Shock adiabat , vagy Hugoniot adiabat , Rankine-Hugoniot adiabat - egy matematikai összefüggés, amely összekapcsolja a termodinamikai mennyiségeket a lökéshullám előtt és után . Így a sokk-adiabát magát a folyamatot nem írja le a lökéshullámban.
William John Rankin skót fizikusról és a francia Pierre-Henri Hugoniotról nevezték el , akik egymástól függetlenül származtatták ezt a kapcsolatot (1870-ben, illetve 1887-1889-ben publikálták [1] ).
A lökés-adiabát a lökéshullámfront mögötti halmazállapotok pontjainak lokuszát reprezentálja adott kezdeti feltételek mellett, és leírja ezeket a termodinamikai állapotokat az anyag halmazállapotától függetlenül, azaz gázokra, folyadékokra és szilárd anyagokra is érvényes.
Tekintsük az álló lökéshullám megmaradási törvényeit olyan vonatkoztatási rendszerben, amelyben a lökésfront nyugalomban van:
Itt a gáz sűrűsége, a gáz sebessége a lökéshullámhoz viszonyítva, a gáz fajlagos entalpiája , a tömegáram a folytonossági zavaron, az „1” és „2” indexek a lökés előtti és utáni állapotokat jelölik. hullám.
A sebességet a tömegáramon keresztül fejezzük ki az utolsó egyenlőségben , így az egyenletet kapjuk:
A j eltávolítása a Rayleigh-Michelson egyenes vagy sugár néven ismert egyenlet segítségével (a név abból a tényből származik, hogy ez az egyenlet egy egyenest határoz meg a síkon , ahol a fajlagos térfogat ):
elérkezünk a Rankine-Hutoniot relációhoz:
Ha az entalpiát belső energiával fejezzük ki , akkor a Rankine-Hugoniot egyenlet a következő kifejezéssé alakul:
Egy anyagnak a lökéshullámon való átmenete termodinamikailag irreverzibilis folyamat, ezért amikor a lökéshullám áthalad egy anyagon, a fajlagos entrópia megnő. Így tökéletes gáz gyenge lökéshullámai esetén az entrópia növekedése arányos a relatív nyomásnövekedés kockájával
Az entrópia növekedése disszipáció jelenlétét jelenti (a lökéshullámon belül, amely egy szűk átmeneti zóna, különösen a viszkozitás és a hővezető képesség jelentős). Ez különösen oda vezet, hogy egy ideális folyadékban, lökéshullámok megjelenésével mozgó test ellenállási erőt fejt ki, vagyis egy ilyen mozgásnál nem jön létre a d'Alembert-paradoxon .
A Hugoniot-féle sokk-adiabátot gyakran a vagy síkban lévő görbének nevezik , amely meghatározza az és adott kezdeti értékeinek függőségét . Adott és esetén az áramlásra merőleges lökéshullámot csak egy paraméter határozza meg (egy ferde lökéshullámot ezenkívül a felületét érintő sebességkomponens értékével is jellemezzük): például ha beállítja , akkor a Hugoniot adiabatból , megtalálhatja a , és így a fenti képletek segítségével a fluxussűrűséget és sebességet és , valamint az állapot - hőmérséklet egyenletből stb.
A sokk-adiabátot nem szabad összetéveszteni a Poisson adiabáttal , amely egy állandó entrópiájú folyamatot ír le , azaz az ilyen folyamatok termodinamikailag reverzibilisek.
Ellentétben a Poisson adiabáttal, amelyre a sokk-adiabat egyenlet nem írható fel , ahol két argumentum egyértékű függvénye: a Hugoniot adiabátok egy adott anyagra egy kétparaméteres görbecsaládot alkotnak (minden görbét úgy határozzuk meg, hogy , és ) , míg a Poisson adiabátok egyparaméteresek.