗОВ И ПАРОВ Значения прн постоянном давлении относятся обычно к атмосферному давлению. Темпера- Удельная тура. "С теплоемкость При постоянном давлении (ср) Азота закись NaO . » окись NO . . ъ перекись NOa Аргон _ Воздух (сухой) . . » A00 атм) . , . Сероуглерод CS2 ^ . ¦ Скипидар CiqHi Спирт метиловый СН4О Хлороформ СНС1Э ¦ . . Эфнр этиловый (С2НВKО Прн постоянном .объеме Азот1) Аргон ВодородЕ) ..... Воздух»^ Окись углерода СО Пары воды . , . Углекислый газ4) 26—103 13-171 27—67 15 20 100 500 1000 —100 — 80 86—190 179—249 101—223 27—118 25—111 ъеме (с 0 0—2000 ок. 60 О 1000 1800 100 ок. 55 0,892 0,971 0,680 0,523 1,006 1,011 1,092 1,192 1,008 1,902 0,670 2,118 1,917 0,603 1,791 ,) 0,732 0,3122 10,05 0,718 0,950 1,002 1,463 0,691 *) Для N cv = 0,7324-0,000672, t обозначает темпера- туру. Молярные теплоемкости других газов и парэв см. стр. 169. в) Дли Н cv умейьшается с увеличением плотности и понижением температуры. 8) Дли - воздуха сР = 0,7184-0,1167E, где р обозначает плотность- (г/мл). *) Для COj со = 0,691+0,889 p-f 1,42рв. 3 дж. Кэй, т. лэби 65
ОТНОШЕНИЕ УДЕЛЬНЫХ ТЕПЛОЕМКОСТЕЯ с И с„ ДЛЯ ГАЗОВ И ПАРОВ 1 — отношение удельной теплоемкости при постоянном давлении к удельной теп- лоемкости при постоянном объеме. Для непосредственного определения у обычно применяется метод, основанный на адиабатическом расширении газа; для этого можно, например, определить скорость звука в газах. Зная давление нлн температуру непосредственно после адиабатического расши- рения (метод Клемана и Дезорма и метод Луммера и Прингсхейма), т можно найти, из уравнений pv' = const или 7V~~' = const [47]. Темпера- тура. °С Одноатомные г.а з ы Аргон . . . Гелий . . . Криптон Ксенон . ¦ Неон . . . Пары ртути О О 19 19 19 310 1,667 1,63 1,689 1,666 1,642 1,666 Азот ...... Азота окись . . . Водород Кислород . . . . Окись углерода Воздух (сухой) . Двухатомные газы 20 B00 атм) . . . 4—17 5—14 1800 —79,3 0—17 500 900 / ° 1—79,3 Трехатомные газы Азота закись N2O . перекись (N3O- 1NO, Аммиак NH8 Озон .... Пары воды Сернистый газ 20 150 A6—34 \ 500 1,401 1,394 1,407/8 1,400 1,297 1,405 1,401/2 1,357 1,32 1,828 2,333 1,324 1,172 1,31 1,336 1.291) 1,334 1,26 1,2 Сероводород H3S Сероуглерод CS2 . Углекислый газ . — — 4-11 300 500 1 1 1 1 1 ,340 ,239 ,300. ,22 ,20 Многоатомные газы 'Ацетилен С2Н2 Бензол СвН„ . Метай СН, .... Метил бромистый йодистый . , хлористый ,' Пропан СЭН8 . . . Спирт метиловый этиловый . . » . . Уксусная кислота . Хлороформ СНС1, . Четыреххлорнстый угле- род СС1, .... Этан С2Нв Этнл бромистый . . » хлористый . . Этилен CSH» . . . Эфнр этиловый . . 20 99,7 19—30 99,7 53 136,5 B4—42 22,7 12—20 99,7 1,26 1,40 1,105 1,313 1,274 1,286 1,279 1,130 1,256 1,133 1,134 1,147 1,110- 1,15а 1,130 1,22 1,188 1,187 1,264 1,024 1,112 1) Экстраполировано. 66
УДЕЛЬНЫЕ ТЕПЛОЕМКОСТИ РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ В большинстве случаев значения удельных теплоемкостей, данные в таблице, сле- дует рассматривать как средние приближенные величины. Темпера- тура, -С Вещество Темпера- тура, "С Удельная теплоем- кость Сплавы Латунь желтая .... О » красная (томпак) О Константан (энрика) . . 18 Мягкий припой х) Нейзильбер .... Жидкости Анилин Бензол Вода морская . . . Глицерин Масло касторовое » льняное . . » парафиновое » прованское . » сурепное . . а) Скипндар . . . . Спермацет . . . . Спирт амиловый . » метиловый » этиловый . Толуол . . . . Эфир этиловый 15 10 40 17 18—50 20 20 20—60 7 20 —20 0 15 18 20 18 12 0 40 18 18 0,368 0,377 0,410 0,176 0,398 2,15 1,42 ¦ 1,77 3,93 2.43 2,13 1,84 2,13— 2,26 1,97 2,04 2,89 2,97 3,01 1,76 2,06 2,30 2,52 2,29 2,71 1,67 2,34 Различные вещества Асбест Базальт Гранит Кварц SiO2 » » Кремнезем (плавленый) » » Лед Мрамор белый Парафин Песок Плавиковый шпат CaFa Резина Стекло иенское16"' . » > 59'"») » крон .... » пирекс . . . » флинт .... Фарфор Эбонит КС1 . . NaCl 20—100 20—200 20-100 0 35Q 15—200 15—800 —250 —160 —21-1 18 0—20 20—100 30 15—100 18 18 10-50 26 10—50 15—1000 15—200 20—100 —250 —187 277 -248 — 38 0,84 0,84— 1,00 0,80— 0,84 0,73 1,17 0,84 1,04 0,15 1,0 2,0—2,1 0,88— 0,92 2,9 0,80 0,88 1,13—2,1 0,80 0,80 0,67 0,78 0,50 1,07 0,75 1,38 0,0653 0,490 0,741 0,0414 0,825 0,8а ')Sn 54И, РЬ 46%; удельная теплоемкость 2) Плотность 1,2. ')-Си. стр. 56. 0,1766 + 0,000159(; СКОРОСТЬ ЗВУКА И ЕГО ПОГЛОЩЕНИЕ 1. Скорость звука в жидкостях (продольные волны) с, = l/y^Paf, где р„ обознача- ет коэффициент адиабатического сжатии, ар — плотность. В газах прн сравнительно низких давлениях рй = 1/fp, где р — давление, а у — отношение удельных теплоемкос- тей газов при постоянном давлении н прн постоянном объеме. Скорость звука в этом случае . или, иначе, где я —газовая постоянная, Т — абсолютная температура н М — молекулярный вес. В первом приближении Cj измеяяетсн с температурой как \Tf и не зависит от давле. нин, но прн более высоких давлениях на значение сг начинают оказывать существенное влияние второй и последующие вириальные коэффициенты. Скорость звуна в газах, на- ходящихся в трубах, меньше, чем в открытом пространстве [48]. 67 3»
2- В изотропных твердых телах могут распространяться как поперечные (де'форма- ция сдвига), так н продольные волны (деформация сжатия). Скорость поперечных волн в безграничной среде где ? —модуль Юнга, О—модуль сдвига, ц — коэффициент Пуассона; это выражение соответствует скорости волн кручении, распространяющихся вдоль оси цилиндра. Скорость продольных волн (волн сжатия) в безграничной среде A - 2а) A+ р.) р • где К—модуль всестороннего сжатия. Скорость звука а тонком стержне а в бесконечно тонкой пластине г р A — i*r) Волн ы Рэлен (поверхностные) могут распространяться вдоль поверхности тела со скоростью ся = асг, где а — наименьший положительный корень уравнения а8 — 8а* + 8C —26й) а3 — т-1бA — б9) = 0, а Ь = — . Волны изгиба могут распространяться вдоль тонкой про- тяженной пластинки со скоростью С- f 12? A—-м-2) Где ш = 2п/ — угловая частота, а г — толщина пластннкн. 3. В анизотропных твердых телах, которые могут обладать в общем случае 21 неза- висимой упругой постоянной, могут существовать, прн данном направлении нормали к фронту волны, трн различных вектора смещения, каждый нз которых связан с характер- ' ной скоростью плоской волны. Из трех волн одна аналогична продольной, а две — попе- речным волнам в случае изотропного тела. Направления соответствующих векторов смеще- ния взаимно ортогональны н в общем наклонены к нормали фронта волны. Обобщенная поверхностная волна может распространяться лишь в некоторых определенных направле- ниях вдоль поверхности неограниченной анизотропной среды. Как и в изотропной среде, скорость поверхностной волны меньше, нежели скорость поперечной волны, имеющей то же направление [49, 50]. 4. Скорость звука в воздухе. Лучшее значение, полученное Харди, Телфером н Риль- мейером [51] для сухого воздуха прн 0° С, содержащего в объеме 0,03% СОв, равно 331,46 м/сек. Авторы дают прн этом следующие поправки: а) температурный коэффициент: -\- 0,607 м/сек на Г С прн 0" С; б) дисперсия: скорость увеличивается на 0,09 м/сек при частотах, больших частоты, соответствующей максимуму поглощения (см. раздел 7); в) содержание СОа: скорость убывает на 0,02 м/сек прн увеличении в объеме содержания СОа на 0,03%; г) содержание НаО: скорость возрастает на 0,05 м/сек при увеличении в объеме содержания водяных паров на 0,10%; д) в области Температур 0—25° С наблюдается увеличение скорости порядка 0,04 м/сек, обусловленное отступлениями от.законов идеаль- ного газа (дополнительно к температурным изменениям первого порядка в пункте а), имеющим вид ^~T)* Ходж A937) получнл следующие данные об изменении су в зависимости от давлении прн 27° С: . Давление {атм) 1 10 20 50 100 Относительная скорость звука . . . 1 1,003 1,008 1,024 1,064 Удельный акустический импеданс для ллоских волн в воздухе равен pCl = 42,86 [- \ -/ где ?— температура, °С и h — барометрическая высота, см. 5. Скорость звука в воде. Скорость звука в дистиллированной воде не обнаруживает дисперсии, но ее зависимость от температуры является аномальной, кдк это видно иэ при- лагаемой ннже таблицы. Для морской воды значение скорости й в слоях, близких к поверх- ности, определяется выражением й = 1445,5 + 3,922 — 0,024 t2 м/сек, прн этом соле- ность принимается равной 3,5% по'весу, широта 30°, t обозначает температуру в "С. Скорость возрастает приближенно на 18 м/сек иа км глубины н на 13 м/сек прн увеличении
солености на 1 % — от 3% до 4%, Изменение с широтой в слоях, близких н Поверхности, равно нулю, но на глубнне 10 км скорость на широте 90? на 0,9 м/сек больше, чем на эква- торе. Эти данные получены для ннзкнх частот [52]. ; 6. Ослабление звука. Ослабление плоских звуковых волн в nenepfcM ' равно а = A/2 d) In {J0/Jd), где первоначальная интенсивность звука Уо уменьшается до./йна расстоянии d. Если эту величину выражать в дб/см, то она равна 8,686 а. В нормальных жидкостях а классически изменяется как /а, где f обозначает частоту. В твердых телах а приближенно пропорционально /, за исключением тех случаев, когда наблюдаются явле- ния рассеяния или релаксации. Температурный коэффициент а может иметь любой знак; для твердых тел он обычно отрицателен. , 7. Ослабление звука в воздухе в зависимости от изменения частоты имеет сложный вид н зависит от содержания водяных паров. Значение а при данной частоте имеет макси- мум при некотором значеннн относительной влажности, которое в свою очередь возрастает с ростом частоты. Данные, приведенные в таблице, принадлежат Эвансу н Безлн A956) A—10 кгц при 20° С), Снвиэну A947) A5—500 кгц прн 26,5° С) и Пилменеру A945) A927 кгц при 24° С). .Значения величины а ¦ 1 для звуковых волн в воздухе Относительная % 10 20 37 40 60 80 87 1 0,13 0,06 0,03 0,03 0,03 — 2 0,47 0,23 — 0,10 0,09 0,08 — 4 1,27 0,82 — 0,38 0,24 0,20 — 6 1,87 1,61 0,84 0,54 0,39 — Ча S 2,26 2,48 — 1,45 0,96 0,69 стота. л 10 2,53 3,28 — 2,20 1,47 1,08 — 15 — 4,15 — — — 50 — 22,6 — — — 100 _ — 41,5 500 — 530 - — — 1927 — — — — — 7 000 8. Поглощение звука в дистиллированной воде пропорционально /2 для интервала частот 3—70 Мгц; оно значительно больше при низких частотах. Величина а//а уменьшает- ся с возрастанием температуры, как это видно из таблицы, данной ниже; в этой таблице частота f выражается в гц. Эти данные были получены Смитом и Бейером в 1948 г. и Пин- кертоном в 1947 г, для интервала частот 7—66 Мгц^ Поглощение звука возрастает прн на- личии в воде воздушных пузырей и инородных тел. Скорость и поглощение звука в дистиллированной воде °с d {м/сек) («//¦) • ю1' 0 1 407 57 10 1 445 36 20 1484 25 30 1510 19 40 1528 15 50 1544 12 60 1556 10,5 70 1561 9.7 80 1 557 8,0 9. Ниже приводится данные о поглощении звука в морской воде, установленные Эверестом и О'Нейном в 1946 г., Либерманном в 1948 г. н Шипи в 1950 г. Величина а ¦ 10* для звуковых волн в морской воде с . Ю« . . 20 0,023 24 0,050 100 0,369 120 0,530 200 0,690 230 1,25 480 2,00 940 2,90 10. В таблице, приводимой ниже, даны скорости и температурные коэффициенты скорости звуиа в газах, полученные Аббеем и Барлоу A948), Куком A906) Финдлееы и др. A938), Хардн и др. A941), Хенвисом A947), Иттербиком и др. A937) и A938), Ри- чардсом н Рейдом A934) и Варнером A937). 69
