|
* 1 атм=1,01-105н/м2.
КРИТИЧЕСКИЕ ОРГАНЫ (радиобиологич.), структуры, ткани и органы, повреждение к-рых при облучении организма вызывает существ. нарушение жизнедеятельности. К К. о. относятся прежде всего кроветворные органы, в т ч. костный мозг, и эпителий желудочно-кишечного тракта, поражения к-рых могут привести к гибели организма, а также хрусталик глаза и половые железы (облучение гонад может обусловить бесплодие или вызвать наследств дефекты). См. также Биологическое действие ионизирующих излучений.
КРИТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ, характеризуют поведение веществ в окрестности точек фазовых переходов К типичным К. я. относятся: рост сжимаемости вещества с поиближением к критической точке равновесия жидкость - пар; возраста-ние магнитной восприимчивости и диэлектрической проницаемости в окрестности Кюри точек ферромагнетиков и сегнетрэлектриков (рис. 1); аномалия теплоёмкости в точке перехода гелия в сверхтекучее состояние (рис. 2); замедление взаимной диффузии веществ вблизи критич. точек расслаивающихся жидких смесей; аномалии в распространении ультразвука и др.
К К. я. в более узком смысле относят явления, обязанные своим происхождением росту флуктуации термодинамич. величин (плотности и др.) в окрестности точек фазовых переходов (см. Критиче-ское состояние).
Значит. рост флуктуации приводит к тому, что в критич. точке равновесия жид-кость - пар плотность вещества от точки к точке заметно меняется. Возникшая флуктуационная неоднородность ве-щества существенно влияет на его физ. свойства.
Заметно усиливается, напр., рассеяние и поглощение веществом излучений. Вблизи критич. точки жидкость - пар размеры флуктуации плотности доходят до тысяч А и сравниваются с длиной световой волны. В результате вещество ста" новится совершенно непрозрачным, большая часть падающего света рассеивается в стороны. Вещество приобретает опаловую (молочно-мутную) окраску, наблюдается т. н. критическая она-лесценция вещества.
(2) звука в аргоне вблизи критической тем-пературы Тк перехода жидкость- пар. Л - интенсивность звука, прошедшего через вещество, АО -первоначальная интенсивность звука; v3B - скорость звука.
Рост флуктуации приводит также к ди-cnepcuu звука и его сильному поглощению (рис. 3), замедлению установления теплового равновесия (в критич. точке оно устанавливается часами), изменению характера броуновского движения, аномалиям вязкости, теплопроводности и др. К. я. в чистом веществе.
Аналогичные явления наблюдаются в окрестности критич. точек двойных (бинарных) смесей; здесь они обусловлены развитием флуктуации концентрации одного из компонентов в другом. Так, в критич. точке расслоения жидких металлов (напр., в системах Li - Na, Ge - Hg) наблюдается критич. рассеяние рентгеновских лучей (рис. 4). В окрестности точек Кюри ферромагнетиков и сегнето-электриков, где растут флуктуации намагниченности и диэлектрич. поляризации, имеются резкие аномалии в рассеянии и поляризации проходящих пучков нейтронов (рис. 5), в распространении звука и высокочастотного электромагнитного поля. При упорядочении сплавов (напр., гидридов металлов) и установлении ориен-тационного дальнего порядка в молекулярных кристаллах (напр., в твёрдом метане, четырёххлористом углероде, га-логенидах аммония) также наблюдаются типичные К. я., связанные с ростом флуктуации соответствующей физ. величины (упорядоченности расположения атомов сплава или средней ориентации молекул по кристаллу) в окрестности точки фазового перехода.
