УДАРНЫХ ТРУБ МЕТОД, метод изучения кинетики химический, физических-химический и молекулярных физических процессов в газовых смесях и на поверхности раздела фаз с помощью ударных волн. Ударная труба обычно имеет диаметр от несколько сантиметров до 0,5 м и длину несколько метров (реже используют трубы переменного диаметра). Она состоит из секции (камеры) высокого давления (>10⁶ Па) и более длинной секции низкого давления (10⁵ Па), которые разделены диафрагмой. Первая секция заполняется так называемой толкающим газом (обычно H₂ или Не), а вторая - исследуемым газом, который часто разбавляют аргоном или др. инертным газом. В конце секции низкого давления (зона наблюдения) снаружи или внутри трубы находятся подходящие детекторы или датчики, позволяющие фиксировать процессы в исследуемом газе с помощью скоростной фотографии, спектральными методами, по изменению давления, электропроводности и т.д. При изучении гетерог. процессов на поверхности твердого тела последнее закрепляют внутри трубы.

Диафрагма между секциями разрывается самопроизвольно (при постепенном увеличении давления в первой секции вследствие подачи в нее толкающего газа) или спец. устройством, например бойком, вылетающим из пружинной пушки. После разрыва диафрагмы образуются ударная волна, распространяющаяся в секцию низкого давления, и волна разряжения, идущая в противоположном направлении. Во фронте ударной волны происходит резкий скачок давления (до сотен атм, или 10⁷ Па) и температуры (до тысяч К), после которого наблюдается длительное "плато", т.е. давление и температура сохраняют постоянное значение. Ударная волна отражается от стенки трубы; в отраженной волне значения температуры и давления выше, чем в падающей. Наличие плато, сохраняющегося вплоть до прихода вторичных волн,- основные достоинство УДАРНЫХ ТРУБ МЕТОД т. м., так как это позволяет изучать явления при температурах тысяча - десятки тысяч и выше градусов, продолжающиеся от долей микросекунды до одной или несколько миллисекунд. Причем наблюдения и измерения можно проводить в падающей или(и) отраженной ударной волне.

Иногда для создания ударной волны в УДАРНЫХ ТРУБ МЕТОД т. м. используют мощный электрич. разряд или детонацию газовой смеси (например, 2H₂ + O₂).

После прохождения ударной волны равновесное распределение молекул по энергии поступат. движения устанавлива ется быстро - за несколько соударений. Переход к равновесному распределению молекул по колебательное и вращательное уровням энергии происходит значительно медленнее, что позволяет использовать УДАРНЫХ ТРУБ МЕТОД т. м. для изучения химический и физических-химический процессов в неравновесных условиях. В этом случае применяют также ударные трубы с соплом, в котором происходит неравновесное расширение нагретого в ударной трубе газа. Реже ударную волну пускают через неравновесный газ, возбужденный, например, в электрич. разряде.

С помощью УДАРНЫХ ТРУБ МЕТОД т. м. можно исследовать кинетику химический и физических-химический процессов в средах с высокой плотностью при давлениях сотни тысяч - млн. атм. Для этого необходимы мощные ударные волны, генерируемые, например, при детонации BB.

УДАРНЫХ ТРУБ МЕТОД т. м. применяется для исследования различные химический реакций, диссоциации и ионизации молекул, возбуждения и релаксации последних, явлений адгезии, испарения, воспламенения, дробления и агломерации капель и твердых частиц и т. п.

Литература: Ударные трубы. Сб. пер., M., 1962; Гейдон А., Гер л И., Ударная труба в химической физике высоких температур, пер. с англ., M., 1966.

А. Д. Марголин.

Химическая энциклопедия. Том 5 >> К списку статей