Скорость звука в газах Азот . . . Азота закись » окись Аммиак . . Аргон . . . Водород . . Воздух ') . Гелий . . . Дейтерий Кислород . Метан . . . о о 16,3 о о о о -182, О -268, О О О" 333,64 258 333,9 415 319 1286 331,46 ,5 970 -268,9 104 314,84 430 0,85 0,73 2,00 0,607 1,55 1,58 0,57 0,62 Неон Пары воды . . Сероуглерод . . Углекислый газ Углерода окксь Хлор Этан Этилен . . . . НВг на HJ n2s soa о 100 о в о о 10 о о о о о о 435 405 200 260,3 337,6 206 308 317 200 296 157 289 211 0,78 0,24s) 0,87 0,604 0,56 ') Сухой, 0,03« CO2 по объему. а) При 30° С. 11. Приводимые ниже в таблице значения скорости звука и его поглощения в жидкостях взяты из работ Бэра A935), Бхимасенахара и др. A940), Бригса и др. A947), Бартоиа A948), Финдлея н др. A938), Галта A949), Хаззарда A950), Хаббарди A950), Хаббардн н Лумиса A928), Хиитера A941), Клеппа A950), Кувахара A939), Партхасатн A935 н 1936), Пеллама н Гальта A946), Пинкертона A947), Пмтта и Дженсона A935), Ринга ндр. A947), Шаафа A941), Внлларда A949) н Внллиса A947). Температура отно- сится к Ci и а//а ; / выражено в гц. Цифры в скобках обозначают частоту Мгц. Скорость и поглощение звука в жидкостях Жидкое- Азот Амилацетат Ангидрид уксусный . . Анилин, Аргон Ацетилен четырехбромистый . . . . » ' четыреххлористый . . . . Ацетон Бен зол , Бромбензол Бромоформ Бутилацетат . . . Висмут Вода (дистиллированная) » морская (поверхностный слой соленость 35 частей на 1000, ши- рота 30°) з> тяжелая Водород Галлий * я-Гексан Гелий я-Гептан Глицерин . -199 29,2 24 20 -188 28 28 25 25 '28 26 26 365 0 0 15 20 -256 50 21,2 -269,8 22,4 26 962 1 173 1384 1669 863 1007 1 155 1 170 1 295 1 134 908 1 179 1 365 1407 1 445,5 1509,7 1381 1187 2 740 1085 179,8 1150 1930 -10 - 4,0 5,5 ¦ 5,2 — 2,2 +3,0 при 20°С -21.5 — 4,5 - 1,8 10,7 D4,4) 74 A5) 10,2 D4,4) 50 D—19) 830 F—10) 230 F—10) 5,6 D4,4) 77 A5) 230 A6) 80 A5) 1 700 C,8—19) 70
Продолжение Индий Кадмий Калий Керосин Кислород Кислота муравьиная » олеиновая л-Ксилол Масло камфоркое » касторовое . » прованское . .Метил бромистый . » йодистый .Метилацетат .... .Метилен бромистый » подпетый . » хлористый .Натрий Нефть Нитробензол .... ¦«-Октан Олово Паральдегид .... аэо-Пентан .... Пиридин н-Пропилацетат . . Ртуть Рубидий Свинец ¦Сероуглерод Скипидар ¦Спирт «-амиловый .... » к-бутнловый . . . » метиловый . . . , » «-пропиловый . . . » этиловый -о-Толуидин Толуол Углерод четыреххлорнстый формальдегид (формалин) ¦формамид Хлорбензол Хлороформ Цезий Диклогексаи ....... Цинк Этил бромистый » йодистый ..... Этилацетат ...... Этилен бромистый , . . . » хлористый .... Зтиленгликоль Зфир изо-амиловый . . . » этиловый 260 360 160 25 —182,9 20 20 22 25 18,6 21,7 2 30 19 24 24 23,5 235 25 23,8 20 380 28 25 25 26 20 160 380 25 25 28.6 2 20 25 20 22,5 25 25 25 25 25 25 130 20 480 10 2 25 24 23 28 26 25 2 215 2 200 1820 1 315 912 1 299 1 442 1 352 1390 1500 1 440 905 815 1 195 971,2 977,7 1064 2 395 1 225 1 462 1 192 2 270 1 197 985 415 182 1451 260 790 149 225 224 1 324 122 195 177 1669 1300 930 1587 1610 1302 995 967 1 278 2 790 932 923,5 1 145 1014 1 240 1 670 1 153 985 — 3,6 — 6,9 — 3,8 — 4,1 - 2,8 - 2,6 — 3,8 -42 — 4,8 — 4,1 —0,46 — 3.7 — 4,0 — 3,3 —4,0 —3,6 —4,3 -3,0 —1,0 —2,3 —4,4 —3,6 —3,4 -2,2 -4,7 1) См. таблицу на стр. 12. Приведенные в таблице значения скорости звука и его поглощения в твердых телах относятся к температурному интервалу 17—25° С. Эти данные в основном взяты на работ Аренберга A948), Хэтфилда A950), Хеивиса A947), Джонса A950), Мэсона н Макскимииа A952), Нолле н Моури A948), Рейнолдса A952), Вебера и Гёдера A942). На скорость звука в металлах заметно влияют анизотропия н, в меньшей степени, холодная обработка. Точно так же размер зерна и холодная обработка заметно влияют на поглоще- ние звука. Скорость звука в пластмассах изменяется в зависимости от молекулярного веса и наполнителей. Приводимые ниже величины должны рассматриваться только как типо- вые. Цифры в скобках выражают частоту в Мгц. 71
Скорость и поглощение звука в твердых телах Материал Скорость волн м/сек (продольные волны) (поперечные волны) Алюминий Аммоний фосфорнокислый, Х-среэ. . »' » У-среэ . . » » 2-срез . . Ацетилцеллюлоза Бериллий . . . Ветон Бутилкаучук/уголь A00/40) ') . . . Вольфрам Гранит Дерево, дуб (вдоль волокон) . . . . » сосна (вдоль волокон) . . . Дюралюминий Железо . . : Золото . . . Кадмий Каучук натуральный » /уголь A00/140) ') Кварц кристаллический, Я-срез . . » плавленый Керамические материалы Кость берцовая Латунь Магний Маргаиец Медь отожженная Мрамор Нейлон Неопрен » /уголь A00/60)]) Никель отожженный, ненамагиичеи- иый . . '. ¦. . . . Никель отожженный В = 3 500 гаусс Олово Песчаник Платина .... Поливинил . Поливинилиденхлорид Поливииилхлорид пластифицирован- ный A00/30)*) Поливииилхлоридацетат Полиметилметакрилат Поли-«-бутилметакрилат Полистирол Полиэтилен (политен) Свинец Серебро Стекло, крон » флинт Сталь инструментальная » нержавеющая Тнтаи Турмалин кристаллический, Z-среэ Ураи .. Хром Цинк Цирконий Шифер Эбонит 6400 6 250 6 250 4300 2080 12890 4 250—5 250 1600 5174 5 400 6 400 5930 3 240 2 780 1 600 @,35' 1 680 @,35; 5 720 5980 4 550—9 882 4 000 4 280-4 700 ' 5 750 4 600 4 720 2 680 1510 1 690 @,35) 3 320 ¦ 2920 3 960 2680 2400 2 300 2 250 2 680 1960 2 350 2 000 2400 3 700 5 260—6 120 3 760—4 800 5 900—6 100 5740 5 990 7 250 3370 6 200 4 170 4 650 2500 5 240 3 500 4100 3 600 ' 5170 2 030 2 400 5 440 5 760 3130—3 450 4 970 3 830 3 790 3810 4810 4 860 2730 2 820 2800 8880 2 842 3 120 3 760 1970 2020—2110 3 080 1 250 2802 4 710—5 300 3 490—4 550 5 150 7 170 5900 3810 4510 1840 1 120 1 694 3 050—3 550 3 092 2960 1940 3800 2 250 Весовые части. / обозначает частоту в Мгц. 72
ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ АКУСТИКА 1. Децибел (дб). Две звуковые волны, обладающие интенснвностями h и It, отли- чаются по уровню интенсивности иа п децибел, где п — 10 lg (li/h). Выражать п через интенсивности часто оказывается неудобным, и поэтому обычно выражают разность уров- ней звуковых волн через их давления и в этом случае л = 20 lg (Pi/Pa). гДе Pi и Ра — сред- ние квадратичные давления рассматриваемых звуковых воли. Уровень звукового давления (У. 3. Д.) звука или шума равен 20 lg (Pi/P0), где Рг обозначает среднее квадратичное давление звука в дн/см? и Ро — исходное (условное) звуковое давление 0,0002 дн/см*. 2. Порог слышимости звука данного тона определяется минимальной величиной среднего квадратичного звукового давления, которая еще воспринимается ухом. Порог слышимости для нормального уха определяется из величины порогов слышимостн группы лиц с нормальным слухом. Нормальный порог слышимости синусоидальных звуковых воли при монауральном слушании с наушником называется минимальным слуховым давлением (М, С. Д.); звуковое давление при этом измеряется у входа в ушиой канал. Нормальный порог слышимости при бииауральном слушании звука, распространяющего- ся в виде свободных воли, падающих прямо иа слушателя, называется минимальным слу- ховым полем (М, С, П.); ой отвечает звуковому давлению в иевозмущенной волне. Порог слышимости для частот свыше 1 кгц повышается с возрастом, причем скорость этого про- цесса возрастает с частотой. См. [53]. Ослабление слуха измеряется в децибелах величиной разности между порогом слу- хового восприятия слушателя и нулем аудиометра, В Великобритании нуль аудиометра основан, иа определении минимума воспринимаемого звукового давления (М. С, Д.), которое'было определено Дадсоиом и Кингом (ДК) A952) и Уилером и Диксоном (УД) A952) на нормальных людих в возрасте 18—25 лет. Эти значения вместе с даииЛми Си- внЗна и Уайта (СУ) A933) приведены в таблице. Значения (М. С. П.) получены Снвиэ- ном и Уайтом (СУ) A933) и Робинсоном и Дадсоном (РД) A956). Они определяют собой давления звука в дб по отношению к давлению в 1 дин/см*. ПОРОГ СЛЫШИМОСТИ ДЛЯ НОРМАЛЬНОГО УХА i 1» 25 33,3 50 60 80 100 125 200 250 500 1000 1500 2000 3 000 4000 5000 6 000 7 000 8 000 10 000 12000 15 000 М. СУ — — —15 —23,5 —28,5 —33,5 —45 -49,5 —60 -66 —68 —68,5 -68 —66 63 —60 58 —55 -48,5 —42 —30 :. д. дк. уд — — — —30 — —44 — -55 —62 -65 —63,5 —63 —66,5 —64,5 -60 —55,5 —54,5 —51,5 -37,5 М. с. п. СУ — — —30 — —41 — —55 .— —66 —71 — —79,5 —80,5 -80 —77,5 -73 —58 —65,5 —63,5 —61,5 —53,5 РД —11 —17,5 —32 — — —49 — —59,5 — —68,5 -70 -73.5 -75,5 —79 -75 —69,5 -63 —60,5 —57,5 -61 —49,5 3, Субъективное ощущение, называемое громкостью шума или звука, измеряется по отношению к У. 3. Д. в свободном звуковом поле для чистого тоиа, с частотой 1000 гц, который воспринимается наблюдателем как звук равномерной громкости. Величина У- 3, Д,, установленная подобным приемом для группы лиц с нормальным слухом, назы- вается уровнем громкости и измеряется в фонах; численно уровень громкости определяет- ся уровнем звукового давления эталонного тона указанной частоты, установленного на ту же громкость. Звук с частотой 1 000 гц предполагается в виде свободно распространяю- щихся плоских волн, которые^лйдают иа наблюдателя непосредственно спереди. Уровень ЗВ дж. К»в, Т. Лэбя 73
громкости в 4 фона соответствует порогу слышимости, при 130 фонах и выше в ушах ощу- щается боль. Типичные уровни громкостн, основанные на значениях, полученных Пэр- кином A957), таковы: Звук Турбореактивный самолет с четырьмя двигателями на взлете -. Клепка стальной плиты Турбовинтовой самолет с четырьмя двигателями на взлете Электропоезд иа стальном мосту Ткацкий цех Паровой и дизельный поезд Тяжелая телега на булыжной мостовой Мужская речь . . , Поезд с паровозом . . '. . . . Легкий экипаж на булыжной мостовой 4, Уровни громкости простых тонов. В таблице приведены значения уровней гром- кости по работе Робинсона и Дадсона A956) для лиц с нормальным слухом в-возрасте 18—25 лет. Эти данные часто изображаются графически в форме кривых равной громкости. Уровни громкости простых тоиов в фонах Уровень звукового давления 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 ПО 120 130 25 — 15 34 53 69 84 98 109 50 _ — 1 18 34 49 63 76 88 100 111 121 100 _ — — ¦ и 25 38 51 63 75 86 97 107 116 125 200 — 12 25 38 49 61 72 82 92 102 ПО 119 127 500 _ 9 20 32 43 53 64 ' 74 84 93 102 111 120 128 Часп 2 000 3 13 22 32 42 52 62 73 84 95 106 117 129 — та. гц 3 000 7 16 26 36 46 57 67 78 90 101 113 124 137 4 000 8 18 27 37 48 58 69 79 90 102 113 125 136 6 000 _ 10 20 30 40 50 61 71 81 92 102 112 123 8 000 _. — 10 21 32 42 53 63 74 84 94 103 113 — 10 000 — 9 21 33 44 55 65 75 85 94 103 112 15 000 14 30 45 58 69 79 88 94 100 103 5. Шкала относительной громкости. Шкала фонов в полной мере представляет собой логарифмическую шкалу звукового давления; оиа не дает значений, которые непосредст- венно показывают громкость звука. Для громкости была предложена другая шкала, еди- ницей которой является сои; таким образом, величина, выраженная в сонах, является для нормального наблюдателя прямо пропорциональной величине ощущения громкости. Громкость в 1 сон соответствует уровню громкости в 40 фонов. Экспериментальное определение относительной громкости представляет значительную трудность, см. [54, 55 ]. Для практических целен громкость выражается с достаточной точностью с помощью со- отношения S = 2^~^0^10, где S— громкость в сонах» Р— уровень громкости в фонах. 6. Громкость сложных звуков. Там, где прямое измерение уровня громкости пра- ктически невозможно, значение громкости может быть вьщислено из уровня звукового давления в ряду соседних полос спектра на основе фррмулы типа Р~г [2 aL F (Ki)], где Ki =WtLi и Li обозначает уровень звукового давления в i-к полосе, W — спектраль- ная частотная функция, F — функция, преобразующая усредненный уровень звукового давления в громкость, а а, — статистический множитель распределения громкости в i-н полосе. Не известна функция, которая точно предсказывала бы уровни громкости для каждого вида звука. Cthbchc^J^J'делит спектр на 8 смежных полос по 75 гц, тогда 74