Внутр. сходство К. я. при фазовых переходах в объектах очень разной природы позволяет рассматривать их с единой точки зрения. Установлено, напр., что у всех объектов существует одинаковая температурная зависимость ряда физ. величин вблизи точек фазовых переходов II рода. Для получения такой зависимости физ. величины выражают в виде степенной функции от приведённой темп-ры т = (Т - Тк )/Тк (здесь Тк - критическая температура) или др. приведённых величин (см. Приведённое уравнение состояния). Напр., сжимаемость газа (dV/др)T, восприимчивость ферромагнетика (дМ/дН)р,T или сегнетоэлектрика (дD/дЕ)р,Tи аналогичная величина (дх/дM)р,Tдля смесей с критич. точкой равновесия жидкость - жидкость или жидкость - пар одинаково зависят от темп-ры вблизи критич. точки и могут быть выражены однотипной формулой:
Здесь V, р, Т - объём, давление и темп-pa, М и D - намагниченность и поляризация вещества, Н и Е - напряжённость магнитного и электрич. полей, M- химический потенциал компонента смеси, имеющего концентрацию х. Критич. индекс у, возможно, имеет одинаковые или близкие значения для всех систем. Эксперименты дают значения у, лежащие между 1 и 4/3, однако погрешности в определении у часто оказываются того же порядка, что и различие результатов
Рис. 5. Зависимость интенсивности N рассеянного пучка нейтронов, прошедшего через образец никеля, от температуры. Измерялось рассеяние на углы О=10,2'иО=37'(для О=10,2' масштаб уменьшен в 3 раза). Максимум рассеяния соответствует точке Кюри Тк, и его положение не зависит от угла рассеяния.
экспериментов. Аналогичная зависимость теплоёмкости с от темп-ры для всех перечисленных систем имеет вид:
Значения а лежат между нулём и ~ 0,2, в ряде экспериментов а оказалось близким к 1/8 Для теплоёмкости гелия в точке перехода в сверхтекучее состояние (в Х-точке) формула (2) видоизменяется: CD ~ 1пт.
Подобным же образом (в виде степенного выражения) в окрестности критич. точек может быть выражена зависимость удельного объёма газа от давления, магнитного или электрич. момента системы от напряжённости поля, концентрации смеси от хим. потенциала компонентов. При постоянной темп-ре, равной Тк, они могут быть записаны след. образом:
Экспериментальные значения 6 лежат между 4 и 5.
Одинаково зависят от приведённой темп-ры также: разность удельных объёмов жидкости (Vж ) и пара (Vn), находящихся в равновесии ниже критич. точки; магнитный или электрич. момент вещества в ферромагнитном или сегнетоэлект-рич. состоянии в отсутствие внеш. поля; разность концентраций двух фаз (x1 и х2) расслаивающейся смеси; корень квадратный из плотности ps сверхтекучей компоненты в гелии II (см. Сверхтекучесть):
Найденные значения 0 близки к одной трети (от 5/16 до 3/8). Константы а, B, у, 8 и др., характеризующие поведение физических величин вблизи точек перехода II рода, наз. критич. индексами.
В нек-рых объектах, напр. в обычных сверхпроводниках и многих сегнетоэлект-риках, почти во всём диапазоне темп-р вблизи критич. точки К. я. не обнаруживаются. С др. стороны, свойства обычных жидкостей в значительном диапазоне темп-р в окрестности критич. точки или свойства гелия вблизи Y-точки почти целиком определяются К. я. Это связано с характером действия межмолекулярных сил. Если эти силы достаточно быстро убывают с расстоянием, то в веществе значит. роль играют флуктуации и К. я. возникают задолго до подхода к критич. точке. Если же, напротив, межмолекулярные силы имеют сравнительно дальний радиус действия, как, напр., кулонов-ское и диполь-дипольное взаимодействие в сегнетоэлектриках, то установившееся в веществе среднее силовое поле почти не будет искажаться флуктуациями и К. я. могут обнаружиться лишь предельно близко к точке Кюри.
К. я.- это кооперативные явления, т. е. явления, обусловленные свойствами всей совокупности частиц, а не индивидуальными свойствами каждой частицы. Проблема кооперативных явлений полностью ещё не решена, поэтому нет и исчерпывающей теории К. я.
Все реальные подходы к теории К. я, исходят из эмпирич. факта возрастания неоднородности вещества с приближением к критич. точке и вводят понятие радиуса корреляции флуктуации rc, близкое по смыслу к среднему размеру флуктуации. Радиус корреляции характеризует расстояние, на к-ром флуктуации влияют друг на друга и, т. о., оказываются зависимыми, некоррелированными". Этот радиус для всех объектов зависит от темп-ры по степенному закону:
(5)
Предполагаемые значения v лежат между 1/2 и 2/3.
