Гегузин Я.Е. Почему и как исчезает пустота
Подождите немного. Документ загружается.
и
имели
в
виду'
когда
уоматривали
аналогию в
ролях
струйки
и
дислокации:
_
струйка'
даже
короткодействую-
щая'
вь1поси|
п3
мокрой
губки
огром}|ое количество мо-
лекул
водъ|.
|[ри больгших
давлениях
в
объем порь| могут
переме-
щаться
цедь|о
кр11сталлические
6локи?
т. е. из порьт
будут
удаляться
больтшио
объемьт пустоть]
-
аналоги
1!1ассивпь1х
струск.
-
1]итате.ттю
легко
пот!ять' что
все
расска3ан1]ое
о
роли
всесторо1]т]его с}кимающего
давления
непосредственно
от_
|1ос!1тся и
т(
случ1ю' когда
действу9т
растягивающее
дав_
ло11ие' |{оторое' например'
мо){{ет
бьтть создано
га3ом'
за_
ключент1ь|м
в поре.
[[4
роль
дислотсаций'
и
роль
криоталлических
блоков
в залечивапии
порь1 под
давлением
и3учена
подробно.
Ёаш:
аке
достаточпо
з1тать'
что
в
новой ситуации'
где
воз_
пикаот
1{овое
(по1|ему))'_
совсем
не то'
о
котором
писал
Френкель,
во3ника0т
и новое
((}{0Ё))
-
совсем
не то' о ко-
торо1\| писал
|[инео. ?акие
оитуации я
6уду всяки:!
раз
1|а3ойливо
подчеркивать.
1||бра,
сдавливаемая
разностью
температур
Б
этс!м
очерке
расска3а1{о
ешц:
об
одном вариа11те
о1,-
вета тта
вопрос <<шотему?> и
еще
об одном вариа}1те
ответа
на
вопроо
(|{ак?)'
1{оторь1е возникают
в немного
нео}11и-
даттной,
по
очець
рецльной
ситуацши.
Реть идет
о 3алечи-
ва1{ии порь1'
паходящейся
в
кристалле'
вдоль
которого
томпература
монотон1:о и3}1еняется.
14 пора'
следователь_
11о'
шаходится
не при постоянг:о|1
температуре.
{ля
удоб_
ства |.1
определенности
дальше{1тших
рассужсдений
мь1
т]ред_
поло)т{и]!|' что
пора
имеет
форму
кубика
и что
две
ее
п.т'ос1{ости
_
одна
(горячая)'
а
другая
(холодная)
_
ориен_
тироваць| першет|дикулярно
направлению' вдоль
1{оторого
изме}тяется
темпоратура. 3протем'
к
сделант|ому
цредпо-
ложспию
о
формо
и
ориентации порь|
мь!
вь1ву}кдець|
бт,тли
бьт прибегнуть
и |{е
только из сообра:кений
удо6-
ства'
та!| ка1{
о1]о
отражает
существо
явлений,
1{оторь!о
6удут
далео
обсу}1{даться.
(делаем
ещо од}|о предполо_
?|{епие:
вещество
кристалла'
в
котором пора
располо)т{ена'
имеет
бб.пьтшую
ушругость
пара' во
всяком
случае при
той
сродтет}
температуре'
11ри
которой
пора
находится.
Фбсудиь:
судь6у
порь1'
пе
забьтвай
о
перечисл0нных
80
условиях.
[ак
кат*
вбливи
кгоряве!?>
г|оверх}тостт!
упру;
1'"{]
,*р"
больпте,
чем
вблизи
<хол.одной>,
в
объеме
пор1'1
дол?кен
установиться
направленньтй
переноо
вещества
от
|]]Ё?"'Ё;й-_
(;;;;;;;';
0-'.
. *','дт:ой
>'_
(
кондевсацшя
!
)
.
Ёайичие
такого
11ашравленного
шереноса
массь1'означает'
что
пора
как
целое
-буде'
,ере]\{ещаться
в
более
горячу}о
областЁ
кристалл1.
14менно
поэтому
иногда
имеет
смь1сл
(горячую)
поверхт1ость
на3ь]вать
<лобовой>,
а
(холод_
пую)
-
ктьлльнот]>
'.
"
в
ппроцессе
(исшарения_ко1|де}1сации;>
установятс'|
вполне
определен*ть1е
и 3аведомо
неодиваковь1е
отруктурь]
<.цобовойл'и
(<тыльной>
поверхностей.
[ля
атома'
которо_
му
}{адле)1(ит
осесть
на
(ть]льной>
поверхности'
огране11-
,'а
с
четь|рех
стороЁ
боковьтми|
поверхностями'
\{есто
'''"д'
найде1ся:
лцбо
по
контуру1-
ограничивающему
|1о_
верхность'
"д"
,р,*'й
угод
_
у'д!'о"ое
пристанище'
либо
в любоп:'другом
месте
1!а
поверхности'
где
в
процессе
к'нде"сацйй-
сформир-овались
двутранные
или
трехгран_
нь1е'входящие
углъ:.
€казанное
о3}1ачает'
что ть]льная
по_
;;;...;;;;
Ёуд"'
*.роховатой,
состоящей
и3
различнь]х
с"упе""и
,
й''''о,
,*
'''*'
(тру^ктура
<лобовой>
поверх_
,'Б"',
будет
существеттно
иной'
[конденсироваться
летко'
а
вот
испариться
!руд,''
3ьтрваться
и3 атомно_гладкой
поверхноот,
пра."йтески
нево3мржц-о'
!,ля
этото
надо
поовать
свя3и
со
многип1и
соседями.
1{онтур
порь1'
кото_
р,{;,
б*',
удобньт:тл
пристанищем
для
конденсирующихся
!.'*''',
о''бе,"о
сильно
удер)т{иваег
атомь1'
готовящиеся
к
испаре1!и|о'
так
как
число
соседей
у
атомов'
располо-
}кеннь|х
вдоль
коптура'
больп:е,
чотш
у располож{еннь1х
ва
гладкой
пов0рхвости.
[пя
того
чтобьт
во3никли
ус]|овия'
при
которь1х
очередной
_слой
атомов
смо)1{ет
испариться'
й!д''
,''б,,
вследствие
флуктуации
на
клобовой>
поверх-
пости
3ародился
очаг
испарения
_
ттебольтпой
колодец
схема развиваюп|егося
очага
ис_
парения
на
лобовой
поверхноот1}
порь|
;
6оответству|ощую
иллюотраци1о
см'
ша
вкдеи1{е'
8!
атомпой
глубинь1
_
у|{1л'
вблизи ковтура
поворхшооти
3аро_
дилаоь
стушенька'
своео6разная
пе3авер|ценвость
атомно_
го'слоЁ.
14так,
в прощеосе
движепия
вследствие
шроцесса
(ис_
парения
_
конденсации)
ть|льная
поверхность
шорь1
отано_
вится
1цероховатой
и
о легкостью
усваивает
прилетающ|те
к ттей
атомь1'
а
<лобовая)
поверхшость
становится
очодь
гладкой
и'с
трудом
ь[он{ет
рож{дать
шс|1аря|ощиеся
ато}{т,1.
3то
отлттчпе
в
отруктурах
поверхностей
отчетл!1во
'1лл|о-
стрируется
фотография}{и'
!{а которь1х
ивображсеттьт
стру{{_
турьт
<лобовьтх))
и
((ть]льшь1х)
поверхностей
группьт
огра_
нен]{ь]х
шор
в }1опокриота.цле
1\а(1.
Бсе
они
раст|олага_
лись
в
одног]
плост(ости'
и поэто[1у'
расколов
1(р11сталл
по
пплос!{остт!'
1(ото}]ая
проход'{т
1тере3
все
порь]? ]\,'ожно
п0_
лу1тить
с};отографг:ш
3ерт{аль11ь|х
ско.;тов
так, тто па
одтто1'т
ока}}{утся
то.1г{,ко
<лобовьте:>,
а
т{а
друтот?
то.ттько
(ть|лт,_
г!ьте)
поверх!{остш
всех
по1). 1,[птешт:;о
это тпзобра;1{ет1о
п11
рисунках.
1еперь
о
расс!{а3а11ном
еще
ра3'
т:о т]еш!пого
!т1ть|]\{т1
словап[и.
|[од
в,тлияттие[!