последовательные октавы заканчиваются на 4800 —9600 гц. Он берет . 2<*-40) /I, 1 = 1. —jo— и ^ = \о,3, 1Ф), причем Xi означает наибольшее из Xj. Уровень громкости получается из среднего зна- чения суммы S*|f №) посредством обратной функции F'1 B) = 40 4- 101og82." Зна- чения f (X) даны в таблице для интервалов между уровнями звукового давления в полосе I. равных 10 дб. Номер i 1 2 3 4 5 6 7 8 0 0 0 0 0 20 _ — ,26 .26 ,31 ,45 ,53 Уров 30 _ — 0,21 0,53 0,53 0,62 0,89 1,1 ень 0 0 1 1 1 1 2 давл 40 _ ,15 ,60 ,1 .1 ,2 ,8 ,1 еиия ь поло 50 0,21 0,65 1.5 2,1 2,1 2,4 3,5 4,3 0 2 3 4 4 4 6 8 се в 60 ,76 ,0 ,6 ,3 ,3 ,9 .9 ,5 дб по отношению 70 | 80 2,3 4,9 7.7 8,6 9,8 14 17 — 6,2 11 16 17 17 20 28 34 к 0.0002 дн/см* 90 15 24 31 34 34 39 56 68 100 34 49 62 68 68 78 ПО 130 по 71 97 120 140 140 160 220 270 120 140 190 250 280 280 310 440 550 Другие методы были разработаны Бераиеком и др, A951), Минцем и Тайзером A952), Квнтшем A955), Флетчером и Мунсоном A933, 1937) и Гейтсом A937); они применялись для исследования шумов различных видов. 7. Уровень слухового ощущения определяется силой звука, выраженной в децибелах,, относительно порога слышимости для этого звука. Дифференциальный порог силы звука определяется как минимальное увеличение силы звука, необходимое для того, чтобы про- извести заметное на слух изменение громкости, выраженное в децибелах. Для синусоидаль- ных тонов эта величина уменьшается с увеличением абсолютной силы звука, оиа является наименьшей для частот, лежащих в середине области слышимости. Следующие данные взя- ты из работ Риша A928). Уровень зшущеяия, 0 10 20 40 70 31 5 2 1 .3 0 0 5 62 4 2 ] 0 .5 4 5 1 6 125 3 2 1 0 6 1 и 5 250 5,6 3,1 1,9 1,0 0,5 Частота 500 4,9 2,7 1,7 0,9 0,4 гц 1 000 4,4 2,4 1,4 0,8 0,4 2 000 4,1 1,9 1,1 0,6 0,3 4 000 4,1 1,7 0,9 0,5 0,3 8 000 5,3 2,5 1,4 0,8 0,5 8, Интервал частот, воспринимаемых ухом как звуковые ощущения, равен прибли- зительно 18—18 000 гц. Дифференциальным порогом частоты называют минимальное заметное иа слух изменение частоты для простого тоиа, выраженное в гц. Приводимая таблица основывается на данных Шоуэра и Биддулфа A931). Уровень ,щущ|н»я. 10 20 40 70 31 4 2,5 1,5 1 62 6 2,5 2,5 125 8 4,5 3 3 250 9 4 3 2,5 - Част 500 9 4 2,5 2,5 ота. гц 1 000 10 4 3 3 2 000 15 5 4 3,5 4 000 24 12 9,5 8 В 000 24 19 17 15 00О 26 АРХИТЕКТУРНАЯ АКУСТИКА 1. Коэффициент поглощения звука каким-либо материалом равен A — г), где г~ коэффициент отражения звука, представляющий собой отношение энергии звука, отражен- ной от поверхности материала, и энергии, падающей на иее. Значение A — г) зависит от частоты и направления падения звука. Для звука, направление падения которого является произвольным, соответствующая величина называется реверберациовиым коэффициентом поглощения. 75 зв*
В связи с зависимостью поглощения в различных материалах от вида конструкции, мбитажа и т. д., приводимые в таблице величины следует рассматривать только каи тнпо вые. Они в основном взяты из данных Кзя и Ивенса A939), Риса и Тэйлора A946), Кнуд- сеиа и Харриса A949), Брюеля A951) и Крайслера A952). Реверберациоииые коэффициенты поглощения Частота, гц 125 0,08 0,51 0,13 0,20 0,11 0,10 0,23 0,12 0,22 0,04 0,25 0,90 0,02 0,09 о,п 0,01 0,05 0,14 0,20 0,41 0,24 0,38 0,12 0,02 0,26 0,04 0,15 0,15 0,45 0,01 0,20 250 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ,24 ,52 ,40 ,26 .26 ,26 59 31 51 13 60 90 02 08 14 01 12 35 41 60 30 49 32 45 05 35 40 75 28 500 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ,55 75 68 31 66 72 98 98 89 44 65 75 03 21 37 02 35 55 75 99 57 84 51 03 61 06 40 65 90 01 26 1000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ,78 87 ,63 .22 ,90 ,90 99 94 98 76 60 80 04 26 43 02 45 72 86 99 69 91 62 72 08 50 75 95 09 2000 0,78 0,89 0,60 0,18 0,74 о;75 0,87 0,70 0,71 0,43 0,60 0,05 0,27 0,27 0,02 0,38 0,70 0,86 0,84 0,70 0,76 0,60 0,04 0,75 0,04 0,55 0,80 0,95 — 0,12 Акустический картон (древесные волокна, шлаковая шерсть сосвязующим веществом) Акустический картон (мниеральиый войлок) Акустическая штукатурка неотделанная » » окрашенная , . Акустические плнты (пробковые опилки с минеральным связующим веществом) . . Акустические плиты (суберит на рейках толщиной 2,5 см) Акустические плиты (перфорированный гипс с металлической облицовкой) . . . Акустические плиты (древесные волокна, циркулярная перфорация) , Акустические плиты (древесные волокна иа рейках толщиной 2,5 ел) Акустические плиты (пробка с поверхност- ными трещинами) Асбест Шлак Кирпичная кладка . Ковер с ворсом (на бетонном полу) .... Ковер с ворсом (на строительном картоне толщиной 3 мм) , Бетон Занавес (велюр, 61 г/м2) Занавес (велюр,- закрывает половину пло- шади) Стеклянные волокна (связанные смолой, 68 кг/м5) ^ Стеклянные волокна (связанные смолой, 68 кг/ж8) Стеклянная вата (непрессованиая, 32 кг/мя) » » (иепрессованная, 32 кг/м3) Войлок волосяной Линолеум (иа бетонном полу) Шлаковая шерсть A75 кг/мя) Штукатурка на металлической сетке (с шероховатой поверхностью) Песок (сухой) Снег » Камень (полированный) Дерево (фанера трехслойная на рейках толщиной 5 см) , 0,74 0,91 0,68 0,23 0,79 0,65 0,63 0,64 0,66 0,55 0,61 0,07 0,37 0,25' 0.03 0,36 0,65 0,82 0,85 0,56 0,05 0,06 0,80 0,85 0,95 0,02 0,11 76
Степень ослабления звука Тип перегородки (ч: i в скобках обозначают толщину в см.) т 268 463 463 463 182 244 73 78 39 9,3 12 15 30 7,3 14,6 14,6 Средний коэффициент ослабления звука ¦), дб 45 51 57 52 49 46 38 52 22 27 32 27 41 24 34 41 Стена кирпичная A1,4) » » B2,7) . , » пустотелая, кирпичи E,1x11,4), воздушная прослойка B); оштукатурена с двух сторон -Стена с фанерной облицовкой по кладке » из бетонных блоков E,1X5,1), воздушная прослойка E,1); оштукатурена с двух сторон . . , Бетонный пол A0,2), армированный Пол и потолок; деревянная подшивка потолка по балкам, штукатурка по дранке Пол и потолок; пол на упругих матах фибровый картон A,3) Штукатурка сухая @,7) Сборная перегородка, фанера E,1X0,6), воздушная прослой- ка F,3), два слоя стеклянной ткани Зеркальное стекло @,6) » » двойное @,6+0,6), воздушная прослойха A0,2) Оконное стекло » » двойное, воздушная прослойка E,1) . . . » » » , воздушная прослойка A8,2) . . . В области 200—2000 гц. 3. Изоляция междуэтажных перекрытий от передани шумов при ударах. Передача ударных звуков определяется спектром уровней звукового давления в полосе октавы, который,возникает непосредственно в реверберациоииом помещении благодаря последо- вательным ударам по перекрытию специальной ударной машиной. Получаемые значения силы звука зависят от условий опыта. МУЗЫКАЛЬНАЯ АКУСТИКА Британский стандарт музыкального строя основан иа частоте 440 гц для тона А в третьей октаве. Духовые инструменты конструируются тате, чтобы эта частота имела место при температуре 20° С, после того как иа инструментах играли достаточно долго и в иих установилось тепловое равновесие. Клавишные музыкальные инструменты настраи- ваются так, что тон С является минорной терцией в равномерно темперированной гамме для частоты 440 гц, т, е. имеет частоту 523,25 гц. Ниже приводится отношение частот музы- кальных интервалов в мажорной гамме. Числа в верхнем ряду показывают отношения между соседними тонами гаммы, а числа в нижнем ряду—отношения к основному (первому) тону. Разность между мажорными и минорными тонами называется коммой и равна 81/80, Хроматический полутон = 135/128 или 25/24 в зависимости от того, делится ли мажорный или минорный той. Минорный (увеличенный) интервал равен мажорному интервалу, уменьшенному (увеличенному) на хроматический полутон. Уменьшенный интервал равен чистому или мянорному интервалу, уменьшенному на хроматический полутон. Полутон равномерно темперированной гаммы = 21'1* = 1,0595. Тон равномерно темперированной гаммы = 2 полутоиа равномерно темперированной гаммы = 2**' = 1,1225. Любой интервал частот можно выразить в центах— сотых частях октавы, которые выражаются соответственно отношениями 21'1*00 : 1 и 21'1" : I, D. W. R. 77
Диатоническая мажорная гамма Мажорный тон 9/8 1 Основной тон Тон 1,1225 1 Основной тон Мажорный тон 10/9 1,1250 Мажорный 2-й тон 1,1225 Мажорный 2-й тон Диатонический полутон 16/15 1,2500 Мажорный 3-й тон Мажорный тон 9/8 1,3333 Чистая кварта Мажорный тон 10/9 1,5000 Чистая квинта М 1,6667 Мажорный 6-й той Равномерно темперированная мажорная гамма Тон 1,1225 1,2602 Мажорный 3-й тон Полутон 1,0595 1,3353 Мажорный 4-й тон Тон 1,1225 Тон 1,1225 1,4984 Мажорный 5-й тон 1.6821 Мажорный 6-й тон ажорный тон 9/8 1,8750 Мажорный 7-й тон Тон 1,1225 1,8878 Мажорный 7-й той Диатонический полутон 16/IS 2 Полутон 1,0595 2
ИЗЛУЧЕНИЕ ЧЕРНОГО ТЕЛА Излучение замкнутой полости, стеики которой имеют одинаковую температуру, называется излучением черного тела. Это же название применимо к излучению, испускае- мому внутрь замкнутой полости окружающей ее стенкой; такая стенка или некоторая поверхность, обладающая аналогичным испусканием, называется абсолютно черным телом, илн планковским излу.чатедем. Температура стенки, окружающей полость, является един- ственным параметром, от которого зависят интенсивность и спектральное распределение содержащегося в полости излучения. Если полость вполне замкнута, то ее излучение не доступно исследованию. С другой стороны, когда в полости проделывается ртверстне для наблюдения, то излучение становится зависящим от размеров и формы, и отверстия, и полости, а также от иэлучательиой способности стенок полости. Обычным экспериментальным приближением к черному излучателю является труба, закрытая на одном конце и открытая или частично открытая иа другом; излучение от закрытого конца трубы наблюдается через отверстие на втором конце трубы [57]. Если стеики трубы обладают излучательиой способностью 0,5 для всех длин волн и длина трубы в 10 раз больше ее радиуса, то наблюдаемая интенсивность излучения при- близительно иа 3% меньше интенсивности излучения в совершенно замкнутой полости. Вопрос об отклонении излучения практически черных тел различной формы со стенками, обладающими разными свойствами, от излучения абсолютно черного тела был исследован Восом [581. Спектральное распределение излучения абсолютно черного тела Интенсивность и спектральное распределение излучения абсолютно черного тела при температуре Т выражаются формулой Планка; плотность энергии, приходящаяся иа единицу интервала длин волн где с—скорость света, k — постоянная Планка, k — постоянная Больцмана, >. — длина волны, Ci = 8nhc—первая постоянная Планка, Са = hc/k—вторая постоянная Планка. Численные значения Ci и Ся и других констант в этом разделе выражены все в едини- цах СГС, а температура берется по абсолютной шкале в градусах Кельвина (°К), т. е. равна температуре в градусах Цельсия (°С) -?¦ 273°,15. Постоянные излучения имеют значения: Cj = 4,9916-10- 16 агр'см, Са= 1,43878 см*град К> если они вычислены на основе рекомендованных я настоящее время значений с, h, k, именно: с= 2,997 925-1010 см/сек, А*= 6,624 94* 10~17 зрг-сек, k = 1,380 4Ы0~1в эрг/град К- Эти значения приняты в дальнейшем во всем разделе. Полная мощность иа единицу интервала длин воли, излучаемая во всех направле- ниях внутрь телесного угла 2я единицей поверхности абсолютно черного тела при темпе- ратуре Т, равна Величина С\ = (с/4) Ci (также часто называемая первой постоянной Планка) имеет зна- чение 3 744-Ю""8 эрг-смг/сек. Етх имеет максимальное значение Етх при некоторой длине волны \т\ величина \^ Т является корнем уравнения -5(/^-i)=o. Xm т = 0;28978 см-градК, -у? = 1,2865-10-' эрг¦ сект1 ¦ см~ъ . (град К)~ • (закон смещения Вина). Полная мощность излучения абсолютно черного тела Полная мощность непрерывного спектра, излучаемого единицей поверхности абсолют- но черного тела при температуре Т, равна f ?гх dl = 2я 5 ** A5с* *•)— ' Г4 = о Т* (закон Стефана— Больцмаиа), о де о = 5,6693-lfr-6 ерг ¦ сек~г • см-* ¦ (граЗК)*. 79
