время релаксации в чем измеряется

Время релаксации

Время релаксации — период времени, за который амплитудное значение возмущения в выведенной из равновесия физической системе уменьшается в e раз (e — основание натурального логарифма), в основном обозначается греческой буквой τ.

Согласно принципу Ле Шателье — Брауна при отклонении физической системы от состояния устойчивого равновесия возникают силы, которые пытаются вернуть систему к равновесному состоянию. Если в состоянии равновесия некоторая физическая величина f имеет значение , причём отклонение от равновесия , то в первом приближении можно считать, что эти силы пропорциональны отклонению. Кинетическое уравнение для величины f запишется в виде

,

где λ — некоторый параметр, а знак минус указывает на то, что реакция системы на возмущение приводит к возвращению к равновесному состоянию.

В таком случае величина f будет изменяться по закону:

,

где — начальное возмущение.

Использование

Приближение времени релаксации широко используется при описании кинетических процессов в физике, когда речь идет о кинетике установления равновесного состояния. Переход от неравновесного состояния к равновесию сопровождается диссипацией энергии и является необратимым процессом. Установление равновесия часто проходит в несколько этапов, которые характеризуются своими отдельными временами релаксации. Так, при возбуждении молекул светом установление теплового равновесия происходит за время порядка с, а вот люминесценция — излучение света возбуждёнными состояниями, может иметь характерные времена порядка наносекунд и даже микросекунд.

При описании многих физических процессов время релаксации берётся как феноменологический параметр, однако в отдельных случаях его можно определить через параметры микроскопических процессов, таких как вероятность квантовомеханического перехода или сечение рассеяния.

См. также

Полезное

Смотреть что такое «Время релаксации» в других словарях:

время релаксации — электрической поляризации; время релаксации Время, в течение которого поляризованность диэлектрика после снятия внешнего электрического поля уменьшается в e раз, где e основание натуральных логарифмов. Время, в течение которого отклонение системы … Политехнический терминологический толковый словарь

время релаксации — Время, в течение которого напряжения при релаксации уменьшаются в е раз (е = 2,718. ). [Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 82. Строительная механика. Академия наук СССР. Комитет научно технической терминологии. 1970 г.] Тематики… … Справочник технического переводчика

Время релаксации — – время, в течение которого напряжения при релаксации уменьшаются в е раз (е = 2,718….). [Строительная механика. Терминология. Выпуск 82. Изд. «Наука» М.1970] Рубрика термина: Теория и расчет конструкций Рубрики энциклопедии:… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

время релаксации — relaksacijos trukmė statusas T sritis chemija apibrėžtis Laikas, per kurį kurio nors dydžio nuokrypis nuo pusiausvirojo sumažėja e kartų. atitikmenys: angl. relaxation time rus. время релаксации; период релаксации … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

время релаксации — relaksacijos trukmė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. relaxation time vok. Erholungszeit, f; Relaxationszeit, f rus. время релаксации, n; период релаксации, m pranc. temps de relaxation, m … Fizikos terminų žodynas

ВРЕМЯ РЕЛАКСАЦИИ — – характерное время приближения системы к равновесному состоянию. В магнетизме – характеристика способности магнитных зерен или доменов в них менять направление намагниченности. Мелкие зерна магнитных минералов, время релаксации магнитных… … Палеомагнитология, петромагнитология и геология. Словарь-справочник.

время релаксации — relaksacijos trukmė statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Dydis, atvirkščiai proporcingas sistemos slopimo koeficientui, t. y. τ = 1/δ ; čia δ – slopimo koeficientas. atitikmenys: angl. relaxation time vok. Relaxationszeit,… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

время релаксации — relaksacijos trukmė statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Eksponentinio grįžimo į pusiausvyrą vyksmo trukmės konstanta. atitikmenys: angl. relaxation time vok. Relaxationszeit, f rus. время релаксации, n pranc. constante de… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

время релаксации — relaksacijos trukmė statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Laiko tarpas, per kurį tam tikro dydžio vertės nuokrypis nuo pradinės arba pusiausvirosios vertės sumažėja e (e = 2,71828…) kartų. atitikmenys: angl. relaxation time… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

Источник

ВРЕМЯ РЕЛАКСАЦИИ

Зависимости силы тока и разности потенциалов при зарядке и разрядке конденсатора носит экспоненциальную зависимость, которая определяется величиной параметра t_теор= RC (рис.3).