ра3шост'1
температур
в
]|рт{ст.а"1|"по
происходцт
нашравле{|1{ь:й
шоток
вакансий,
встретатощп1|
на
свое},1
путв
ш.ору. 1руд1ность
испарения
ат0}{ов
с
(ло_
бовой>
шов€рхвости
о3т1а11ает
трудцость
усвоет1ия
е1о ва_
каттсп#д.
,11егко
по11ять'
что
испарешие
одного
ато}|1того
слоя
атом0в
эквивалевт!]о
поглощешию
одшого
атоп1пого
слоя ва:*ансий.
/{егкость,
с
которой
усваивает
атомт,|
(тьтльт]ая)
поверх11ость?
озт{ачает'
что
эта поверх!|ость
п с
легкостью
ро}кдает
вава.нс1!и. ?атсипт
о6разом, пора'
встре-
тив1шаяся потоку
вакаясий, как
бьт
разрьтвает
эт0т
поток'
ставовясь
при
это}{
источником
ваканоий,
более площгтьтпт,
чем
стоком.
1\{ного
р0}кдая
и мало
поглощая
ва:санси||,
пора'
естественшо'
долн{на
умень1шать
свот]
объеп! вс.т|ед-
ствио
умевь1шения
ра3мера
в направлешии'
совпадающо1{
с нашравлением
п0тока
вакансий.
.
Б
последвей
фраве
по
существу
утвер)т(дается'
что
в
ошиоанных
уоповиях
шора
6удя-т
валечйваться,
будет про_
исходить
спеканио.
Бсе
рассказанпоо
зде-съ
-
ве
досу}!{ие домътсльт'
а
сооб_
ра}т(ения'
которь1е
явились
освова1{ием
для
поста}!ов}{и
в
вац:ей
лаборатории
спещпальных
ошь|тов
и этими
опь|тами
шодтвер}кдешньте.
Фпьттъ1
ставилиоь
с обра3цами
мопо_
кристаллов
$а€1.
Б ттих
бьтли
отлично ограневньте
нуби_
чес1{ие
порьт'
ра3мероп{
о|{оло 10 мк,
аккуратнь|е
отрица_
82
шослед0вател*я!Фопь
к!}в6|{адров'
ц
валёч|тван1|я
.пор
в
'перёмеш|!ом
!1ллюотрпру]о1щ{х
процеоо
д$пжен|{я
т€мпературпо}1
'1оле
пооледоватольнооть
ки|{окадров'
иллюстрирующпх
процеоо
3а"]еч!|ван|1я
п0р
при
поотояппой
тем|'ц)атур€
т€дь|{ь1е
криоталль|'
которь1е
летко
наблюдаются
в
ошти_
ческоь!
микрос:соше.
Фт;+сиги
шроизводились
при темцера_
туре'
б:тшвкой
к том[ературе
плавлешия
криста]ш!а'-
в
ус_
ловиях'
к0,|да
температура
(горячей)^
и
(холод1[ои')
по_
верхноётей
о'''*алаёъ
н!
^?=0,05_0,10'
(.
3того
было
достатотно'
чтобь1
убедлтьсщ
во-первь|х'
в
реалъ'т{'ости
о)*ид&е]!1ото
умень{ш0ншя
размера
поры
и' во-вторь1х'
Б 1Ф[:
что
при
шроч|{х
одшнаковь1х
условиях
оно
6ь1ло
в
точ11о_
сти
пропорциона.11ьно
ра3]1ости
темп0ратур
горячей
и хо-
лодной
шоверхностей.
!
!!4так,
умень1шев1{е
объема
поръ1
под
в,]1иянием
разно_
оти
темшоратур
объяснено.
постараемоя
тепорь
оправдать
олово
(давление)
в на3вании
очерка
и
прдотавить
умень-_
1поние
объема
порь1
как
слодствие
приложения
д цеи
давлет1ия'
поддер?1{иваемото
разностью
температур.
1!|.ътсль
воспользоваться
представлением
о
давлении
кажо1ся
83
равумпой'
ппоскольку пора как
бь: спре9совываетоя
в на_
правл_е_нии'
в
котором поддерживаотся
ра3нооть
то1|{пера_
тур.
Ёадо,
однако'
понять
происхо}кдение
атого
давле_
11п'я
и'
оценить его
величину.
для
этого
попь1таемся
пред_
ставить
-себе
<на атоп{|{ом
уровтте)
происхождоние
дав_
]|евия.
|[ервое,
что
приходит
в голову'
ато
апалогия между
газом
реаль}тьтх
}1олекул
и
газо}|
вакансий.
йпгея
в
виду
эту
аналогию'
1!|о)кг{о
очесть'
что
давление
есть
с.]1едствие
столкповения
вакансий с <лобовой>
поверхность1о
порь|'
которая
их
пР
усваивает
или
уоваивает
плохо.
[.тя
про-
стоть|
и
удобства
будепл т|редполагать'
что
но
усваивает.
1акая
3аш1анчивая
модель'
однако'
.не
имеет
доотаточт1о
оснований,
аналогия
оказь|вается
поротттой.
,[ело
в том'
что м0ле]{ульт
га3а'
столкнув|пись
со отевой,
отскатсивают
от
нее
!т
продол}кают
участвовать
в ко][лект1{вном
тешло_
вом
дви}кении
аноамбля себе
подобньтх.
Бакаттсии
пз
на-
правлевцого
потока;
падающего
на <лобовую>
поверх_
пость'
но будути
усвоеннь|ми
ею' вакапливаются
около
нее.
Б
этом
процессе
накопления
вакансий
создается
не-
ноторое
чересь1щоние'
которое
препятствуот
и
в конц0
коццов
3апрощает
поток
ваканоий
к
поре, А
вот
наличи0
пересыще11ия
-вакансиями
ре!потки
вбливи
поверхпости
порь:
и
определ8ет
интересующее
нас
давление.
Фчень
похоже
на то' как косо падающий
снег в
открь1то1\т
.поле
пе
со3дает
сне}кных
холмов'
а
у
двери
дома
т{аметает
бу_
г@Р,
и
дверь
можво будет
открьтть,
пи|пь
пр}1]{о}кив
усилие'
так
как
вне|ппее
(сне}кное
давление)
будет
этому
препятствовать.
}1мея
в
виду
описанньтй
механи3м
воз['икновешия
(ва_
кансио1!ного
давле1{ия))'
оцени}|
его
величину.
в
устано_
вив!шихся
условиях
в6щизи
клобовой>>
шоверхности
во3ни_
кает
такое
пересьтщение
вакансиями'
которое
способпо
о6условить
их
поток'
направленньтй противоположно
ос-
нов}|ому
и
равньтт1
ему. Б
этом
и состоит
сш{ь|с"ц
(устано-
вив1шихоя)
условий,
отмеченпь!х
вблизи
<лобовой>
поверх-
ности
порь!.
Ёеслогт*ньтй
расчет'
оделаннь:й
о
учетом
принятого
цами
предполож{ения
о
том'
что клобовая)
поверхг]ость
совсем
не
усваиваот
вакансий,
приводит
к
следующей
оценке
давления:
Р-3_
'!
-^т,
-_со
т
84
где
0
_
тепло'
п0ре!{осимое
атомош1'
тсоторьтй
диффунди_
рует
под
влцянием
ра3н9сти_
темцератур|
_
|{вньтй
успех:
Р
-
ь?
,
||][мецно
это
в эксшеримевте
и
г{олучается.
$ромо
того'
так
как
чем больш:о
равмер
поры'
тепт
больпте
величица А?'
больтпие
порь|
дол)хнь]
испь|-
тьтвать
на себе больш:ие
давления
и' следовательно'
дол11{}1ь|
бьтстро
с}к11маться.
14
это
наблтодается
в эксперименте'
Бели_
ч!1на
давления
то}ке
получается
вполце
р11умдой.^так
как
0-2.|б-"
эрт'
оэ:3.10-ъ,
см,,
А7с,
10-'
'[,
7э.10'
'[,
то
Ре10'
дитл/см'э:10
атпц.
Ёе
получилась
ж{е одна
ть1сячцая
атмосфорьл,
что бьтдо
бь:
очень
мало'
так
как
близко
к
давлонию
нась|ще1{ного
пара
вещества
кристалла'-
запол_
!{яющето
цору'
или
'ьтся,{
атмосфер,
что
бьтло
бьт
очень
много' так
как. такое
давление
доп}т{но
бьтло
бьт
равру1
!пить
весь
криста,1]|' а
не тодько
с}{{ать
пору.