Давление полного излучения черного тела Давление Р'т поляого излучения черного тела на внутреннюю поверхность полости, обладающую постоянной температурой, равно одной трети плотности энергии излучения и выражается величиной . Yl=[-j)^ k* A5с8 А3)-1 = 2,5215-10~1Б эрг-см~э- (град К)-4- Давление иа поверхность, испускающую излучение с непрерывным спектром, но ие поглощающую его, равно половине указанного выше значения. Распределение излучения по спектру Полная мощность на единицу интервала частот, излучаемая по всем направлениям внутрь телесного угла 2я с единицы поверхности абсолютно черного тела при темпера- туре Т, равна ЕТч "= 2чс-а h -v3 (eh4/kT — 1 )-* = -^-Ci v3 (еА"/*г — 1 )~1. Где V—частота, 2*с~а h = 4,6315-10~47 эрг-сек*-см-* и A/ft =з 4,799 26-10-11 сек-град К. ?Гч имеет максимальное значение ЕТч при частоте v^, определяемой соотношением ^ = 5,8789-10" сек-i №& К). . г^ = 5,9556-10-" эрг• сект2-см~2-(град К)-3. Интенсивность излучения, выраженная через число фотонов Распределение излучения абсолютно черного тела по спектру может быть описано с помощью величины NTv, представляющей собой полное число фотонов, испускаемое в единицу времени иа единицу интервала частот по всем направлениям внутри телес- ного угла 2я с единицы поверхности абсолютно черного тела при температуре Т: 6,9910-10-" сек2/см*. имеет максимальное значение NTv при частоте imt определяемой соотношением vm/r =3,3206-1010 се/с-1-(град К)~х: JVTv am = 1,9656 см-*-(град К)"". Полное число фотонов всех частот, испускаемое в единицу времени единицей поверхности ее абсолютно черного тела при температуре Т, равно | NTvdvr где о Т~э f Nr/v= 1,52045-Ю11 см-2-сек~*-(град К)~3. 'о W.S-S. ФОТОМЕТРИЯ Субъективная оценка света Глаз может видеть источники света или различные предметы, если они испускают электромагнитное излучение с длиной волны, лежащей в пределах от 400 до 760 ммк; но если пользоваться исключительно высокими интенсивностямн света, то глаз получает ощущения далеко за указанными пределами. Для фнзиологической оценки светового излу- чения пользуются функцией от длины волны Vx (относительной видимостью, вндностью) монохроматического излучения с длиной волиы X; этой функцией оценивают энергию излучения для каждой длины волиы в соответствии со световым действием, произ- водимым на глаз. Если энергия излучения, проходящая через некоторую поверх- ность в единицу времени (т. е. мощность излучения через поверхность) в интервале ^ ± ~п~ равна Е^ db, то световой поток через поверхность определяется как 80
где интеграл берется по всему видимому спектру, и Кт обозначает постоянную, не за- висящую от длины волны. Значения V\ определенные из ряда экспериментальных иссле- дований и отнесенные к наибольшему значению, принятому за единицу, были утверждены а 1927 г. Международным Комитетом по освещению и в 1939 г. Международным Коми- тетом Мер и Весов. Относительная вндность световых лучей х. 400 500 600 700 0 0,0004 0,323 0,631 0,0041 0 Г Г 0 10 ,0012 ,503 ,503 ,002 0 A с 0 20 ,0040 ,710 ,381 ,00105 30 0,0116 0,862 0,265 0.00052 0 A С 0 40 ,023 ,954 ,175 ,00025 50 0,038 0 0 0 995 107 00012 0 0 60 060 995 0,061 0 00006 70 0,091 0,952 0,032 — 0 С с 80 ,139 ,870 ,017 — 0 t :i 90 20R ,757 ШИ2 — Величина Кт зависит, вообще говоря, от единиц, в которых измеряется световой поток. Такой единицей служит люмен (лм): люмен определяется иак световой поток, ис- пускаемый внутрь единичного телесного угла точечным источником света при силе cBeTat равной единице A свече). Единица силы света, называемая свечой (ев, cd), по международ- ному соглашению 1937 г. определяется как одна шестидесятая часть светового излу- чения, искупаемого с 1 см2 поверхности абсолютно черного тела при температуре затвердевания платины в направлении, нормальном к ее поверхности. Расчет Кт с помощью Vx и формулы Плаика для спектрального распределения излу- чения абсолютно черного тела при температуре TPt включает в себя непосредственно по- стоянные излучения С\ и Са. К тому же Са содержится в определении TPi no между- народной шкале температур (см. стр. 79). Рекомендуемое для этого в настоящее время значение Са равно 1,4380; то же значение является общепринятым в фотометриче- ских и колориметрических расчетах. Расчет Кт> в котором всюду используется C-j = = 1,43800, приводит к значению, указанному в строке (а) приложенной таблицы. Если во всем расчете используется современное улучшенное значение Са A,43878, см. выше, стр. 79), то получается значение Кт, ноторое приведено в строке (Ь) таблицы). Максимальная видность Кт н Кт при дневном и сумеречном зрении Константы, применяемые при расчетах С', эрг-см*/сек (а) 3,74Ц.1(Г5 (Ь) 3,7411-10-5 с.-к. 1,43800 1,43878 Гр,. -К 2042,15 B041,56) Дневное зрение Кт, лм/im 679,б1) 686,5 Сумеречное зрение Кт. лм/вт 1745,0 4 1764,6 1) Значения, повсеместно принятые в фотометрии и колориметрии. Кт является максимальной видиостью, т. е. определяется числом люменов на ватт для лучей с длиной волны 555 ммк, для которых V\ имеет максимальное значение, принятое за единицу. Величину, обратную/Ст, иногда называют механическим эквивалентом света; он равен 0,001471 вт/лм (Са = 1,4380). Освещенность некоторой поверхности определяется как световой поток, который падает на единицу площади этой поверхности. (Британская единица: лм/кв. фут (фут-свеча); метрическая единица: лм/м* или Люкс (л/с).) Яркость (L) некоторой поверхности в данном направлении определяется силой света, посылаемой в этом направлении единицей площади этой поверхности. (Британские еди- ницы: са/кв.фут, ев/'дм2 нт. д.; метричесяяе единицы: св/м2 или иит, ев/см2 или стильб (сб).) Яркость можно определить, если взять за единицу освещенность вполне рассеивающей поверхности (т. е. поверхности, полностью рассеивающей свет н притом одииаиово по всем направлениям) прн условии, что эта поверхность излучает 1 лм иа единицу площади. (Британская единица: фут-ламберт, вполне рассеивающая поверхность, излучающая 1 лм/кв.фут; метрическая единица: апостильб, вполне рассеивающая поверхность, излу- чающая 1 лм/мг).) 81
Яркость и цветовая температура некоторых обычных источников света Яркость, • св/см* 0,5 1,25 1,5 10,8 4,8—5,8 25 125 597 772 1000' 1325 2,3 20000 40000 0,6 17 200 80000 3000-10000 0,4 165000 Цветовая т-ра. °К 1930 2055 1920 2360 — 2400 2740 2810 2920 3000 — — _ — 3780 5000—5500 — 12 000—24000 5400 Свеча . Парафиновое пламя (плоский фитиль) » » » (круглый фитиль) Ацетиленовое пламя (горелка Кодак) Лампа с калильным колпачком (низкого давления) » » » » (высокого давления) .... Эл. лампа с вольфрамовым волоском (вакуумная, 7,9 лм/вт) » » » » в (газополная, 12,9 лм/вт) » » » » » ( » }5,2 лм/вт) я » » » » ( » 18,1 лм/вт) » » » » » ( ъ 21,2 лж/ат) Ртутная лампа (стеклянная) .......... » » (высокого давления)! Проекционная лампа B50 вт) ) > » A000 вт) . Люминесцентная лампа (80 вт) Кратер электрической дуги (цельные угли) » » » (наибольшая яркость, ток 150 а) Дуговая лампа с цирконием Ясное голубое небо Солнце в зените (отсчет на поверхности земли) ФОТОМЕТРИЯ ОЧЕНЬ СЛАБЫХ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА При низких уровнях яркости относительные световые действия излучения различных длин воли ие следуют даже приближенно тем значениям Vx , иоторые были даны в приве- денной выше таблице. Это связано с тем, чтгб при слабых яркостях в глазу начинает преоб-; ладать иной характер зрения, так называемое периферическое или сумеречное зрение, по своему механизму отличное от зрения на свету или дневного зрения. Чтобы оценить световые эффекты, получаемые при сумеречном зрении, необходимо применять особые иаэчения для относительной видимости (видиости) световых лучей; эти величины были приняты Международным Комитетом по освещению в 1951 г. В соответствии с систе- мой фотометрии, в которой за основу была принята V[ вместо Vx , все основные фото- метрические величины, введенные раньше, имеют своя аналогии и отличаются тем, что к названию этой величины прибавляется прилагательное «сумеречный» («скотопическнй»), например, сумеречная свеча, скотопическое освещение. Сумеречная единица силы света определяется так же, как в обычной системе, т. е. черное тело при температуре затверде- ния платины имеет сумеречную силу света в 60 сумеречных свечей иа квадратный сан- тиметр. Сумеречная видность световых лучей в асболютиых единицах — сумеречный лм/вт — рассчитывается для длины волны 507 ммк, отвечающей наибольшей видимо- сти (символ Кт) при сумеречном освещении. Таким образом, сумеречный поток осве- щения равняется 1745 J ? V dh сумеречных люменов, если Е^ dX выражено в ваттах. Относительная сумеречная видность монохроматического излучення различных длин волн К ммк 300 400 500 600 700 0 0,00929 0,982 0,03315 1,780-Ю ( 0 0 9 10 _ ,03484 ,997 ,01593 ,14-10 20 _ 0,0966 0,935 0,00737 4,78-Ю (. 0 3 2 30 _ ,1998 ,811 ,335-10"" 3 ,546- Ш-6 «, 0, 1, 1, 40 _ 3281 650 497-10 379-Ю-6 82