Это произведение имеет размерность времени. Из дифференциальных уравнений видно, что время релаксации t есть величина обратная скорости изменения заряда на обкладках конденсатора.

Отсюда следует, что чем больше t, тем медленнее будет уменьшаться с течением времени множитель и, следовательно, потребуется больше времени, чтобы заряд напряжения или ток достигли заданного уровня.

Таким образом, постоянная времени t характеризует длительность переходных процессов, происходящих в цепи. За время t=t заряд конденсатора либо уменьшается в e раз при разрядке конденсатора, либо достигает значения в e раз меньшего, чем максимальное q₀ при его зарядке.

Имея экспоненциальные кривые напряжения или тока, можно найти постоянную времени цепи t_эксп. Для этого на графике U(t) или I(t) при разрядке и зарядке выбирают уровень либо (рис.4а). Либо на графике U(t) при зарядке конденсатора уровень и по пересечению с графиком определяют t (рис.4б).

Исследование переходных процессов при зарядке и разрядке конденсаторов, построение экспоненциальных кривых, определение постоянной времени и является целью данной лабораторной работы.

Для проверки экспоненциальной зависимости и определения времени релаксации используют другой метод. Если прологарифмировать (8) и (12), то получим зависимости типа:

и (13)

Построив графики зависимости от t или от t, получим прямые, тангенс наклона которых соответствует .

Источник

Время релаксации и длина свободного пробега

Выясним теперь физический смысл коэффициента t.

Предположим, что, после того как скорость направленного движе­ния электронов достигла стационарного значения v_Д, поле Е вы­ключено. Вследствие столкновений электронов с дефектами решетки эта скорость начнет уменьшаться, и электронный газ будет переходить в равновесное состояние. Такие процессы установления равновесия в системе, ранее выведенной из этого состояния, называют релаксацией. Полагая в (5.3) qЕ=0, получим уравнение, описывающее переход электронного газа в равновесное состояние — процесс его релаксации:

(5.6)

Интегрируя (5.6), находим

(5.7)

Движение электронов в кристалле удобно описывать, используя понятие длины свободного пробега. По аналогии с кинетической теорией газов можно считать, что электрон движется в кристалле прямолинейно до тех пор, пока не встретится с дефектом решетки и не рассеется. Средний отрезок пути λ, который проходит электрон между двумя последовательными актами рассеяния, принимается за длину свободного пробега электрона.

Если бы электрон уже в единичном акте рассеяния полностью терял скорость в данном направлении и возвращался в первоначальное состояние хаотического движения, то средняя длина свободного пробега равнялась бы просто произведению средней скорости движения электронов v на время релаксации τ, которое в этом случае представляло бы собой просто время свободного движения электрона:

Часто, однако, для полного уничтожения скорости в данном направлении требуется не одно, а в среднем υ столкновений с рассеивающими центрами. Только после υ столкновений исчезает всякая корреляция между начальной и конечной скоростями движения электронов. Время, в течение которого будет происходить рассасывание направленного движения электронов, и в этом случае представляет собой время релаксации. Но средний путь, который пройдет электрон за это время, равен уже не λ, а

Величину L называют средней транспортной длиной свободного пробега.

Тот факт, что под действием электрического поля Е в проводнике возникает дрейф свободных носителей заряда, приводящий к появлению электрического тока, свидетельствует о том, что поле Е изменяет характер распределения свободных электронов по состояниям, т. е. вид функции распределения f(E), так как равновесная функция распределения f₀(Е) не может привести к появлению тока. На рис. 5.1, а, б пунктиром показаны графики функций распределения для электронов после установления постоянной скорости дрейфа. Из рис. 5.1 видно, что влияние внешнего поля E на функцию распределения электронов по состояниям сводится к смещению всего распределения на величину v_Д=qEτ/m_n в направлении, противоположном E. Вследствие такого смещения функции распределения перестают быть симметричными относительно оси ординат, и средняя скорость движения электронов в направлении оси х уже не будет равна нулю, как в отсутствие поля Е. Легко показать, что средняя скорость в этом случае будет равна скорости дрейфа v_Д.

Источник

Релаксация (физика)

СОДЕРЖАНИЕ

В простых линейных системах [ править ]

Механика: демпфированный ненагруженный осциллятор [ править ]

модель глушила невынужденные колебания груза на пружине.