Зависимости (1), (2) и (5) означают, что значения соответствующих величин становятся бесконечными в точках, где т обращается в нуль (ср. рис. 1, 2, 3). Т. р., радиус корреляции неограниченно растёт с приближением к точке фазового перехода. Это значит, что любая часть рассматриваемой системы в точке фазового перехода чувствует изменения, произошедшие с остальными частями. Наоборот, вдали от точки перехода флуктуации статистически независимы и случайные изменения состояния вещества в данной точке образца никак не сказываются на остальном веществе. Наглядным примером служит рассеяние света веществом.
В случае рассеяния света на независимых флуктуациях (т. н. рэлеевское рассеяние) интенсивность рассеянного света обратно пропорциональна 4-й степени длины волны и приблизительно одинакова по разным направлениям (рис. 6,а). Рассеяние же на скоррелированных флуктуациях - критич. рассеяние - отличается тем, что интенсивность рассеянного света пропорциональна квадрату длины волны и обладает особой диаграммой направленности (рис. 6,6).
Рис. 6. а - диаграмма направленности рассеяния света на независимых флуктуациях плотности жидкости; 6 - рассеяние света на скоррелированных флуктуациях (рассеяние при критической температуре). Масштаб в случае б сильно уменьшен.
Среди теорий К. я. большое распространение получила теория, рассматривающая вещество в окрестности точки фазового перехода как систему флуктуирующих областей размера ~ rс. Она наз. теорией масштабных преобразований (скейлинг-теорией). Скейлинг-теория не позволяет из свойств молекул, составляющих вещество, вычислить критич. индексы, но даёт соотношение между индексами, к-рые позволяют вычислить их все, если известны какие-нибудь два из них. Соотношения между критич. индексами позволяют определить уравнение состояния и вычислять затем различные термо-динамич. величины по сравнительно небольшому объёму экспериментального материала. На аналогичном принципе построена теория, связывающая несколькими соотношениями критич. индексы кине-тич. свойств (вязкости, теплопроводности, коэфф. диффузии, поглощения звука и др., также имеющих аномалии в точках фазовых переходов) с индексами термодинамич. величин. Эта теория называется динамическим скейлингом в отличие от статического скейлинга, который относится только к термодинамич. свойствам материи.
Лит.: Фишер М., Природа критического состояния, пер. с англ., М., 1968; П о-кровский В. Л., Гипотеза подобия в теории фазовых переходов, "Успехи физических наук", 1968, т. 94. в. 1, с. 127; Critical phenomena, Wash., 1966.
КРИТИЧЕСКИЙ ОБЪЁМ, удельный объём вещества (или смеси веществ) в его критическом состоянии. Удельные объёмы жидкой и газообразной фаз в критич. состоянии становятся равными между собой. Этот общий удельный К. о. для всех жидкостей соответствует плотности, приблизительно втрое меньшей плотности вещества в твёрдом состоянии. Значения К. о. VK нек-рых веществ приведены в ст. Критическая точка.
КРИТИЧЕСКИЙ РЕАЛИЗМ в философии, направление совр. идеа-листич. философии, ведущее своё происхождение от "критической философии" И. Канта. Исходные принципы К. р. были сформулированы в Германии в кон. 19 - нач. 20 вв. А. Рилем, О. Кюльпе, А. Мессером и др. Как самостоят. школа К. р. сформировался в США, когда Д. Дрейк, А. Лавджой, Дж. Пратт, А. Роджерс, Дж. Сантаяна, Р. В. Сел-лерс и Ч. Стронг выпустили в 1920 "Очерки критического реализма", где была дана детальная разработка доктрины К. р. Наиболее существенна для неё теория познания, в к-рой К. р. противопоставляет себя неореализму: если последний считает, что в процессе познания внеш. мир непосредственно включается в сознание субъекта, "схватывается" им таким, как он есть, то К. р. исходит из того, что процесс познания опосредован "данным", или содержанием сознания. При этом проблема природы "данного" решается представителями К. р. по-разному. Пратт и Лавджой отождествляют его с восприятием, считая, что "данное" условно представляет свойства внеш. действительности, знание к-рых даёт возможность субъекту ориентировать |