Хроматические координаты для монохраматического излучения и коэффициенты распределения Хроматическая ко * 0,1741 0,1738 9,1733 0,1726 0,1714 0,1689 0,1644 0,1566 0,1440 0,1241 0,0913 0,0454 0,0082 0,0139 0,0743 0,1547 0,2296 0,3016 0,3731 0,4441 0,5125 0,5752 0,6270 0,6658 0,6915 0,7079 0,7190 0,7260 0,7300 0,7320 0,7334 0,7344 0,7347 0,7347 0,7347 0,7347 0,7347 0,7347 0,7347 0,7347 0,7347 У 0,0060 0,0049 0,0048 0,0048 0,0051 0,0069 0,0109 0,0177 0,0297 0,0578 0,1327 0,2950 0,5384 0,7502 0,8338 0,8059 0,7543 0,6923 0,6245 0,5547 0,4868 0,4242 0,3725 0,3340 0,3083 0,2920 0,2809 0,2740 0,2700 0,2680 0,2666 0,2656 0,2653 0,2653 0,2653 0,2653 0,2653 0,2653 0,2653 0,2653 0,2653 ордината 1 • 0,8209 0,8213 0,8219 0,8226 0,8235 0,8242 0,8247 0,8257 0,8263 0,8181 0,7760 0,6596 0,4534 0,2359 0,0919 0,0394 0,0161 0,0061 0,0024 0,0012 0,0009 0,0006 0,0005 0,0002 0,0002 0,0001 0,0001 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 Длина волны 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 5,90 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720 730 740 750 760 770 780 Коэффициеь монохрома ра *~ 0,0014 0,0042 0,0143 0,0435 0,1344 0,2839 0,3483 0,3362 0,2908 0,1954 0,0956 0,0320 0,0049 0,0093 0,0633 0,1655 0,2904 0,4334 0,5945 0,7621 0,9163 1,0263 1,0622 1,0026 0,8544 0,6424 0,4479 0,2835 0,1649 0,0874 0,0468 0,0227 0,0114 0,0058 0,0029 0,0014 0,0007 0,0003 0,0002 0,0001 0,0000 ты распределении для идеских вной эне У 0,0000 0,0001 0,0004 0,0012 0,0040 0,0116 0,0230 0,0380 0,0600 0,0910 0,1390 0,2080 0,3230 0,5030 0,7100 0,8620 0,9540 0,9950 0,9950 0,9520 0,8700 0,7570 0,6310 0,5030 0,3810 0,2650 0,1750 0,1070 0,0610 0,0320 0,0170 0,0082 0,0041 0,0021 0,0010 0,0005 0,0003 0,0001 0,0001 0,0000 0,0000 излучений с эгией -' 0,0065 0,0201 0,0679 0,2074 0,6456 1,3856 1,7471 1,7721 1,6692 1,2876 0,8130 0,4652 0,2720 0,1582 0,0782 0,0422 0,0203 0,0087 0,0039 0,0021 0,0017 0,0011 0,0008 0,0003 0,0002 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 ИСТОЧНИКИ СВЕТА ДЛЯ КОЛОРИМЕТРИИ Цвет излучения, отражаемого различными предметами, зависит от спектрального со- става излучения, испускаемого источником света. Для колориметрических работ М. К. О. удаердил определенные стандартные источники света A931, 1951). Источники света А, Излучение газополиой лампы с вольфрамовой нитью, цветовая температура которой равна 2854° К (международная температурная шкала 1948 г.)- Для колориметрических расчетов можно принимать, что это излучение имеет спектральное распределение энергии, отвечающее формуле Планка для черного тела при температуре 2854 К, С2 принимается равной 1,438сж»гря5К-Можно применять проекционную лампу с вольфрамовой нитью 500 вт, 100 в, плоская спираль, диаметр колпачка 76 мм (класс Ах). 84
Источник света В. Излучение источника А проходит через жидкий цветной фильтр, который состоит из двух слоев соответственно раствора (а) и раствора (Ь), каждый толщи- ной в 1 см; растворы иаливакггся в двойной плоскопараллельиый сосуд, трн стенки кото- рого образованы пластинами боросиликатиого стекла (крон, коэффициент преломлении для ?>-лииии натрия 1,51), иаждая толщиной 2,5 мм. Раствор (а) Сернокислой меди (CuSO4-5HaO) .... 2,452 г Маниита (С9НЭ (ОН)а) 2,452 г Пиридина (C8HBN) 30,0 мл Дистиллированной воды до 1 л Раствор (Ь) Двойной сернокислой соли кобальта и аммония CoSO4(NH4)aSCv6HaO . . . 21,71 г Сернокислой меди (CuSO4.5H2O) .... 16,11 г Серной яислоты (уд. вес 1,835) 10 мл Дистиллированной воды до 1 л Источник света С. Излучение источника света А проходит через жидкий цветной фильтр, такой же во всех отношениях, каи фильтр, употребляемый для источника В, но растворы (а) и (Ь) заменены растворами (с) и (а). Раствор (с) Сернокислой меди (CuSO4-5H2O) .... 3,412 г Маннита (С„Н3 (ОН)„) . 3,412 г Пиридина (C5HBN) 30 мл Дистиллированной воды до 1 л Раствор (d) Двойной сернокислой соли кобальта и аммония CoSO4(NH4)aSCv6HaO . . . 30,580 г Сернокислой меди 22,520 г Серной кислоты 10 мл Дистиллированной воды до 1 л Спектральное распределение энергии в источнике света С приблизительно соответст- вует свету покрытого облаками неба и цветовой температуре около 6675° К. W. S. S. скорость электромагнитных волн В 1941 г. Бердж дал для скорости света в пустоте (с0) величину B99776 ± 4) км/сек, которую он вывел из статистической обработки всех прежних экспериментальных опреде- лений; другие ученые, проводившие такие работы, давали для са точность до ± 10 иля 20 км!сек. Начиная с измерений Эссена и Гордон-Смита в 1946 г., ряд прецизионных измере- ний с0 дал результаты, лежащие в пределах от 299792 до 299793 км/сек; при этих измере- ниях применялись оптические системы (главным образом геодиметры1) Бергстранда), а также микроволновые установки-, именно полый резонатор и микроволновый интер- ферометр (Эссен), применялся также теллурометр Уэдли [61]. Значения с0) полученные в период с 1946 по 1956 г., были затем собраны [62]. В 1957 г. Международный союз науч- ной радиотелеграфии и Международный союз геодезии и геофизики приняли для с0 зна- чение = 299 792,5 ± 0,4 км/сек, которое согласуется с последним по времени и, вероятно, наиболее точным значением, полученным Фрумом [63] с помощью микроволнового интер- ферометра, именно 299 792,50 ± 0,10 км/сек. К- D- F. ЭТАЛОН ДЛИНЫ ВОЛНЫ Международным эталоном длины волны в спектроскопии служит длина волны красной линии в спентре кадмия (>.R) в стандартной атмосфере, т. ё. в сухом воздухе при 15° С, содержащем 0,003% углекислоты (по объему), и при нормальном ат- мосферном давлении 1 013 250 дн/см2. В 1907 г. для этрй длины волны по международ- ному соглашению была принята величина 6438, 4696 А. Средний результат девяти неза- висимых друг от друга изменений метра иятерферометрическим методом в длинак воля красной линии хадмия приводит к результату 1 л= 1 553 164,12 Яр, где А.» обознача- ет длину волны красной линии кадмия в стандартной атмосфере. Отсюда находим Х-& = 6438,4696-10~10 м [64]. г) Электронные измерители расстояний при геодезических работах. (Прим. ред.) 85
ОПТИЧЕСКАЯ ДИСПЕРСИЯ ВОЗДУХА I Z.OI и UTULf л./ a L упуиа yi ил1—"Лии ?i-f о у jiai LtduJnu^iciuuun чгн Если приведенную выше формулу выразить более привычным т где Хввк выражено в микронах; в области^ длин волн ниже 5000 А эта формула не яв- ляется столь же точной, как предыдущая. Если температура воздуха равна t "С, его общее давление равно р мм Hg, а пар- циальное давление водяного пара в воздухе равно f мм Hg, то коэффициент преломле- ния воздуха определяется следующим уравнением 166]: nt.p.J ~' где a = 0@03661, ((а-Ь) 1+rt A,049 — 0,01570-10-", я = 6,24-10-в, b = 0,0680- 10^в. Поправ- л к иимой ча д (, pf (, ,0, ,, , р ка на пары воды относится только к видимой части спектра, но ее можно применять с достаточной точностью во многих случаях и за пределами интервала 3000—10 000 А. Если дисперсионное уравнение в виде трехчлена Коши экстраполируют для очень длинных волн, то величина л8 получает значение 1,0002726; это значение л8 находится в хорошем согласии с его экспернментальным значением, полученным методом объемного резонатора для 24 000 Мгц (К = 12,5 мм) Эссеном и Фрумом и для 9200 Мгц (X = 32,6 мм) Эссеном 167]. Н. В ОПТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ Спектральные линии Дисперсионные свойства оптических материалов определяются их иоэффицнентами преломления для ряда спектральных линий. Длины волн этих линий приводятся ниже. Линия фрауигофера Элемент Длина волны, А . . А' К 7682 6 Не 7065 С Н 6563 Ci Na 5896 d Не 5876 е Hg 5461 F Н 4861 g Hg 4358 0' H 4340 h Hg 4047 по оптике рекомендовала: лииню натрия D± заменить Предполагается стандартная температура 20° С; за предел лагаются линии, указанные в следующих таблицах [68]. Элемент Длина волн. А Не 3889 Не 3705 Не 3188 Hg 2694 Hg 2536 Hg 2378 86
Элемент . . Длина волны, Бл А изкая инфракрасная ча Аг 8425 сть Аг 9123 Hg 10140 Hg 11287 Если цифры даются для середины дублета натрия, длину волны берут равной 5393 А, а коэффициент преломления обозначают символом ?>.¦ Газоразрядные лампы являются доступными и удобными источниками излучения во всех этих интервалах; в некоторых случаях в одной лампе может находиться 2 или 3 элемента. В следующей таблице даиы светофильтры, которыми можно пользоваться дли отделения определенной спектральной линии от соседних линий в том же спектре. Пол- ного затемнения нежелательных линий ие достигается, ио их яркости значительно осла- бевают, что облегчает точные визуальные намерения с соответствующей линией. Газоразрядная трубка РтуТЬ Таллий Ртуть в , Цезий . Кадмий Цинк . Кадмий Таллий Реттен 18А Ченс 0X1+OY10 Чеис OY1+OY10 Реттен 50 Чеис ОВ10 Ченс ОВ10 Ченс ОВ2 Реттен 58А Ченс OYrl Ртуть Гелий Цинк . Кадмий Гелий Калий Рубидий 1Реттеи 77А Ченс OYrl + +ON16+OY3 |Ченс OY1 (Ильфорд 626 Ильфорд 626 Ченс OR 2 Ченс OR 2 (Чеис OR1XOX7 (Ильфорд 302+608 (Ченс OR1 (Ильфорд 207 /Ченс OR1 (Ильфорд 207 Коэффициенты преломления Данные по рефракции и дисперсии обычно составляются следующим образом: оп- ределяют-коэффициенты преломления для линии гелия d (па), заменяющий nD ; и для линий водорода С и F изэтих данных рассчитывают средиюю дисперсию между линия- ми водорода С н F (лс — Пр) и находят обратное значение этой величины. Затем опре- деляют величину V, равную (так называемый коэффициент дисперсии, или число Аббе). Также находят частные ди- сперсии (пь — лс), (лс — па) и т. д. и относительные частные дисперсии (п/,—пс)/(пс — nF), (пс — па)/(пс~пг) и т. д. Для краткости пишут Ь вместо пь> С вместо пс и т. д. . Оптические материалы имеют весьма различную сопротивляемость атмосфериым воз- действиям. Фирма Ченс классифицирует в этом отношеиии свои оптические стекла услов- ными обозначениями, которые показывают возможные изменения поверхности стекол при неблагоприятных условиях; эти обозначения'таковы: 51 — прекрасная сопротивляемость, при обычных условиях поверхность не подвер- гается изменениям; 52 — хорошая сопротивляемость, но иа поверхности могут появляться неясные пятиа Приблизительно после двух лет службы; 5а — довольно хорошая сопротивляемость, но после двухлетнего периода могут по-' являться цветные пятна; 54—хорошая сопротивляемость, после двух лет на поверхности могут появляться тусклые пятиа; 55 — слабая сопротивляемость, после одного года появляется общее потускнение по- верхности; 5в — очень слабая сопротивляемость, после нескольких месяцев появляется сильное потускнение. 87
ОПТИЧЕСКИЕ СТЕКЛА ФИРМЫ ЧЕНС Сорт стекла Фтористый ирон (FC) Боросиликатный крон (BSC) .... Легкий баритовый крон (LBC) . . • Цинковый крон (ZC)*) Средний баритовый крон (МВС) . . Плотный баритовый крон (ОВС) . . Телескопический флинт (TF) .... Легкий баритовый флинт (LBF) . . п 1,485 03 1,509 70 1,51899 1,540 65 1,507 59 1,569 38 1,61230 1,515 07 1,530,33 1,57427 V 70,2 64,4 60,4 59,5 61,2 55,8 58,5 56,4 51,2 52,0 C-F 0,00 690 791 859 908 830 1021 1046 914 1036 1104 S-C 1Ь-С) IC-F) 0,00 124 0,180 139 0,176 149 0,173 158 0,174 147 0,177 176 0,172 181 0,173 156 0,171 177 0,171 188 0,170 (С-* [C-F) 0,00 214 0,310 243 0,307 262 0,305 277 0,305 255 0,307 309 0,303 318 0,304 278 0,304 313 0,302 333 0,302 (C-F) 0,00 165 0,239 188 0,238 205 0,239 217 0,239 198 0,239 243 0,238 249 0,238 218 0,239 247 0,238 262 0,237 (e-F) (C-f) 0,00 311 0,451 360 0,455 392 0,456 414 0,456 377 0,454 469 0,459 479 0,458 418 0,457 476 0,459 509 0,461 с-а (C-f) 0,00 365 0,529 423 0,535 465 0,541 493 0,543 446 0,537 560 0,548 569 0,544 500 0,547 573 0,533 614 0,556 (g-h) IC-F) 0,00 299 0,434 348 0,440 386 0,449 406 0,447 368 0,443 468 0,458 472 0,451 422 0,462 482 0,465 515 0,466 г/см- 2,44 2,49 г 2,53 2,87 2,49 3,12 3,56 2,58 2,70 3,21 против атмосферных Si Si Sj s. s. s3 Si s. ') Незначительный термический коэффициент E,0' 10 град между 0 и 100" С).