Электроника: RC схема [ править ]

В RC-цепи, содержащей заряженный конденсатор и резистор, напряжение спадает экспоненциально:

В физике конденсированного состояния [ править ]

В физике конденсированного состояния релаксация обычно изучается как линейный отклик на небольшое внешнее возмущение. Поскольку лежащие в основе микроскопические процессы активны даже в отсутствие внешних возмущений, можно также изучать «релаксацию в равновесии» вместо обычной «релаксации в равновесие» (см. Теорему о флуктуационно-диссипации ).

Снятие стресса [ править ]

Время диэлектрической релаксации [ править ]

Жидкости и аморфные твердые тела [ править ]

Термин «структурная релаксация» был введен в научную литературу в 1947/48 г. без какого-либо объяснения применительно к ЯМР и означал то же, что и «тепловая релаксация». [1]

Спиновая релаксация в ЯМР [ править ]

Методы химической релаксации [ править ]

Мономолекулярная обратимая реакция первого порядка [ править ]

Мономолекулярная обратимая реакция первого порядка, близкая к равновесной, может быть представлена ​​следующей символической структурой:

Другими словами, реагент A и продукт B переходят друг в друга на основании констант скорости реакции k и k ‘.

Подставляя это значение вместо [B] через A (0) и A (t), получаем

В атмосферных науках [ править ]

Обесцвечивание облаков [ править ]

В водяных облаках, где концентрации выше (сотни на см 3 ) и температуры выше (что позволяет значительно снизить скорость перенасыщения по сравнению с ледяными облаками), время релаксации будет очень низким (от секунд до минут). [3]

В ледяных облаках концентрации ниже (всего несколько единиц на литр), а температуры ниже (очень высокие скорости перенасыщения), поэтому время релаксации может достигать нескольких часов. Время релаксации представлено как

В астрономии [ править ]

T r = 0.34 σ 3 G 2 m ρ ln ⁡ Λ <\displaystyle T_= <0.34\sigma ^<3>\over G^<2>m\rho \ln \Lambda >> ≈ 0.95 × 10 10 ( σ 200 k m s − 1 ) 3 ( ρ 10 6 M ⊙ p c − 3 ) − 1 ( m ⋆ M ⊙ ) − 1 ( ln ⁡ Λ 15 ) − 1 y r <\displaystyle \approx 0.95\times 10^<10>\!\left( <\sigma \over 200\,\mathrm ^<-1>>\right)^<\!3>\!\!\left(<\rho \over 10^<6>\,M_<\odot >\,\mathrm ^<-3>>\right)^<\!-1>\!\!\left( \over M_<\odot >>\right)^<\!-1>\!\!\left(<\ln \Lambda \over 15>\right)^<\!-1>\!\mathrm >

Источник

Релаксация (физика)

Механика: Демпфированный ненагруженный осциллятор.

модель глушила невынужденные колебания груза на пружине.

Электроника: RC-схема

В RC-цепи, содержащей заряженный конденсатор и резистор, напряжение спадает экспоненциально:

В физике конденсированного состояния релаксация обычно изучается как линейный отклик на небольшое внешнее возмущение. Поскольку лежащие в основе микроскопические процессы активны даже в отсутствие внешних возмущений, можно также изучать «релаксацию в равновесии» вместо обычной «релаксации в равновесие» (см. Теорему о флуктуационно-диссипации ).

Снятие стресса

Время диэлектрической релаксации

Жидкости и аморфные твердые тела

Термин «структурная релаксация» был введен в научную литературу в 1947/48 г. без какого-либо объяснения применительно к ЯМР и означал то же, что и «тепловая релаксация». [1]

Спиновая релаксация в ЯМР

Мономолекулярная обратимая реакция первого порядка

Мономолекулярная обратимая реакция первого порядка, близкая к равновесной, может быть представлена ​​следующей символической структурой:

Другими словами, реагент A и продукт B переходят друг в друга на основании констант скорости реакции k и k ‘.

Подставляя это значение вместо [B] через A (0) и A (t), получаем

Обесцвечивание облаков

В водяных облаках, где концентрации выше (сотни на см 3 ) и температуры выше (что позволяет значительно снизить скорость перенасыщения по сравнению с ледяными облаками), время релаксации будет очень низким (от секунд до минут). [3]

В ледяных облаках концентрации ниже (всего несколько единиц на литр), а температуры ниже (очень высокие скорости перенасыщения), поэтому время релаксации может достигать нескольких часов. Время релаксации представлено как

Источник