Бозникает
естественвь1й
вопрос:
давлеЁ1ие'
которое
мь1
вь]числили'
это'что_фикция,
способ
вь1ражаться
или
}т{е
реальная
величина'
которую
мож{но-измерить
с
по-
"ощ|ю
манометра?
Фтвечаю:
реальная!
Бсли бь:
удалось
во вг1утрь
цорь1
ме)1(ду
<тьтльпой>
и
кдобовой>
шоверхно_
стями
вставить
цру}1{ицку'
то
при
наличии
раз}{ости
тем_
шератур
она
бьт
начала
с)1(иматься
до
тех
цор'
по!{уда
не
во3никло
бьт
шротиводавлевие'
достаточное
для
того'
чтобь:
3апретить
::обовой
и
тьтльной
поверхцостяш:
сбли_
}каться,
[ посторонний
га3,
3аключен}!ь1й
в
поре,
сжи_
мался
бьт,
создав.ая
противодавлекие'
которое
г|оме|шает
с}катию
порь]
и в
ко}1ечном
счето
3апретит
его'
}1ттой
описан
один
и3 во3мо)кнь]х
механи3ш{ов
за]1ечи_
вания
порь1'
умень|пения
ее
объема
под.
влияпием
не
лаг1ласовского
дав.т1ения
и не
давления'
прило}кенного
и3_
вне?
а
од1]0стороннего
давления'
со3даваемого
и
поддер_
}киваемого
разйостью
температур'
6уществен
этот
меха_
т1и3м или
это
цросто
любопьттцая
экзотика?
Фчень
сущест_
вец' есди
речь
идет
о
судьбе
порь1
в
криста]1ле'
где
опа
единственная,
либо
если
инь1е
порь1
расподожень|
вдали
от
нее.
Бсли ;ке
в
области,
где
поддерж{ивается
ра3ность
температур'
имеотся
ансамбль
близко
расп0лож{еннь1х
шор'
о6оуждаемь]}'1
нами
мехаши3м
мо}кет
ока3аться
но
о,е''ь существеняь]м.
[,ля
того
чтобьт
это
попять'
пР0А_
ставим себе
две
порь|'
которь1е
распполо)1{ень!
од11а
за
другой
вдоль
нашравления
изпте}1ения
температуры-
так'
что
<лобовая>
.'о"ерхность
задней
порь1
окан{ется
вблизи
<<тьтдьттой>
,',,*р,с,'"'и
той'
которая
перед
ней'
Б атом
сдучае
с}{опленис
вакансий
перед
клобовой>
поверхностью
85
8тор0й
{1орь' будет метпать !1спуска.ш:}1ю-
вакансий
(1ь1]1Б.
пой)
поворхпостью
первой
порь!' А
ато.
и о3пачает' что
процесо
если пе
прекраща€тся'
то
будет
замотпо
3атормо-
жев.
и неом0тря
па это' шроцесс
с}катия,шорь1
давлев!1ем'
шоддерживаемь1м
разностью
темпоратур'
вне
сомнеп,1я
достои11
того' чтобьт
бьтть
опециально
обсужденньтм
и
опи-
санньтм.
множпство
поР
Б
ансамбле
0/{1дниц'
как
правило,
обнаруакиватотся
та-
к[{е
характеристт1ки
и явления'
1{оторь1о
едшн'1цап{.
1|е
свойственньт'
А:тсамбль
песч!1нок
_
шесо1{'
Фн ьтон|ет
тень,
пересь1паясь'
мо}кет
всась]вать
в
себя
воду' ]\1о}1{ет
гасить
плаш1я'
п.[ож(ет
и п|ногое
другое'
чего
1]е шо?|{ет
т!и
0'(т1а
ив
песчгтнок.
А
тттт
одна !{3
!{апель'
образутощих
в
аттсадтбло
океан'
пе мо}!{ет
понести
тта
себе т*орабль.
Б
этой
глав0
оасска3ано
о
}{шон(естве
шор.
[руг
с
дру_
гом
опи
не
соприкасаются'
оуществу1от
разобщептто,
по,
как' вь1яспяется'
образутот
ансамбль,
1{оторому
сво!|ст:зетт_
но
нечто
такое'
что шесвойствет1г{о
каждой
и3
пор.
Атлсамбль
пор в
стекле
€теклянная
гль1ба'
в
объепто
т;оторой
мпо}кество
хао_
тически
располо:/кеннь]х
шор'_объокт
вполне
реаль::ьтЁт,
им
ка}кдодневно
занимаются тох11о]1оги
стеколь1тътх
заво_
дов.
Ёас
этот
обт;етст
будет
иптересовать
как
идеали3и_
рованная
модель
пористого
тела'
в котор0[!
все происхо_
дящее
п{ош{но
легко
описать' отвл0каясь
от специфвнеских
обстоятельств'
ос.'!о}кня1ощих
процесс
спекания
криотал_
лического
тела' содержащего
п1но}кество
пор.
Б
отпичие
от
нристал]тит1еских
тол в
стекле
пе може1
бьтть
шарушлен
так на3ь1ваемь1й
дальний
шорядок
в
рас-
пбложении
атомов) так
ка|{
не мож{ет
бьтть
нарутшено
то'
чего нет'
['1 еще:
в стекле
со
временем
не происходят
ив_
менения
микроскошической
структурь|
(зерпа,
блоки),
ибо
она
тоже
отсут'твует'
(текло *
однородная
н{т.!дкость
больтпой
вя3кости' Беа всякого
кон!{ретного
аналива
про-
цесса
3алечиванил
ансамбля пор
в
нем
можно
утворп{дать'
что
стокло
цопросту
течет в
объем
пор. |{ все_та1{и
при
в6
шсс]1едовапши
пористого
угокда в03н|в {ают
про6лепяь:,,в
ко_
торъ1х
рааобраться
тем
6олоо
внтервспо' тто
опи }а'кпь1
ше
толБко ;$!{,
319Ё,[А'
до
'и
[ля
криста]ш}п]а0сктх
"твл.
Бсе происх0дя,щее
с одпой
порой в ст€к:гв
ра'вео
о6-
оуп(дв]тось;
тор&
ваплыва0т'
ее
р&диуо
со в}ю$[$шем
умень'
п1аётся
с посго'т,вной
ск0ростью'
когфая твп!
мень|пе'
чем
больше
вя3кость
стекла.
Б слутае ансам6']!я
пор
депо
о6стоит
вемшото
сло};{}{ее.
1{ак
и одиночная
шора' порь1
в
анса11бле
(аапльтвают>.
|{ри
атом'
как.и в
слу1ае
оди_
ночной
порь1' стекло
течет
в
(ньютоновском
ре}![име)'
т'
е. ск0рость точения
пропорциональна
воличине
давле_
вия''вынуж{дающего
течение'
и обратно
шрошорци0цальна
вя3кос|гп
средь|.Фдвако,
как о6
этом
свидетелъствует
акс_
перимент'
скорость
умень'пения
объема
ансам6ля
пор
со
времецв}1
умевь1пается'
а
не
остается
постоянвой'
как
в
случае
одиночной
порь|.
тому мо}1{ет быть
две
!!!и9инь1!:
либо
уп[оньшается
величина
давлеция'
либо
ув'еличивает'
ся вя3кость
стекла.
Фбе ати прит1ины
вполне
реальны'
и'мо}т(но
шьттаться'иотолковать
эксперимопт'
об6у}пдая
и.лп
времен!ую
вависш}{ость
давлешия'
котороо сж{и1!1ает
поры'
или
вре1!1енную
з&висимость
вя3кости
пористого
тела.
А
воо6ще
говоря'
од||о
следствие
мо}т{ет 6ьтть
обусловлепо
обеими
причина1!||т.
Фбсудцм
ка?кдую
и3 вих.
Бначале о
давлении'
цоторое вьтпу}кдает
стекло
течь
в объепл
пор.
\{ь:
его 0ценим'
полагая'
что
давдение'
ко_
торо'му
подворж(е1та
система'
есть отно'1пение
содерж{ащей-
сгв
ней
эпергии
к ее объему.
Аа
*
рав1!|ер1{ость
дава|ения
[Р] равна
эйер""','
деленной
на объём.
