Книга Карслоу выдержала много изданий. Первоначально — в 1906 г. — она составляла одно целое с другой книгой Карслоу по теории рядов и интегралов Фурье *). Это в известной степени предопределило содержание книги — как первого, так и последующих ее изданий. Настоящая книга представляет собой как бы вторую часть первоначальной, в которой излагается применение математических методов, приведенных в первой части, к соответствующим задачам теплопроводности.
В последующих изданиях (1946 и 1959 гг.) число разбираемых задач значительно возросло, но приемы разбора и глубина рассмотрения изменились незначительно. Как отмечают авторы в предисловии к изданию 1946 г., материал книги разобран методами Фурье. В этом и состоит ее главная особенность.
Настоящая работа представляет собой изложение лекций, читаемых автором на моторостроительном факультете Московского авиационного института им. Серго Орджоникидзе и Военной академии механизации и моторизации Красной армии им. Сталина, по основам термодинамики и кинетики химических реакций (курс специальной термодинамики).
Курс термодинамики и кинетики химических реакций, возникший несколько лет назад, вполне оправдал себя и в настоящее время рассматривается как один из основных предметов прикладного характера, необходимых инженеру моторостроительной специальности в его практической деятельности.
В монографии с единых позиций излагаются математические и физико-химические основы современной теории горения и взрыва.
Она обобщает теоретические исследования по тепловому и цепному взрыву, теорию поджигания, инициированию волны химического превращения, распространению ламинарного пламени, критическим явлениям при горении (устойчивости, пределам распространения, переходу от одного режима горения к другому), диффузионному горению неперемешанных газов и другим вопросам механики реагирующего газа.
В книге систематически рассматривается обширный круг вопросов из различных областей физики, физической химии, астрофизики, с которыми имеет дело современная газо- и гидродинамика. В ней излагаются основы газовой динамики и теория ударных волн, теория переноса излучения.
Изучаются термодинамические и оптические свойства вещества при высоких температурах и давлениях, кинетика диссоциации, ионизации и других неравновесных процессов, явления, связанные с излучением света и лучистым теплообменом в ударных волнах и при взрывах, вопросы распространения сверхзвуковых течений газа и т. д. Автор монографии приводит большое число оригинальных работ в рассматриваемой области науки, которые нашли свое отражение в книге.
Книга послужит ценным практическим пособием для широких кругов физиков, механиков и инженеров, занимающихся прикладной физикой и новой техникой. Она будет полезна студентам и аспирантам соответствующих специальностей, а также всем физикам и механикам, желающим познакомиться с современным состоянием науки об ударных волнах.
Теория детонации является одной из важнейших областей применения газовой динамики. Вскоре после того, как явление детонации было открыто, оно получило правильное объяснение, основанное на теории ударных волн.
Согласно этому объяснению разогрев газа в ударной волне вызывает взрывную реакцию, энергия которой поддерживает распространение волны. Так была основана гидродинамическая теория детонации. Исходя из определённой гипотезы о движении продуктов детонации (гипотеза Чепмена – Жуге), гидродинамическая теория смогла объяснить фундаментальное свойство детонационной волны: постоянство её скорости при данном начальном состоянии взрывающего вещества или смеси.
В монографии критически проанализированы опубликованные ранее опытные данные и таблицы термодинамических свойств метана, описан метод составления уравнений состояния по опытным данным для газа и жидкости и приведены константы уравнений.
Составлены таблицы удельного объема, энтальпии, энтропии, изобарной и изохорной теплоемкостей, скорости распространения звука газообразного и жидкого метана от кривой насыщения до температуры 1000° K и давления 1000 бар. Обобщены экспериментальные данные о коэффициентах переноса, приведены коэффициенты теплопроводности, вязкости и коэффициенты Прандтля при температуре до 500° K и давлениях до 500 бар.
Книга предназначена для сотрудников научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций, инженерно-технических работников химической и газовой промышленности, работающих в области исследований физических аппаратов и устройств для выделения, очистки, транспортирования и переработки метана, для инженеров, связанных с разработкой газовых термохолодильников, проверками мощных нагнетателей и газопроводов, установок глубокого холода, а также может быть полезна преподавателям, аспирантам и студентам химических, теплофизических и энергетических факультетов высших учебных заведений.
Изложены основные подходы к построению математических моделей сплошной среды на основе современных представлений термодинамики необратимых процессов.
Главным образом внимание уделено рассмотрению общности построения моделей термоупругой сплошной среды, линейной жидкости, термовязкоупругой и термопластической сред на основе представлений о сплошных средах скоростного типа, средах с внутренними параметрами состояния и средах с памятью.
Для научных работников, инженеров, аспирантов и студентов старших курсов технических университетов, специализирующихся в области механики сплошной среды и математического моделирования.
В ходе экспедиции РАН «Миры на Байкале. 2008-2010» проведены глубоководные эксперименты по транспорту со дна озера на поверхность крупных фрагментов гидратов метана, отобранных механически из донных залежей, и гидратной пены, сформированной всплывающими со дна метановыми пузырями.
Гидратные образцы обоих типов поднимались в контейнерах, в которых крышка и стенки непроницаемы, а дно отсутствовало. При движении от дна озера к поверхности контейнера с гидратной пеной происходило вытеснение воды из контейнера газом, который присутствовал в пене и который расширялся по мере снижения гидростатического давления.
Температура газа в контейнере с пеной непрерывно уменьшалась до глубины 800 м, затем наблюдался её небольшой рост. В контейнере с крупными фрагментами существенного изменения температуры не наблюдалось.
Однако, как только контейнеры поднялись выше границы зоны термодинамической устойчивости гидратов, температура в обоих контейнерах резко упала. Достигнув отрицательных значений, температура также резко стабилизировалась и не изменялась далее до момента достижения поверхности.
Снижение температуры в пене сопровождалось общим охлаждением газа, а падение температуры на границе зоны термодинамической устойчивости гидратов связано с поглощением тепла при разложении гидрата.
В монографии обобщены результаты оригинальных исследований авторов по структуре детонационного фронта и предельных условий возбуждения и распространения детонации в конденсированных средах. Много внимания уделено также общему состоянию теории детонации.
Книга предназначена для инженерно-технических работников и научных сотрудников, связанных с исследованием и применением взрывчатых веществ.
Изложены новые приближенные аналитические методы химической технологии, гидродинамики, теории массопереноса (методы аналогий, асимптотической коррекции, модельных уравнений, алгебраический и др.) и решены многочисленные конкретные задачи. Получены формулы, обладающие повышенной информативностью, позволяющие описать целый ряд задач сходного типа.
Предложен новый простой метод обработки экспериментальных данных, основанный на использовании асимптотических координат; эффективность его иллюстрируется путем обработки опытных данных.
Для научных и инженерно-технических работников, специализирующихся в области химической технологии, гидродинамики, массопереноса, может быть полезна преподавателям, аспирантам и студентам соответствующих специальностей вузов.