Продолжение ь-с (b~c> (C-f) d-e Id-e) iC-F) Плотность, Экстралегкий флинт (ELF) .... Баритовый флинт (BF) Легкий флинт (LF) Плотный флинт (DF) Экстрэплотный флинт (EDF) .... Двойной экстраплотный флиит (DEDF) 1,547 69 1,60483 1,578 60 1,613 23 1,700 35 1,748 42 45,6 43,8 41.1 36,9 30,3 27,8 1201 1380 1407 1661 2313 2687 200 0,167 228 0,165 231 0,164 268 0,161 365 0,158 421 0,157 358 0,298 410 0,297 417 0,296 0,294 671 0,290 775 0,288 285 0,237 327 0,237 333 0,237 393 0,237 547 0,236 635 0,236 558 0,465 643 0,466 657 0,467 779 0,469 1095 0,473 0,475- 678 0,565 787 0,570 807 0,574 965 0,581 1381 0,597 578 0,481 671 0,486 693 0,493 0,503 1218 0,527 1438 0,535 2,95 3,48 3,23 3,55 4,33 4,76 Специальные стекла Двойной экстраплотный флиит (DEDF) . . ... Боратный 'флиит (BOF) . . Специальный баритовый крон (SBC) s » флинт (SBF) 1 1 I 1 ,927 07 ,61200 ,651 00 ,71700 21,0 44,9 58,6 47,9 4412 , 1363 1111 1497 0 0 0 0 672 152 232 170 193 174 253 169 1250 0,283 410 0,301 338 0,304 449 0,300 1037 0,235 324 0,238 265 0,239 356 0,238 2125 0,482 629 0,461 Юв -0,457 692 0,462 2768 0,627 762 0,559 604 0,544 834 0,557 0 0 0 - 646 ,474 498 ,448 705 .471 6 3 3 4 ,11 ,18 ,97 ,45 S» S, S.
Новые оптические стекла, применяемые в США [69] Фирма "Стекольные заводы Корнииг Истмэи Кодак К° Акционерное обще- ство Хейуорд Национальное Бюро Стандартов 8313 ЕК-ПО ЕК-210 ЕК-330 ЕК-ЗШ ЕК-320 ЕК-450 ЕК-448 651/568 671/520 610/620 639/597 656/582 673/562 682/553 705/540 714/531 V 47,8 56,2 51 2 47;2 46,4 45,8 41,8 41,1 55,8 52,0 '" 62,0 59,7 58,2 56.2 55,3 54,0 53,1 . Л' - ,688 77 ,72482 ,744 99 ,734 91 ,734 32 ,791 80 ,867 14 - - с 1,69639 1,69313 1,729 79 1,750 43 1,740 33 1,739 78 1.798 14 1,874 20 1,647 57 1,667 24 1,606 7 1,636 3 1.652 2 1.669 7 1.678 2 1,701 1 1,710 3 D 1,700 65 1.696 80 1,734 00 1,755 10 1,745 00 1,744 50 1,803 70 1,880 40 1,65100 1,67100 1,609 6 1,639 5 1,655 5 1,673 3 1,6819 1,704 9 1,7143 F 1,71104 1,705 54 1,74413 1,766 43 1,756 38 1,756 03 1,817 38 1,895 64 1,659 24 1,68018 1,6165 1,6470 1,663 4 1,681 7 1,690 6 1,7142 1,723 8 G' . - ,71255 ,752 35 ,775 71 ,765 77 ,765 57 ,828 80 ,908 27 1,665 90 1,687 72 ,622 0 1,653 1 1,6698 1,688 5 1,697 6 1,721 6 1,7315 Кристаллы, естественные и искусственные Коэффициенты преломления при 18° С для различных длин волн "' 223 000 94290 42000 21720 12 560 6 708 6 563 6 438 5 893 5 461 5086 4861 4 800 4 047 3 034 2 144 1852 Температур- ный коэффициент 10-» град-1 Полевой (исланд- ский) шпат обыкно- венный луч _ — — 1,6210 .6388 .6537 .6544 .6550 .6584 .6616 .6653 .6678 .6686 .6813 .7196 .8459 — +0,5 необыкно- венный луч _ — — 1,4746 .4782 .4843 .4846 .4847 .4864 .4879 .4895 .4907 .4911 .4969 .5136 .5600 — +1,4 Флюорит _ 1,3161 .4078 .4230 .4275 .4323 .4325 .4327 .4339 .4350 .4362 .4371 4369 .4415 .4534 .4846 .5099 —1,0 Кварц венный луч _ — 1,4569 .5180 .5316 .5415 .5419 .5423 .5443 .5462 .5482 ¦ .5497 .5501 .5572 .5770 .6305 .6759 —0,5 необыкко- луч _ — — 1,5261 .5402 .5505 .5509 .5514 .5534 .5553 .5575 .5590 .5594 .5567 .5872 .6427 .6901 —0,6 Плавле- ный кварц _ — — — — 1,4561 .4564 .4568 .4585 .4602 .4619 .4632 .4636 .4697 .4869 .5339 .5743 —0,3 Каменная 1,3403 .4983 .5213 .5262 .5297 .5400 .5407 .5412 .5443 .5475 .5509 .5534 .5541 .5665 .6085 .7322 .8933 -4,0 1,3712 .4587 .4720 .4750 .4778 .4866 .4872 .4877 .4904 .4931 .4961 .4983 .4990 .5097 .5440 .6618 .8270 —4,0 90 /.* п
Коэффициенты преломления, дисперсия и область прозрачности Материал прозрачности. ¦Лед Натрий фтористый Литий фтористый Стронций фтористый Кальций фтористый (флюорит) . . . Двойная сернокислая соль натрия- алюмииия (ал.=иатр. ивасцы) . . Двойная сернокислая соль калия- алюмянин (ал.=кал.ивасцы) . . . Плавленый иварц Двойная сериояяслая соль аммония- алюминия (ал.-амм- кваспы) . . - Барий фтористый Калнй хлористый Натрий хлористый {--Геский.' Кадмий фтористые Калий бромистый . . ' Топаз Калнй йодистый Цезий бромистый Окись магняя-алюмнния: естественная (шпинель) MgO-AlaOs синтетическая / MgO • ЗАЬОз t MgO • 5А1„Оа Гроссуляр (гранат) Окнсь магния (пернклаз) ¦Свинец фтористый ¦Серебро хлористое . Цинк сернистый (цинковая обманка, сфалерит) Алмаз Еромо-йодистый таллкй (KRS6) . , . Довякопреломляющие кристаллы Калий фосфорнокислый (KDP) / ой- луч \ необ. луч Аммоний фосфорнокислый (ADP) I об. луч ( необ. луч 1Сварц кристаллический | 1^ л Л ' Натрий азотнокислый | иеоб^луч' ' Лсландский шпат | цеобЛ^луЧ" ' * * Окись алюминия (корунд) I ^g JJ^ Двуокись титана (рутнл) ( °^у^~ 1,31 1,3255 1,3921 1,43 1,4339 1,4388 1,4564 1,4587 1,4594 1,47 1,4904 1,5443 1,5498 1,55 1,5599 1,63 1,6666 1,6971 1,715—1,723 1,7266 1,729 1,735 1,7373 1,76 -2,06 2,370 2,4195 2,629 85,2 99,3 95,1 57,8 68,3 68,5 58,3 105 44,0 42,8 35,2 33.4 23,2 34,1 66,0 53,6 29,2 1,5095 1,4684 1,5242 1,4787 1,5443 1,5534 1,5874 1,3361 1,6584 1,4864 1,7686 1,7604 2,6 2.9 69 68 49 79 71 73 ,7 ,3 ,2 ,7 ,8 ,1 21 15 18 18 20 24 0,105—6 0,125—9 0,19—3,5 <0,2-13 0,2—21 0,2—15 0,2 —НО 0,25—31 <40 0,2—6 0,22—7 <25 0,5—40 <0,2—1,5 0,18—3,5 0,2—2 0,2—6 0,48—6 91
Клеи для оптических систем Канадский бальзам: лс=1,530. Клей Н. Т.: лс=1,491. Капратцеллюлозы: nD=l,473. Пластические материалы Материал Полистирол Полнциклогекснл — метакрилат Полиметилметакрилат 15° С 35° С 55= С 15° С 35° С 55° С 20° С V 31,0 56,9 57,8 А' 1,581 1,578 1,575 1,501 1,499 1,496 - с 1,587 1,584 1,581 1,504 1,502 1,499 1,489 D ,592 ,589 ,586 ,507 ,504 ,501 1,491 • — - 1,493 F 1,606 1,603 1,600 1,513 1,501 1,508 1,497 г 1,617 1,614 1,612 1,518 1,516 1,513 1,501 Область прозрач- от 0,34(л ДО 2|i - от 0,34(«. ДО 2[х Температурный коэффициент для . трех приведенных выше полимеров равен -14- Ю-5 (град C)~l [69J. Жидкости Средине значения коэффициентов преломления (температура около 20° С; см. также стр. 131) Жидкость Вода Паральдегид ........ Метиладетат . . . Четыреххлористый углерод Глицерин Парафни жидкий Толуол Бензол Этилсалицнлат Хлорбензол Метилсалицилат Этил коричный Бензилбензоат Анилин Хинолии п-монобромнафталин Ртуть-калий-йодид Метилеи йодистый » . » и сера (на- сыщеииый раствор) . . - , Ртуть-барий-йодид (водный ра- ) ур створ) ,333 ,405 ,450 ,46 ,47 ,48 ,497 ,501 ,523 ,525 ,538 1,559 1,568 1,586 1,627 1,660 1,717 1,737 1,78 1,793 49 30,6 20 Йодистый калий и йодистая ртуть (водый раствор) . , . Раствор 35% по весу CHaJa » 31% » > SnJ, > 16% > > AsJ3 • 8% > > SbJ3 » 10% » » S Сероводород Фосфор, раствор в сероуглероде Желтый фосфор, 8 частей по весу Gepa, 1 часть по весу . . . Метилйодистый, 1 часть по .весу Йодная ртуть в анилине или хииолиие Масло парафиновое . . » прованское . . . » кедровое .... » гвоздичное . . . » коричное .... Скипидар 1,821) 1. l.i 1.951) 2,06 2.21) 1,44 1,46 1,516 1,532 1,601 1.47 Наибольшее из полученных значений. Коэффициенты преломления воды при 20° С для различных длин воли Длина волны, А 12560 6708 6563 5893 5461 5086 4861 4800 Коэффи- циент прелом- ления 1,3210 1,3308 1,3311 1,3314 1,3330 1,3345 1,3360 1,3371 1,3374 1,3428 1,3581 1,4032 Температурный коэффициент — 8,0 • 10 5 (граде) 1. 92
Газы Коэффициенты преломления газов (при 0° С 760 мм Hg) для желтой линии натрия nD E893 А) Газ или пар Газ или пар Азот Азота эакись . . . » окнсь .... Аммиак Аргои Ацетилен Бензол Бром . . Водород .... . » бромистый » йодистый » хлористый Воздух Гелий Кислород Криптон Ксенон ...... Метан Метил фтористый » хлористый . Мышьяк Неон . . 1,000297 515 297 375 284 606 788 1125 138 570 906 444 292 035 272 427 702 441 449 865 1552 067 Пары воды * . . и-Пентаи Ртуть Селен Сера . , шестифтор истая . . . Сернистый газ ....... Серный ангидрид Сероводород Сероуглерод Спирт метиловый Теллур » четыреххлористый . Углекислота Углерод четыреххлористый , Углерода окись Фосфор » треххлористый ¦ . Фтор Хлор Хлороформ . Циик Этилен ,000252 1701 933 895 1111 783 660 737 619 1476 586 991 2600 450 176s 334 1212 1730 195 768 1455 2060 696 Прозрачность оптических стекол фирмы Чеис для видимых лучей в дюймах. Тип стекла V 365*" 400 404,8 420 435,8 440 460 480 491,6 500 520 540 546 560 579 580 600 620 640 680 700 BSC 1,5090 64 4 1 1 0 0 0 0 0 0, 7 60 37 32 87 49 35 49 67 87 НС 1. 59 7 2 3 1 1 1 3 5189 9 82 — 48 67 — — 88 35 69 04 мвс 1, 55 31 5 3 1 0 0 0 0 0 5682 6 7 4 — 8 — 75 9 6 76 87 8 1, 55 13 11 7 6 ЗВС 6157 ,3 ,3 8 0 2 5,92 4 3 2 ¦2 1 1 1 2 2 61 29 18 04 92 96 81 26 32 2,88 3 3 3 3 20 44 46 32 LF 1, 41 14 4 2 1 0 579 2 1 8 4 — 3 — 17 69 0,51 0 0 0 60 74 6 LBF 1, 55 25 5 4 2 1 1 2, 5 683 0 4 21 54 49 44 78 85 '¦ DF 6230 36,0 39 6 4 2 1 1 2 2 ,2 — ,70 — ,45 — — — 48 — — — 41 54 12 02 EDF 1, 33 6516 ,6 49,5 12 .9 9,67 7 5 5 4 2 2 2 1 ,28 21 30 05 78 71 29 66 1|48 1 1 1 1 1 2 2 2 1 40 28 21 20 90 22 35 17 83 SBC 1, 57 16 7 1 2 6451 8 6 06 — 77 25 2,39 1, 47 36 17 6 5 4 BF 7205 6 — 4 3 08 80 62 DEDF 1, 27 49 10 1 1 1 7525 7 1 9 1 52 71 78 93