Ёсли
нас интере-
сует
давление'
которое
с}к1{мает
пориотое
тело
и таким
о6разоп'
у},{енъшает
его
пористость'
то
шод величиной
энер_
гии' видимо'
следует
попимать
энергию'
свя3анную
с
по_
ра}[и'
а
под объемом
_
объепт
всего
тела.
_
Ёспш в обравце
оте'кла
сферитескот}
формьт
радиуса
г
содер,{(ится
ш
одинаковь1х'
хаотически
распределеннь|х
пор
рад![уса
Р, то, очевидно'
величина
избьттонной
энер_
гии
в такой
системе
равпа
||=4лР"а['{,
а
объешл
системы
у:+|
,тстз,
(ледовательно,
эффективвое
давление'
€}Ёима!Ф'
щее
стекляншую
пористую
;феру,
Р*(а|&)||
(Ё7г)'.
|]о_
следняя.формула
3аписана
без
множителей
порядка
еди'
виц'
которь1м
не
следует
доверять'
котда
речь
идет
не
о
6тротопт
расчете'
а об
оценке.
8
ней
существен
не отсут_
стйующий
численньтй
множ{итепь'
а
присутствующий
6ез'
рагткврньй
тгвож{лтель
[ч{{п|г)3, коФорый имеет
сп1ь|сл
по-
!листости
8.
:
у,
йы
полутили
ва;тсньтй
ре3ультат:
с
уме1{ь1шение[1
по_
ристооти
уменьша0тся
эффективное
давление'
которое
с)кимает
пористое толо: Р:.аБ/Ё.
|[одтеркнем'
что
ре1|ь
идет'
ра3умеется'
о самопрои3вольном
сжатии.
Бвимательньтй
читатель мо}кет
3аметить' что
в послед-
вей
формуле
8 стоит в 3наменателе'
и
ре1пит'
что
с
умень-
|шепием
радиуса
!|орьт
давление
будет
не
умень1паться'
а возрастатъ.
1а:соплу
читателю надо
вапош{нить'
что Б-Р,,
а шоэтому
Р-[!2,
т. е.
с
умепь]шением
ра3мера
шор
давле_
шие
убьтвает.
3ная
величину
давлет|ия
и шомця'
что
3апдь!вацие шор
лроисходит
в
реж{име
т!ьютог{овского
течошиия
отекла'
мо'кно
подучить
формулу,
1{оторая
определяет
скорость
у1\,|ень1шения
радиуса
каждой
и3 пор
в ансамбле'
|"
*.!- в.
'1о
€ущественное
отличие
шолучевного
закона от того'
которому
подчиняется
3апдывацие
одиночной
порьт,
за_
ключается
в том'
что
шоявился
м}тожитель
[.
Бго
при_
сутствие
в
формуле
и
о3начает' что
процесс
3апль1вания
шор
в
ансамбле
со вре}1енем
замедляется'
Фб
этом
экспе_
римент
и
свидетельствует.
}1ьт
объяспилц
экоперимент'
обсуэтсдая
3ависимость
давле1!ия
от пористости.
9двако,
глядя на
последцюю
формулу,
мож(но
было бьт
объяснять
эксперимевт'
считая'
что с
уменьтпениом
пористости
увеличивается
вязкость
стекла:
1'|:ц./Б'
1очнео
говоря'
не
вязкость
о1екла'
а
вяз-
кость пористой
стеклянной массь1
в
ре?т{име
ее
течопия
в
о6ъем пор'
-
6теклянная масса
при
э1ом как
бьт
густеет,
становясь
бесконечно
густой тогда'
когда порьт
исчезают
и
пористость
о6ращается
в шуль.
|[о сушеству
в
на(шем
изло}!{еции
речь
идет
о том'
что одно и то
же
явдение
мо}кно
о помощь!о слов
опись1вать
двумя
ра3лич}1ь]п{и
опосо6ами'
1еоретики,
которь1е
фре"_
келевскит?
подход
к
о!тисанию.3алечивания
одной порь:
шь|таются примепить
к
описанию
ансамбля
пор' предпо_
читают
говорить
о
(загустении>
пористого тела.
Рассмат_
ривая
пористое
тело кан
вя3кую сРеА}' они
припись1вают
ей
две
вязкости:
1']о
_
вя3(о3ть собственно
вещества
пори.
стого
тола и
ц:-цо/в-вя8кость
пористого т0л01 г}сте!Ф||]@.
го
при
уплотненаи.
3то
так
нааьтваемьтй
реолотитеский
подход
к
проблелле.
Фн оказался
но ли!шенньт[1
смь1сла|
и
некоторь|о
иа
задач
физики
сп9кания
удалосъ
ре|питъ
88
как
ра3
тем
тоор9тикам'
которь1е
и9шоведуют
ре-олотите-
ский
подход.
(ове'гокий
физик
Б. Б. [короход
опубликова.]|
иптересную
монографито
кРеологические
основь|
теории
спекания)
_итог
деятельности
теоретиков-реолотов.
3
ваключение
-
пример:
одна
и3
реологических
задач
в
самом
примитивном
изло)кении.
Бсли
реть
идет
об
аттсаплбпе
одинаковь1х
3апль1ва1о_
щих
11ор'
когда стекло заполняет
каж{дую
и3
них' естест_
венцо
3адаться
вопросо}1:
в
какую
из
пор
точет
да]111ы|1'
отмеченнь!й
"а",
'б'''1
стекла?
Бсли
бьт
в
стекля11!{ой
гльтбе
была
липль одна
пора'
ответ
бьтл
бьт
шредоп-реде'
ле1т:
стекло течет
в
д',''у-
пору.
|1рш
этом
любой
объем,
находящийся
на
расстояни!1
|
от
центра
порь]'
двигался
бьт шо
]]аправлению
к
нему со
скоростью?
подчи11яющои-ся
закону
0-'/|". 3тот
закон
_
естествснноо
сле;|ствие
тре0о_
ва}1ия
непрерь1внооти
потока'
когда
чере3
любую
поверх_
ность
концентритеской
сферьт,
в
центре
которой
пора'
в
единицу
времент{
дол}кн0
протекать
одцо
и то
}1{е
коли-_
чество
вещества'
равное
прои3ведению
соответствующеи
скорости
т,: на
шоверхности^ёферь1
5. ]ак
как
'5-12,
то
для
тог6,
нтобьт
шроизведение
5р
не з'ависело
от
/,
пеобходипло,
чтобьт
1)-'/|',
Б связй
с
неразличимостью
пор в
апоам6ле
их судьбь:
дол)кнь1
быть
одинаковь1'
и ответ
на-' вопрос
(в
какую
пору
течет
вещество?>
веобходимо
сформулировать
так:
одйовремонно
во
всо.
Фднако
при атом
скорость
дв!1}кения
да}{шого
объема
вещества
различна
шо.
отно1шению
1{
ка?т(_
дой
из
пор
и подчиняется
закону
о-1/!2'
|{роцесс
п!оис1
*'д"'
"ак,
""о
наблюдателю'
сидящему
в объешле
дашной
порь1'
кажется,
будто
вещество
вместе
со все}[и
порами
дви)кется
на
него.
А поскольку
наблюдатоль
помеотился
! слутайно
избрашную
пору'
то
мо?1{но
утвер'(;1ать
цочти
самоочевидньтм
обстоятельство:
уплот1{е|лие
пористого
стек-
лянното
тела
происходит
равномерно
во
всох
направ_
ле]1иях'
Бсе
сказат:!!ое
к
стеклу
от]1осится
без
оговорок.
(
ого_
ворками
оно
относится
такж{е
и
т{ кристаллит!еско}1у
телу'
[аатее'
обоу:тсдая
ансамбль
пор
в
кристалле'
мьт вспомни]\!
об
обстоятельствах'
име|ощих
место в
стекле'
и
сделае1!{
соответствующио
отоворки.
89
<<!![-теориял.
Бнутреннее
спекапио
в
ато}[
'очерке
рассказано
о внутрецнем
спекании.
Бноп_тпему
спекашию
посвящ8п
следующий
очерк.
-
[4ьт
у}ке
це
ра3
упоминали
о том'
что пора
в
бовдо_
фектном
кристалле
мож{ет
повакансионно
иоче3нуть'
по_
вакансионно
испариться
в кристалл'
при
этом
фактом
своего
!тсчезновения
т{е
внося
вклад
в
ум0нь|шение
объема
кристалла
до
тех
пор' шокуда
вакансии
яе выт}дут
па
вне|пнюю
шоверхность
кристалла.
[казавное
есть по
су-
ществу
описанио
внутреннего
спекания
одинотной порь1;
пора
исчезла'
((сшеклась))'
а
на
ра3ш1ерах
кристалла
это
не
отра3илось.
Фбратимся
теп0рь
к
ансамблю пор
в бездефектном
кри_
сталле.
Б
таком кристалле
вакансия'
родив!шись
!{а
по_
верхноот?1
одной
и3 пор' может'
не
достигнув
внегпной
поверхности_
кристалла'
исче3цуть
в какой-нибудь
сосед_
пей
поре.
||
естутг
ансамбль пор
достаточ!!о
мцогоч!1сле11'
то вакансии
в.предола*
этого
ансамбля
будут
путе1]]ест-
вовать
между
цорами'
не вь1ходя
за предель|
кристалла.
'то'
разумеется'
не
отпооится
к тем
вакапсиям'
которь1е
ро?кдаются
пораии'
расположенЁь]ми
вблизи
грашицы
кристалла.
}:[сходя
и3 самь1х
общих
соображений
и
но
рискуя
о:пибиться,
можпо
сформулиро,а',
две
особенности
'о"у!к-
даемого
процесса.
'|1ервая:
в шроцессе
обмена вакавсийми
суммарньтй
объем
пор' осли
о|{и
являются
единственпым
типом источников
и
стоков ваканоий'.долж{он
оставатьс'|
пеизмент|ь1м.
Бторая:
шорьт, обптениваясь
вакансияш:и,
бу_
дут
так и31,[енять
свои
размерьт,
ттобы неуклот1но
проис_
ходило
умепъ1пет1ие
их
о6щей
свободной
поверхности.
Б
этих
двух
осо6енвостях
_
существо
процесса
(внутреп_
него
сг]екашия):
(вщ/треппее) _ппотому'
тто
суммарньт[г
объем пор
не
уме}|ь1пается;
(опеканше)
_
потому,
тто
суммарная
поверхпость
всех
пор в
ансамбле
уменьтпается'
как-
это
,1
ппроиоходит
при
спекавии одинотной
порьт,
]\{атематическое
ошиоание
процесса
взаимного о6мепа
пор в
ансамбле
вакансиями
-
3адача 6ольтшой слож(ности.
3та
вадача це
поддавалась
усилиям
многих
учень|х.
8
концо
50-х
годов
ео
ре1пили
совотские
теоретики
-
ака_
демик
]]4лья
1\[ихайлович
/1иф:шиц
и
его
ученик
3италий
Балептинович
(левов.
[1осзроенп}ю
ими теорию'
которая
в
литературо
имег{уется
<<.11(-теория)'
в
популярной
кни_
ге
иалагать
не
слодует. Фднако
идеи
теории. очень
ясньт'
90
фивитески-
про3рачны
п
шзп0'кить
их
мо?кно
!'1
долж(по.
^
[1роэкде
ч}м_это сделать'
я хочу
расска3атБ
об'
14дье
\{ихайловиче.
}1а
шротяже]!ии
мвогих лет
я близко
о6'
щаюсь
с
1'1льей
$ихайловичем'
и если
то'
о
чем [
}16а
ска}ку'
читателю пока}кется
немного
пристрастньтм'
на'
деюсь'
он
на меня не
посетует
и
не
упрекнет
меня.
$не всегда
казалось' что
отличштельная
ч0рта
творче_
ской .планерьт
?1льи 1\4ихайловттча
заключается
в
его шри_
верж{еннооти
к труднь1ш:
проблемам'
для
ре111ения
которь]х
нет
]!!атематических приемов'
уже
3арекомендовавштих
себя
при
ре1пении
подобн1тх
проблсшт.
1![ожсно,
по}т{алу}_1'
ска_
3ать
и
больше: та\{'
где
}1ногио
1{ь1с"цят
ли1пь
по ана;1огии'
смотрят
не глубоко
т1
в11дят не
проблепгу'
а зачасту10
за-
дачу
_
14лья
йихайлович вид11т
целу1о
область.
|[роттик_
1{уть в пее
мож('шо л111пь
пр11
условши'
что
со3да!1ь1
11овь|е
1\{атематичеокие
приемьт, освобожденьт
подстушь1
к пе{! от
вороха
поверхност1'1ь1х
сун{де11тт!!,
ат:а;тоггт!|,
наукоподгэбттьтх
толкований,
приспособленнь1х
для
сотворе11ия
ил.1]т{,зт{ш
по-
нимания
там'
гд0
11ст]!нното
шониман]1{
т:ет.
Фттзттт!1]_тео_
ретикт4'
тей
суд
ш ква]1ифицирован'
ч
беско_ьлпро}1ттссс!]'
дру)1{т1о
восхища]отся
1\{астерство}|
\4льи
}![рлха{'лдовттча,
уйе;ощего
во3весги
в
ранг
3адачи'
рештаепгоЁт
методо1{
тео_
ретитеской
физтт.си,
даж{е
и такую'
которая
в
с!]я3п
со
своей
сдо;к11остью
ш перегру}т(е}1ностьто
деталяп{{1
](а?1|0тся
11е
подле?{{ащей
строгому
теоретическому
расс[{отре}1ттю'
!'ля
собствент1ого
успокоения
ш{|{огие теоретик11
та]'!1'1е
3а-
дачи
относят
к ведомству
технологов
и экспер]]}{ентато_
ров'
которь|е-де
вое
рав1]о
задачи
ре!пают
]1о точг{о
и
до-
биватотся
понимания
эмширическим
путем.
1{огда
барьерь:
ца
пути в ]!овую
проблеплу
преодолепь1
и основць]е
результатьт
получонь1'
}1лья
}1иха|}ловит обра_
щается
к ийой
про6леме,
щедро
отдавая сформулпрован_
|'ь1е
идеи
ученикам.
}1менно
так
обстоит
дело
с идея1!{ш
<,}1(-теоритт>.
[ейчас
существует
мг{ож{ество
работ,
по-
священт1ьтх
ее
развитию.
|!ринадлежат они
ра3лич|]ь11{
авторам'
11о
в ка}кдой ив
них
_
идеи и
'методы' вооходя_
щие
к
|'1лье
\{ихайловиту.
Бще
об одной
особенности
его творческой
маперь:
_
об
умении
почти
}|гноввнпо
входить
в
поставленпую
перод
пим
физивескую
3адачу'
даже
если
этому
не
пред|пество_
вала
минимальная
осведомленность
в
продыстории
кон_
кротного
содержапия
3адачи.
]4лья
1\:[ихайлович
легко
оёвобожсдает
постановку
аадачи
от
пева}кнь1х
деталей,
за-
туманивающих
3адачу?
6езошли6очно
с0ртирует
сохранеп_
91
пь|е
детали
по
0тепеяи
пх ва?{|ностш' а
пооло 9того'
как
бы оама собой,
появляется
оцевочная
формула
_
приблп_
}!{о}!ноо
роц|0ние
аадачи.
{
атой
его ооо6енностью
я оталкивалоя
много
ра3'
в
чаотности'
тогда'
когда
мь[
о
ним 3анималиоь
3адачеи'
которой
шосвящен
очерк
к[ва
ра3личнь1х
окружения
порь1).
9днаждьт
мне
довелооь
присутствовать
при том'
как
14лья 1\{ихайлович ко}1сультировал
инженера-турбино-
строителя. Разговор с цим
}1лья
!у[ихайпович шача]1
очо|1ь
робко.
Ф
сшецифичес|{их
тонкоотях
турбинноЁт
гааодина-
микш
он бьтл неооведомлет1'
а в
такой ситуации
робость
вполне
оправдав}!а.
|1ооле
!1олучасового
.ра3говора
инж(енер
получил
в }таграду
за пастойчивость
объяснение
физики
интересовав1ших
его процессов
и
оцецочнь|е
формульт,
ко_
торь1о
?1лья [:[ихайлович
нацисал на
клочке
бумаги,
поль_
зуясь ооображениями о
ра3мерностях
и о6щими
физиие-
скими сообраэкениями.
||'1
еще й'р"х"
к портрету:
доброэкелательство
|{о всеш!|
итцущим его совета
и помощи'
шростота
и
мягкость в
об-
ще1!ии
с
людьмп.