Отражение света Стеклянные полированные поверхности Коэффициент отраження от тонкой стеклянной пластинки: учитываются обе поверх- ности и внутренние отражения. Рассчитано для желтых лучей с коэффициентом прелом- ления ло [70]. Коэффи- циент пре- ломления Угол падения 0° 10° 20° 30° 1, 7 7 С 8 но Ко 8 8 0 ,0 1,55 эффцц 8,8 8,8 8,9 9,1 1 еитс 10 10 11 10 50 1 , тражен 2 ,2 ,3 ,4 11 11 II 11 Н5 1Я, ¦,з ,3 ,4 .4 1, % 1? 12 vt 12 /0 6 6 7 ,8 Коэффи- 1иенТ пре- помления Угол падения 40° 50° 60° 70° 1, 8 К 15 27 6 < ,3 1. Коэфф 9 11 16 28 1,S 1, ициент 8 6 Я ,1 11 1? 17 28 10 отра 1 ,7 4 ,9 1.65 жения. 12,2 13,9 18 4 29,6 1.70 % 13,4 15,1 19,4 30.2 Отражение света значительно уменьшается, если отражающую поверхность покрыть. «неотражающей» пленкой; в этом случае поверхность становится «просветленной». При нормальном падении света оптическая толщина пленки должна равняться четверти его- длины волны,, а коэффициент преломления вещества пленкн—квадратному корню из коэф- фициента преломления стекла, иа которое она наносится. Эффективность!!ленки зависит от того, насколько выполняются данные условия; иа практике для одной пленки отраже- ние света обычно уменьшается приближенно иа 1%. Наиболее часто употребляемым' материалом является фтористый магний (nD* — 1,390). Аналогичным способом можно- увеличить отражение, нанося на поверхность стекла пленку толщиной, равной одной, четверти длины волны, из материала, имеющего больший коэффициент отражения, на- пример из сернистого цинка или двуокиси титана. Это обычно используется для расщеп- ления луча, так как поглощение света в пленке очень незначительно по сравнению с~ отражением от стеклянных поверхностей, покрытых полупрозрачными слоями металла.. Полированные металлические поверхности Отражение света в процентах при нормальном падении. Состав в весовых частях— магналий: алюминий — 69, магний— 31; зеркальный сплав: медь— 68, олово— 32; сталь: железо— 99, углерод— 1. Длина "Т' 1 880 2 000 2 510 2 880 3 050 3160 3260 3 570 3 850 4200 4500 5000 5500 6000 6 500 7 000 8000 ЮООО 20 000 30 000 40000 50000 70 000 90 000 НОООО 120000 140 000 . ^ к < я — 80 83 — 84 86 87 88 89 87 85 93 : 94 97 97 97,3 I X 33 36 32 37 41 55 56 57 63 70 76 81 92 93 — Медь — 25,9 24,3 25,3 — 24,9 27,3 28,6 32,7 37,0 43,7 47,7 71,8 80,0 82,4 88,6 90,1 95,5 97,1 97,3 97,9 98,3 98,4 98,4 97,9 S 3 со — 38,8 34.0 31,8 — 28,6 27,9 27,1 29,3 33,1 47,0 74,0 84,4 88,9 92,3 94,9 96,8 96,9 98,0 — — Магналий 53 56 67 69 77 81 83 83 83 84 89 92 Никель — 37,8 42,7 44,2 — 45,2 48,8 49,6 56,6 59,4 60,8 62.6 64,9 66,6 68,8 69,6 72,0 83,5 88,7 91,1 95,6 — — Платина 35 38 33,8 38,8 39,8 — 41,4 43,4 45,4 51,8 54,7 58,4 61,1 64,2 66,5 69,0 70,3 72,9 80,6 88,8 91,5 — — 95,4 95,6 — 96,4 | _ — — — — — — — — 76,0 — — — 81,0 84,0 91,0 92,0 92,5 93,0 93,5 94,5 — ' — ;ребро б 76 76 34,1 21,2 9,1 4,2 14,6 74,5 81,4 86,6 90,5 91,3 92,7 92,6 94,7 95,4 96,8 97,0 97,8 98,1 98,5 98,7 99,0 — 98,8 щ 11 23 25 29,9 39,7 41,7 — — 51,0 53,1 56,4 60,0 63,2 64,0 64,3 65,4 66,8 — 70,5 80,4 86,2 88,5 89,1 90,1 92,2 92,9 — 93,6 ч и 22,0 27,0 38,0 44,0 — 60,0 55,0 56,0 56,0 57,3 58,0 58,0 63 77 83 88 93 — 95 I о — — — — 54,0 60,0 68 6 71,7 76,7 86,3 87,0 86,9 — — — — — — — 54 55 56 57,5 — 61 61,5 49,0 94 95,5 — 97,2 97,2. 98,1 — 98,3 — 94
Непрозрачные металлические пленки на полированном стекле Отражение световых лучей *) в процентах при нормальном падении на поверхность- стекла, покрытую слоем металла; в тех случаях, когда свет отражается от металла^ предварительно пройдя через стеклянную пластинку, введено обозначение «с обр. ст.»-, Длина волны, к . . Серебро ким Алюминий нсп. . Длина волны, к . . Серебро хим Алюминий нсп. . . , 1863 70 2749 90 1886 22 1936 87 2880 2981 21,2 90 1990 87 3060 9,1 2000 25 3160 4,2 2144 84 3261 14,6 91 2196 86 3380 55,5 2265 86 3404 83 . 2313 91 3570 74,5 2510 34,1 3610 84 2573 89 3850 81,4 90 Длина волны, мк . . Алюминий исп. . . . Золото расп Платина » Серебро » Серебро хим » » с обр. ст. Ртуть хим. » » в Длина волны, мк . . Алюминий исп. . . Золото расп. . , . . Платина » .... Серебро » .... Серебро хим » » с обр. ст. Ртуть хим. » » » 0,42 - - 86,6 0,70 90 - 95,С 93,С .72,8 0,45 91 90,5 85,7 72,8 0,80 88 - 96,3 89,0 0,46 - - 90,5 81,0 1,0 95 93,6 70,4 95,5 96,6 92 0,50 92 - 92,0 84,0 70,9 1,5 - 94,Е 75,3 97,9 94 0,54 - 0,55 91 - | 93,0 92,7 86,2 88,2 — 71,2 2,0 - 94,9 79,8 96,8 3,0 - 95, е 88,5 97,4 98,1 Э5 0,58 - - 94,8 88,5 4,0 - 96,0 91,6 97,6 98,5 96 0,60 92 92,6 88,1 69,9 5,0 - 0,62 - 95,0 90,2 9,0 - 95,7 96,1 90,8 93,1 97,3 98,1 98,1 96 98,5 0,65 89 89,1 63,8 94,6 93,5 89,1 71,5 11,0 - 9 9 9 - 6,5 2,7 8,8 0 66 95,2 91,9 12,0 - 97,2 94,9 98,1 - 14,0 - 96,7 94,7 98,8 *) Металлические слои на стекле можно получать, во-первых, химическим осажде- нием, во-вторых, испарением в вакууме и, в-третьих, катодным распылением. Эти опе- рации в таблице сокращенно обозначены соответственио — хим., исп., расп. (Прим. ред.> 95
Полупрозрачные металлические пленки иа полированием стекле и Т—коэффициенты отраженля н пропускания, выраженные в процентах. Алюминий , . Серебро . . . R Т R Т Д1ина волны, А . . Лром . . . Обычны 10 78 10 75 20 55 20 56 R Т R 30 42 30 55 4200 24 36 24 Т | 36 1 белы! 40 32 40 60 — — 39 18 свет 50 27 50 44 60 20 60 35 ¦ 5400 27 39 27 40 70 13 70 24 — — 44 21 80 7 80 14 85 4 85 90 90 4 650Q 26 41 27 39 1 1 1 1 _ _ 45 20 Полупрозрачные диэлектрические пленки иа полированном стекле (яа=1,52) Отражение и поглощение в процентах для лучей с длиной волны 0,54 як при нор- мальном падении: Материал Окнсь бериллия , . » сурьмы , . , » теллура . . . » вольфрама . . » хрома .... » церия .... » свинца , , . Сернистый цинк , , Окись висмута . . . Двуокись титана . . Зернистая сурьма , Коэффициент преломления, "d 1,60 1,85 1,95 2,00 2,10 2,25 2,30 2,40 2,45 2,60 2,80 Коэффициент отражения 7 15 18 20 23 30 32 35 36 38 47 Коэффициент поглощения 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 6 Магнитное вращение плоскости поляризации Постоянная Верде г показывает угол поворота плоскости поляризации луча на про- тяжении 1 см, если напряженность магнитного поля равна единице; г = а/Я/, где а — угол поворота плоскости поляризаций (в угловык минутах) в каком-либо веществе в маг- нитном поле с напряженностью Н (эрстед); /—длина пути, проходимого светом вдоль сило- вых линий. Если свет распространяется в направлении силовых линий, то направление вращения считается положительным, если плоскость поляризации вращается, по часовой стрелке для наблюдателя, который смотрит вдоль луча в направлении его распространения* . В следующей таблице вращение плоскости поляризации дано для линии D натрия '"•'•I А) за двумя исключениями: A) X *= 6439 А. я B) 1 = 2194 А. Темпера- тура. °С Вращение в дуговых минутах Вещество""' Враще! Вода Ленское стекло: фосфатный крон экстраплоти, флинт Кварц _L оси A) То же » » B) . . . •Сероуглерод . . 0 20 18 18 20 20 20 0 18 +0, +0, 01311 01312 +0, +0. +0, +0 +0 +0 01368 01664 1587 ,04347 .04200 t (плотность 1,693 3\ плотность 1,023 Бензол Кислота муравьиная » пропкоиовая » уксусная Спирт и зон амиловый » к-пропнловый > этиловый Этнл бромистый * йодпетый . . » хлористый . 15 15 15 20,8 20,3 21,0 19,9 15,6 16,8 19.7 18,1 5,0 —0,2026 +0,0122 2,062 0,7990 0,8369 0,7976 0,9888 0,9139 0,8637 1,395 2,251 1,035 К. J. Н. 96