Б
его
кабинет в
институте
физических
проблем
Академии наук
(((Р'
где
илья
}1ихайлович за-
ведует отделом'
которь|м
некогда 3аведовал
,1|.
А'
/|апдау,
ка:кдь:т!
ш1о}кет
з{|!ти
аапросто.
3десь всегда
людп
ра3пич-
}|ь1х
рангов
и
до6лостей'
при1пед|пио
к
а1!адемику
3а с0'
ветом и помощью.
[верь
кабинета обьпчно
приоткрь1та.
3аштедштий
может
пРисоединитвся
к
уже
ведущемуся
ра3говору'
мо'кет шо-
до}кдать'
когда шодойдет
его очередь
поговорить
о
д0ле'
ради
которого он
[1ри!шел.
} приштед:пего с
цовой
идеей
или
ре3ультата1!|,1
нового
эксперимента
всег;{а
есть
гарантшя'
что' отчетливо
видя
все
(3а)
и
(против)
,
|4лья
$ттхайлович
первь1м
дело1!1
пошшь|та0тся
шодчер]{нуть
и
углу6ить
все
(за)
и по во3_
мо}кности
устранить
всо
(против>.
0го же
роль
в
прояс-
нении
ре3ультата
при этоп1 остается
в тени.
А
ведь
тасто
она оказь1вается
о1]ределяющей
конечный
ре3ультат.-
$
велэткому
сож{алению'
все
это
уже
в
шро|цлом.
в-
о!{_
тябре
1932 г.'
когда
]\'оя книга
бьтла
в
црои3водотве,
[1лья
}{шхайлович
.11ифптиц скончался.
Рассмотрим
<,}16-теорию)'
шосвященную
3адаче
о пове_
донии
ансамбля
посторонних
вь1делепий
фазьт
в
объоме
кристаллической
матриць|'
гдо вещество
вьтдолений
огра_
}1иченно
растворимо.
3та
задава
_
одна
из
фупдамевталь'
92
нь1х
3адач
теории сплавов'
в
стру|{туро
которь|х
имеются
включе11ия
различнь1х
фаз.
Бсе касающееся
поведения
по'
ристь1х
структур'
т. е.
теория
спекания'
из
ра6оть:.'11иф:пи_
ца
и [лезова
полуналооь
как
некий
частньтй слутай,
на
том
ра3умцом
основавии?
что
пора
0стъ
вь1делет|ие
крупишки
,у"то'ьт.
Бьтть
птоэкет' г1а
этот
аспект
своей
теории-
о11и
'бр''",,
вни}[анце т]ото}ту'
что
жили
и
работали
в
{,арь_
*'"''
.д*
фивика
спекан]'1я
*
традиционная
проблема
еш1о
с
|946
г.
Ёо я, видимо'
у}1аляю
проницательностъ
теоре_
тиков'
которь|е' вероятно'
ус}1отрели
6ь:
такое
ва}к}1ое
.'.д.'"'.
сЁоей''е'р'''
,' 6ейот*ос"тельно
к
их
географи_
ческой
принадле)|{ностп'
к/1(-теория)
шостроет1а
11а
с.1]едующих
п'!е[поло}*{ени'
ях. €читае}.",
*"' йор,,
"
апсамбле
кдшффуаионно
не
взаимодейс'"уБ''.
3то_означает'
что
в
непосредствен;той
близости
кажсдой
из шор
распределение
вакансий
опроде'
ляется
литшь
радиусом
этой
порь]
и
пе 3ависит
от
пор'
располо}кен}{ь1х
по
соседству.
сР,91у::^'.ть
всех
пор
опре_
деляет
некоторь1и
усредне}!нь|й
по
всему
ансам6лю
уро-
вень
пересыщевшя
ре|||етки
вака11сиями,
-своеобразное
о6общеотвлен}1ое
(вакансионное
поле).
6удьба
каткдой
из
шор определяется
ее
взаимодействием
с
этим
усредвевным
полом.
[{а
этом основавии
все
мт{оя{ество
гор
в анса}1оле
мо}кет
быть
разделено
на три
группь|.
}{
первоЁг
группе
от}1осятся
те
круп11ьте
порьт, вблизи
которь|х
копцентра_
ция
вакансий,
обусловленная
искривле}{ностью
пх
поверх-
[1ости'
мень1ше'
че!1
концентрация
вакансий
в
((вакавсиоп_
ном
поле).
Ё таким
порам будет
направлен
поток
вакан_
сий
из
общего
поля,
1т они
6удут
раот|т'
к
другой
предельной
группе
относятся
малепь](ие
порь:,
вбпттзи кото_
оь!х
т{онпептраци'1
вакансит]
больш:е,
чем
их средняя
кон_
ц"'''р'ц',
в^ обобщеннош1
вакансионно1!1
поле' |{оток
ва_
;';;;'
паправ,лен
от
атих
пор'
и они
залечиватотся'
[1орь:
проме}куточ11о1{
группь1
имеют
одинаковьтЁт
разшлер
Р1'
Бе:личина
Ри
опРоАеляется
тем'
что концентрация
вака11_
сий
в6лизтт
поверхности
пор в точности
равна
кот{це}|тра_
ции
вакапсиЁ1
в обобщенг1ом
вакансионно}'1
поле'
Фписьтваемый
процесс'
котда
крупнь1е
порь1
растут'
а
мелкие
уме1{ь|паются
и
исч9зают'
естестве11Ёо'
сопро_
вождае.тся
увеличением
среднето
ра3мера
шорь1
и' слодо_
вато]ть}{о'
при
}!оизменном
объеме
пустоть1
в
порах
_
умень1пени€м
оуммарной
поверхностной
эт1ергии
пор'
8 к]|[-теории)
пока3ано'
что средний
размер
пор со
вре-
9з
[|орьг
больп:ого
раамера!
чом !.рит[|чеокий,
увелинх:вак)тоя'
меяьш8го
.-
умець|паются
[|
иочева|от
мене}!
растет
по
3акону
Р:^1
(0с)'|',
где
1
-
коэффициент'
имеющий
ра3мерпость
с!}{?.
А
теперъ
_
цет1очка
следотвий
из
його обстоят0пьства,
что
средний
ра3мер
пор
со
времон€м
увеличивается.
всли
в
обо6щешвом
поде число
вакапоий
пони)1{ается;
еоли
сред|тве
шересь!щение
понижаетоя'
то
критичес]|ий
размор
Р1
[велшт}ввается;.если
Ёи
увеличивается'
то это
о8начает'
что
_неко{горьте
порь1 и3
ра3ряда
растущих'
цля
которых
{={"
цврейд0т
в
равряд
умень|пающихся'
д]1я
которь|х
й<.&..
Б
шгов*шоцул
шроцессе
диффузионного взаимодей_
ствия мещшг
|гор&пги
судьба
определевной
порьт
мо}кет
ока3аться
кво:киданной;
вначале
'ова
будет
подрастать'
а
шосле
того'
ксгда
Фе
догонят
и
пер€гонят
пор_ьт
критиче_
ского
размера'
на1твет
уме}1ь1шаться.
Фдин
из
шаи6о'лео
красивь|х
и
.|{аибопее
цеочевидных
ре3ультатов
<,}1(-теории)
8аключается
в
том' что
уста-
1тавливающийся
со
временем
характер
распределения
цор
по
ра3мерам
оказьтвается
не
3ависящим
от
того'
каким
бьтло
шсходно0
распредол9нио.
|оворят
так: со
времеп0ш
форшлируется
асимптоти:ю0кое
распределение
пор
шо
ра3_
мерам.
}1звестш0,
что
п3
-формул
велъвя иввлечь
более
того,
что в вих
3ало}кецо. Б
этом
смьтсле
они
ве источник
8на-
пий,
а
.чи|шь
сттособ
их четкой
формулировки.
Фбрмульт,
однако'
ш|огут
по[|очь
отчетливо
увидоть
т0' что
в
самь1х
общих
шредполо)|кениях'
которь|е
делалиоь
при
вь|водо
формул,
цеявно
оодоржалось'
по
бь]ло неочевиднь|м
да'жо
дела}още'1!|у
шредшоло?кения.
?олъко
в этом
смьтсло
фор_
мульт'
следующие
и3
тоорши'
являк)тся
источпиком
ин-
формации.
Асишлптотическое
устойтивоо
расшрод€лешио
пор по
размерам
-
91Ф
1Ф1 что
содержитоя
3 предположо.
9ц
пиях'
!1оложонных
в осшову
к)1€-теории)'
одвако
пе
кри_
чит
о ое6е
у| было
уольттпа'во
л!ш|гв' п0с]1о
1к!ш'вог6' мате_
матического
анал'{ва
процесса.
}(онечвь:е
формульт
<,}1(-т
ео
рии)
подтв0
ря{А0Ё[{[''
91{4]т€'
риментами.
Ф
них будет
расска8ано.
по3ж(е'
1ш)сл0
топо:
как
6удет
вьтясЁе'1о,
что
о3начает
внетгне@
311€Ё1Ёй@'
8
||Фе
камест
огравичи}|3я
двумя
за}!ечаниямш.
||ервое
и3 цих имеет
пряь!ое
касат'е]1ьство
к ншпей
проблемо.
Форму.пь: к.11(-теории>
убедительпо
свидетель_
ствуют
о
том'
тто
физитески
оправдаввая
и
разумвая
"д."
'
диффузионной
растворени]т
шустоть1
сама
'[0
себе
]{едостаточна
для
того'
чтобь1
объяснитъ
усадку
гтористого
тела.
3та
идея с
необходиштостью
ведет
}{
внутренпе}'{у
спеканию'
а нам ну}кцо
поцять
спе1{а}11{е
в11е{ш11ее,
собст-
венно
усадку.
Бторо9
замечат{11е
относится
1{ наличию
11ерекрест1]ь1х
свя3ей
ме}1{ду
физикой
ошека}тия
и
сме}тЁ1ь1пти
тт;'ту'тцт,т:(п
проблемами.
1акие
свя3и'
оказь1вается'
иног]\а
возн1т1(атот
и
ме}1{ду
шроблемами
весьма
отдале1!]]ь1м11'
во вся]!о1{
с',1]у_
чае
каж{ущимися
таковь1ми'
если
судить
о
нцх
по
т]11стш_
ним
при3т1акам.
Фшзика
спепания
и
метоородот11я
'1']11о
друг
другу
!{е
сродпи.
$езкду
тем
выяснидосц
ч:го
ш;{е[1
<)1(-теории))
имеют
прямое
от1]о1ше.ние
к пово;{еш]]о
ан'
самбля
**,е',
"
дойде,',с
облаке,
|до
1{ап"ц|!
:!:ат1
бь|
взве|ц€нь1
в
сроде
соботве!1ного
пара.
}йшли
_
пор1'т'
пар
_
га3
вакансиЁ!'
8 атгсамбле
капель'
образующ{тх ;{о',!;(овое
облако'
как
и в ашсамбле
пор' г|рои€х@дит
укруп11ег]'{е
шх
сред]1его
ра3м€ра)
которое
так'1{е
обусловливаст
по!]и)т{е_
цие
давленця
водяного
г|ара.
Б облаке
ситуац]1я ослож{_
няетсятем'чтотя}{{ел€ющиека1]ди'подвл'{я1.11{емсиль1
3емното
шритя}кен'ия
начинают
двига|!ься
вн1{3'
в более
теплые
слои
атмосферь1'
и
это
приводит
к некоторь1м'
с]]е_
цифитеским
метоорологически]\'|
сдедствиям'
3десь
они'
могут нас
ш0
"''Бре*о"""ь.
[1ащ
однако'
дол-я!'во
бь|ть'
очень
интересно,
нйо
пдеи
иа области
фиаики
спеЁания
ока3ались
шол€знъ1ми
метеорол0гам.
[
шредви'ку
во3ра'жения'
что о6су:кдаемьте
ид€д'
шри_
п!ли не
и3
физшши
спеканйя
в
метеородогцдо'
а
наоборот
_
и3
метеорологии
в
физику
спекавия.
Активно
спорить
я
пе
стаЁу'
шшоскольку
шмело'место
сложшоо
]1ере11летоние
вза"*''ь{х
вл'шявий;
к.}|6-теор!!я)).
впеп|нее
спекание
:
.
Б
отопл
очерке
расска3ано
о вне!пнем
спекании.
Бнут-
реннему
спеканию
поовящен шредь1дущий
отерк.
€удьба
тех
пор
авсашлбля,
которьто
располйены
вбли-
зи шоверхности
кристалла'
ока3ывается
иной, чем
тех|
которь1е
располо}кеньт
в глубине'
вдали
от граншщ. 9тгт
вторь]е
участвуют
во в11утрецт1е1!1
спекании''
т' е' в шро-
цессе'
шшри
которопл
объошт
шустоть1
остается
неи3меншь1}1.
А
вот
первь|0
_
те' т(оторь:е
бли:тсе
к
свободт:ой поверхно-
сти
1{риоталла'
могут
свои вака1{оии
отдавать
|{е толь}(о
крупнь|м
порам'
расположеннь1м
по
соседству' но
и'саш:ой
крупттог}
и3
мь1слг:мь!х
пор
_
вне|пнему
пространотву'
[{о_
торое
благодаря
близости
к поверхности
кристалла
так}|{е
ока3ь1вается
шо
соседству.
(о
временем
ати порьт
будут терять ваканс!1и'
отдавая
их вЁ|е|пнему
пространству!
как
уже
отмечалось, самог}
{Ргпной
и3
пор. 3то
значит, тто
вблизи поверхности
[|орь[
будут
умепЁшаться
и исче3ать.
Бследствие
атого
в6лт{зи
всех
свободнь1х
поверхностей,
ограцяющих
мопокристал,,!'-
будут
обравовываться
6еошориоть1е
корочки.
3то
подобпо
топ,|у'
что
проиоходит
при
вь1пекавии
хлеба, когда
форми.
руе]ся
плотпая
корка'
ограничивающая
пористьтг}
мяки|п.
14так,
вве:пнее
спокание
-
эт0
диффузйонньтй
вынос
части
|туототь|
и8
пор за предель1
|{ристалла. 9то
3наиит,
что
о6ъем
пористого кристалла
умень1шается
па велпчину
объема
тох
пор'
которь1е
ранее
3аселяли
область' став_
ппую
беспористой.
Формированио
беспористот}
корки
бьгло
шредсказано
еще
в первой
теоретической
работо
Б.
$,.
|[инеса
191+6
г.
Фднако
точнь:й
аналив атого
процесса
бьтл
вьтполнен |\{ного
лет
спустя
в
</1(_теории>.
Б
соотвотствии
с этой
теориейт
вблизи
свободной
поверхнооти
криоталла будет
формиро_
ваться
корочка'
соворшенно
свободная
от пор'
ва
ней
_
слой, в котором
средний'размер порь1
постепенно
увели.
чиваетоя
по мере
удаления
от
поверхности'
за
ним
-
ап_
самбль
пор' которь1е
явно
(пеосведомлоны))
о
фаттте
су_
ществования
удаленной
от ших
поверхности
и поэтому
принимают
участи0
ли|]|ь во
внутреннем спекании.
.11егко
понятЁ,
что |пприна
беопористой
корки
со
вро.
менем
долж(на
уволичиваться
вследотвие
растворония'тох
пор'
которь|е
находятся
в слое' прилогающём к
6еспори-
стому'
в
<)1(-теории)
установлена
формальная
связь
96
..
!о
!о' @
]о
1'.о
о
оо
]о
|'о
о|
|
!о1
'!оо!
о|^о!
-!о-|
о|
о!
-1''!
!:
в:
7"
вблпа!|
овобод||0|!
поверх|!ост||
|!р|!оталла образуетоя
поверхноотпая
кор'
ка1 по мере
удале!||!я
от которой
ра$п!ор
пор
увелич||в€1ется
просветле|'ная
приповерхноотная к0рка
в мутном
!{ршота]!ле
хлориотого
[1атрия
пте3к$}
ш:ирипой
беспористой
корки' коэффициентом
оамо_
диффузии
и временем
€(с):с(о[)'',
где
с
_
коэфф'1д',"';
имеющий
ра3мёрность
сп|'/'.
3то
продсказа||ие
теории''которое
еотествент]о
с.т!е/{ует
и3 ее
исходнь1х.
предположот{ий,
бьтло''подтвер}кде1|о
акс_
периментом,
убедительным
и
своей.логикой;
и своей
кра_
сойой. 0тот'
эксперимент
вь|полнили
харьковс1{ие
физикш
Р. !!4.
.|арбеР,
Б.'(.