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ Л:, Удельное электрическое сопротивлеиие равно сопротивлению кубикв л*$т№&ала со стороной, равной 1 см. Числовые значения в таблице, данной ниже, «ар&каится в 10~6 ом ¦ см. Величиной, обратной электрическому сопротивлению, является эдздтркчес- кая проводимость. ¦ . Так как электрическое удельное сопротивление металла обычно увеличивается ири наличии примесей и яри холодной обработке, то приводимые в таблице данные не во всех случаях могут быть одинаково пригодными. При низких температурах влияние примесёВ н т. п. становится особенно существенным, так как они главным образом определяют вели- чину так называемого остаточного сопротивления, приблизительно постоянную; ие вр всех металлах обнаруживается этот эффект: сопротивление таких металлов продолжает уменьшаться с уменьшением температуры. В этом случае оии при очень низкихтемперату- рак приобретают свойство сверхпроводимости, для этих металлов в таблице после их названия указывается в скобках температура (°К), при которой их сопротивление внезап- но падает почти до нуля. Значения удельного сопротивления, данные курсивом, относятся к жидкой фазе. Металл Алюминий A,14) . . . Барий . . . Бериллий Ванадий E,13 Висмут . . . Вольфрам Галлий A,10) Гафний @,35) Германий . . . Графкт .... Железо . . . Золото .... Индий C,35) . Иридий . . . Кадмий @,54) Калий .... Кальций . . . Кобзльт , . Кремний , . . Лантан D,71) . Литий .... Магний .... Марганец , . , Медь , Молибден . . . Мышьяк , . . Натрий . , . . Неодим .... Никель .... Ниобий (9,22) Олово C,69) . Осмий @,71) . Палладий . . Платина . . . Плутоний . . Празеодим . , Ренвй (-1,7) . Родий .... Ртуть D,12) . Рубидий . . . Рутений @,47) Свинец G,26) . -195 0,3 17 — 2,6 35 0,6 2,75 0,66 0,5 1,8 0,9 1,6 1,38 — 0,9 10" 1,04 0,62 0,2 0,7 5,5 0,8» 0,55 3.0 2,1 — 1,73 1,96 — — 2,62 0,46 5,8 2,2 1,33 4,7 0 2,45 60 2,8 18,2 107 4,9 13,6 29,6 -89000 350—6300 8,9 2,04 8,4 4,9 6,8 6,1 - 3,43 5,6 103—10* 54 8,55 3,9 258 1,56 5,2 32 4,2 61 6,14 13,9 11,5B0') 9,66 10,0 9,81 160 B5°) 65 18,6 4,3 94,0766 11,0 7,6 19,0 . 100 3,55 — 5,3 26,3 156 7,3 26 C0°) 42,6 — 325—5720 14,7 2,84 12,5 6,85 — /1,6(83,6") 5,0 9,5 66 12,4 г 5,56 268 2,24 7,6 — 9,7 74 10,33 — 15,8 13,7 13,8 13,65 — 78 24,8 6,2 103,5 27,5 27,0 300 5,9 — 11,1 38,3 129 12,4 — — 375—4525 31,5 36,7 10,87 — 28,2 — 19,7 83 31,7 A86°) 10,0 287 3,6 12,7 — 16,8 93 22,5 — 50 21,8 — 21,0 ПО 96 — 10,2 128 — 60 700 24,7 — 26 55,4 F00°) 155 24 1600 — 85,5 47 — 36,3 F00°) — — 48 105 — 27,7 307 6,7 23,3 — — 120 — — 60 — — 34,3 — 118 — — — — 107,6 1200 32,1 — — — 172 A000°) — 60 (950) — 122", 139 A550°) 30,8 A063°) 54,7 A000°; — — — — 88,5 126(900°) — 28,7(900°) 68; 40A230°) 21,3 A083° 37,2 138 (910°) 109 A500°) — 72 — — 48,3 :— 134 (860°) — — — — 26,3A000°) « и н « %-J* Jllllk 45 — 90 39 46 48 44 — 65 40 49 — — 57 45,7 65,8 22 43,5 42.5 43 43,5 — 55 21 68 — 46 42 38 39,2 — 20 31 44 10 .48 42 Дж. Кэй, Т, Лвбн 97
Продолжение Металл Селен , . . ¦ Серебро , . . Стронций . . . Сурьма . . . . Таллий B,38) . Тантал D,38) . Теллур . . . . Технеций A1,2) Титан @,49) . Торнй A,32) . Углерод . . . Уран @,68) . . Хром . Цезий . . . . Церий .... Цинк @,79) . Цирконий @,7) Сплавы Алюмель . . . Канталь А . . Константаи . . Манганин . . . Никель-хром (80/20) . . Платина-ири- дий (90/10) Платина-родий (90/10) . . То же (87/13) Хромель Р — 195 9- 10е 0,3 7 8 3,7 2,56 — — 16 3,2 — — 0,5 4,5 7^3 — — — — — — — 0 8-10» 1,51 23 39,0 15 12,6 1,6-10» — 50 13 — 32 12,7 18,8 73 5,5 40 28,1 135 48 42 103 24,8 18,7 19,0 70,0 т 100 2,13 — 59 22,8 16,7 — 69 — 18,2 6200 40 16,1 36,0, 43,5 B8,45°) 80 7,8 58 34,8 — — — — 28,0 21,8 22,0 72,8 змпература. ° 300 3,42 — — 74 C03°) 25,5 — — 101 — 5550 50 25,2 — 92 13,0 88 43,8 — — — — — — 27,7 79,3 С 700 6,5 — 114 84,8 43,0 —' — 153 — 4700 55,7 47,2 — ПО 37 E00') 125 53,2 — — — — — — 38,2 89,3 1200 19,4 — 123,5 A000°) 87,7 (800°) 61,5 — — — — 4260 — 80,2 — 123 G80°) ПО A000°) 65,1 148 — — — — — 50,6 100,1 о а: [_ ^ о J* 11Ш1 41 35 51 52 35 — — 38 40 — — — — 9 42 44 24 0,6 ± 0,2 ~ 0,1 1 13 16,6 15,6 4 Удельное сопротивление при нормальной температуре монокристаллов некоторых металлов с иекубической решеткой Металл Бериллий Висмут ....... Галлий Кадмий Магний Олово Ртуть (при —45,5° С) Сурьма Теллур Цинк , . Удельное сопротивление, 10 ~6 ом-см в направлении оси. 3,58 138 55,5 / 8,36 1 7,79 3,78 / 12,0 1 14,3 17,8 35,6 56000 6,05 оси а 3,13 109 17,3 6,78 6,54 4,53 10,1 9,9 23,5 42,6 15400 5,83 7,85 Изоляторы Удельное сопротивление изолирующих материалов в очень сильной степени зависит от их чистоты и состояния поверхности; оно очень быстро уменьшается^ при повышении температуры. В таблице приведены типовые значения для обычных температур. 98
Алмаз Бор Бумага (сухая) Воск пчелиный (желтый) . Гуттаперча Йод Кварц » плавленый Керамика специальная вы- ' сокочастотная Кость слоновая Масло минеральное .... » > изоля- ционное Микалекс Ю»—10» I.8-101» 10» 2-10ls 2- 10е 1,3-10" 2-10й >101в 10" 2- 10я 2,5-10» Ю»—ю» 10» Парафин Полистирол Сера ромбическая . . Слюда Стеатит Стекло натровое » пиреис . , . » . проводящее . Фарфйр Фенолформальдегид Фосфор (желтый) . t Шифер - . Эбонит Удельное 10» 10» 2-Ю23 10»—1017 ю»—ю» 5-Ю11 10й 5-10е 1012—Ш» 10» 1017 4-10' 10" R. W. Р. СПЛАВЫ С БОЛЬШИМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ И ПРОВОЛОЧНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ Манганин: (состав 84 Си, 4 Ni, 12 Мп) является традиционным материалом для стан- дартных сопротивлений высокой точности. Его температурный коэффициент равен прибли- зительно 0,000 01 (градС)~1; его термоэлектродвижущая сила по отношению к меди низка и может быть положительной или отрицательной в зависимости от состава и термической обработки. Для пайки необходим, обычно, твердый припой. Имеется несколько видов манганина с аналогичными свойствами, Которые носят в продаже различные названия. Константин или эврика (состав 60 Си, 40 Ni) также применяется для стандартных сопротивлений. Его температурный коэффициент ± 0,00004/г/шд С; коистаитан можно паять мягким припоем, но его высокая термо-э. д. с. по отношению к меди (около —40 лиев/ °С) создает затруднения при применении сопротивлений в цепях постоянного тока; в цепях переменного тока этот эффект обычно крайне незначителен прн напря- жении 1 в или более. Константен также употребляется для сопротивлений в цепи малых, токов, если постоянство тока имеет большее значение, чем дешевизна. Нихром (состав 80 Ni, 20 Сг) продается под различными названиями и употребля- ется в нагревательных приборах. Его температурный, коэффициент (между 20—500° С) равен 0,0001° С; нихром корошо работает до температуры около ПОО^С. Тройной сплав F5 Ni, 15 Сг, 20 Fe) дешевле, его можно использовать при температурах до 900° С. В таблице дано сопротивление проволок в ом ¦ м и приближенное значение тока (в а), необходимого для того, чтобы нагреть-до указанных температур прямые горизон- тальные проволоки, свободно излучающие тепловую энергию в окружающий воздух'. ¦ Брнтар- ский стандарт- ный халнбр 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 38 36 38 40 42 44 46 48 50 Диаметр. мм 2,64 2,03 1,63 1,22 0,914 0,711 0,559 0,457 0,376 0,315 0,274 0,239 0,193 0 152 0,122 0,102. 0,081 0,061 0,041 0,025 ot^M прн 20е С 0,00315 0,00532 0,00831 0,0148 0,0263 0,0434 0,0703 0,105 0,155 * 0,221 0,292 0,402 0,589 0,945 1,48 2,13 3,32 5,91 13,3 34,0 0 0 0 0 0 1 1 2 3 5 7 9 14 23 38 51 80 144 324 829 'Я 077 129 202 360 640 06 71 56 78 39 11 79 3 0 ,0 8 9 0 0 0 0 0 1 1 2 4 6 8 11 16 26 41 69 92 165 370 947 гм 088 148 321 411 731 21 96 92 32 16 12 2 4 3 ,1 ,2 ,5 аитаи Ток для нагрева. ния до 1 00° С 19 13 10 7 4,8 3,5 2,6 2,1 1,6 1,4 1,2 1,0 0,85 0,70 0,60 0,53 — — ом-м 0,188 0,318 0,496 0,682 1,57 2,59 4,20 6,27 9,28 13,2 17,4 24,0 35,2 56,5 88,2 127 199 353 794 2030 Нихром Ток для н агоев 500° С | 38 26 19 13 8,5 6,3 4,5 3,5 2,7 2,2ч 1,9 1.6 1.3 1,0 0,в 0,65 — 100С 78 53 40 27 18 13 9 7 5 4 3 3 2 ] ] 1 ННЯ ° С ,5 ,0 ,5 ,5 .5 .0 .3 .7 ,4 ,1