Ёога,
и .]1:
&|-
,||оляков. |1ористьтй
мот1о1{ристалл
они
-иаготовили
.
о' помош[ью'
следующего
пр"е'а.
Фбразец
про3рачного
мопокрист6лла
капденной
соли
цодвергался
мпожеотву
циклов
нагрева
[|
охда}1{де_
т]ия' в
'е"о
*ак бьт
накачивалась
пустота.
Фсуществить
это
несло}кно.
||ог;ле
накачки
пус1оты?
которая в'кристал_
ле существовала
в вид€
множеств_а'мелких
пор'
криоталл
ставовился- молочпо-мутнь1м,
так
как порь:
рассеивали
свет.
-
Беспористьтй
криоталл_-
прозратньтй;
пористътй
_
молотпо-мутньтй.
Бот
ход
.раосужсдо:тий
авторов
эксперимента.
Бслп
в6ливл
шоверхностей
кристалла
в
процессо
отжига
будет
формироваться
6еспористая
корка'
то
ее
мож(но
легко
обйаружсить
по понвл0нию
цросв_етленной
зопь]'
огра1{и_
чивающей
контуры
криоталла'
Фни т:е отциб,:тись:
про_
.светлеЁная
зона
п0являлаоь'-.'и
ое
шири11а
росла
в
шолном
соответствии
с
законом
{-|'1''
3тот заков
вь[шолня]!ся
па_
столько точно'
что
даннь!е
о
вромепнои
вависимост}1
|пи_
4
я.
в.
гегузин
97
ринь1
просветле|]ной
3опь| в
ус.товиях
изотер}'ического
от}кига
мо}кшо наде?|{во
использовать
для
определеншя
коэффициента
самодиффу3ии
в кристалле'
3то
авторь1
опьтта
сделали
и
убодились
в том'
что
величипа
0,
най-'
денная
в очень шесло}кном
эксшери}!епте' ока3ъ1вается
в
разум]1ом
согласии с
результатами
труд11ь1х ог{ъ1тов'
в
ко_
торых
7)
определяется
с помощью
радиоактивнь1х
иэо-
топов.
Фпьтт
трех
авторов
мне
представляется кпассическим.
одно3шачяо шодтверж{дающим
теорию'
равно
и
убедителъ.
нь[]\1 и красцвь1п{.
[1орь:
на
дислокации
[ва
типа
дефедтов
_
порь1 и
дислокации,
€}{еств}}Ф.
щие
порозпь'
имеют почти не3ависимъ1е судь6ы. 3то овша_
чаот' что
данная
пора и
данцая
дис]|окация1
!а@по/{Ф}кеп-
вая
в стороне
от поры'
пемното
(осведомлень1)
друг
о
АР}го'
так
как цекоторь1о вакансии и3 чиола
тех' которые
рож{даот
8алечивающаяся
пора' могут
бьтть поглощ0нь1
данной диёлокацией.
9ем
бли:тсе
друг
к
другу
распо'!о)1{е-
пь| пора
ш
дпслокация'
тем свявь их прочвео.
}1
ужс
сов_
сом
их судьбэт
окавь1ваются
связанными'
если
пора
рас_
поло}кены пешо0дюдотвенно
1{а
дис]1окащии.
Фчень
час
р
в
реальнь1х
крисгаллак'
если
в силу
шреды-стории в
ших
шмеется множ{ество
избьтточпь|х
ва.
капсии'
и3
атих .вака||сии па
дислокаццошн'ых
линиях
формируются
пор1л-
0бразуется
структура'
подобцая
пау.
тиве'
усеянной
т{а|]шямп
рось1.
]4менно
таким
структурам'
тд0 порь| ш
дпо'|окадди
связань]
воедит|о' ц посвящеп
очерк.
':
Фбсудим
ш€о1с0льт[о
в]1олне
реш1ьпь1х
ситуаций'
в
ко.
торь|е мо}1{ет
подасть
апоамбль
((дислокация
_
располо_
ж{епнь1е
в пей порьт>.
[ля
опр€деле,я
ости
и
простоть1
рассуж{дений
предшоло?т{им' что иптересующая
нао
[и€)16Ё1;
ция
является
краевой,
?. €. что при
опредолевцых
}сло.
впях она
сшосо6на шшоглощать
или
рож{дать
вакансии'
но
изменяя
формы
]]1и:,ну!у!
1
которая огра11и1тивает
яезав0!1ш0н.
цую плост{ость.
,(опуотим,
что
под
влияпиеп1 какой-то €и}!ы
[ислока-
ция
длиной
}
дви;кется
в направлет]ии! шерпонд1[1{улярном
1]]|оскости
скольн{ешия.
|{ри
таком
дви'т{ет1ищ
как
мы
зна-
ем'
позавер1пенная
полуплоскость
допя{ва
укорачиватъся
шли
удлиняться.
двитаясь'
дислокация
может
увлекать
3а
98
собой
и
расш0ло}кеппьте
па
цей
порь:.
[ля
того
чтобы
ацсамбль
([ис;_1ФБ8']{ия_ппорь1)
двига]]ся
совместно,
вад9.
чтобьт
сила овя3ш
ме)'{ду порой п
дисл0кацией
(Р")
пр9-
восходит|а
си]!у'
которая
к поре
щрил0гкена
(Р.).
Бьтвпс-
лятъ
силу
Р"
мы
ве
будем,
о6ратий
ли1|1ъ
внимание
ва
то'
что опа
обуслов]1ека
тем' что отр$гв
дислокации
от
порь|'
рад'шуо
которой
Ё связап
с
удлиноцвещ дислока_
ционйои
лш:пии
да
воличипу
2п,
а
следова!елъно'
и
с ве_
которым
увелич0ни0ш
ео эвертии.
[1'оследвое явно
т!евь1_
годно,
и шоэтому
шора ока3ыва€тся
с
дислокацшей
связан-
вой.
9'то
}ке
касается
сплы
1',
то ояа'
очевидно'
разна
Р,:Р
у|}.,
где
},
_
расстояпи€
ме?кду
сос9двими
порами
ца
дис]]окацип'
а
Р'_
спта, прило]кенная
к
дислокациоп_
пой
п:тн.ии
едипивяой
длинь1.
3
процессе
движ{ония
дислокацип'
шри котором
укора-
чива€тся |1е3азер!шенная
пдоокость'
как бы
ро?ждаются
атомь|.
3то означает'
что атомьт?
к0торь1е
рапее распола_
галисъ
в
конце
невавер1пенпой
полуплоскости' о6ретают
самостоятельность.
.},1утштипли
отоками
для
них ока'кутся
ппорь1'
которь1е
располо}кенъ!
в непосредствец}1ом
соседст_
3€,
попросту
говоря
_
ш'а
дислокации.
|[оглощая
-атомь|'
поры
6удут
умевъш1ать
свой объем'
залечиваться.
мож{но
сделать
вь1вод:
йй3-3&
т0!Ф;
что
'двих{ущаяся
дислокация
(ро)кда0т)
атомь}'
движ{ущиеся
с ней 1торь1
дод}кпь1
3а'
лечиваться.
.]1егко
оц€нитв
путь
,т'
которьтй
дош;1{на
прот1ти
дио_
локация
совместЁо
о
порами'
для
того
чт0бы
они шсче3]|и.
[ля
этото
надо'
что6ь1 объешт_всех
тор'
которь|е
рас]толо-
йены
'на
этой
диепокации
(7'),
6втл
бьт
равен
объему
всех атомов'
(р0жд€нньтх)
движущейся
дислокацией
(и,).
Беличива
Р,-
определяется
равевством
|":,/''яР3|
|},.
Боли
1гнасток
дис]го1{ащионной
]гинии
длиной
!
смеотится
ва
расстояни€
,' ею будет
(ро)1{дено)
о[|'а'
атомов.
А
так
катг объем, прихо.цящийся
на один
атом'
равшяется
аз, то
|
^:&3
(с[,|а")
:атЁ.
[1риравнивая
у\
и
7',
легко полгтим
интересующую
нас
вели{тбку
4 лР3
3 !\а
Бсли
йд.{"0_' см,
},*|0-ь ом и
расстояние
мож!}
со.
седними
атоп{ами
о:3.10-8
см'
то
до
исчезновения пор
дислокация
вместе
с
ни[{и
пройдет
путь, при6лизите;г!ьно
раввьтл}
10 мк.
99