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Compressional Relaxation in Liquids and Molecular Parameters

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Expressions are worked out for the compressional relaxation time in liquids, using the concept of complex and frequency-dependent compressibility of a liquid, in terms of ultrasonic velocity and absorption. The relaxation time is in turn connected with Frenkel's relation for temperature and pressure dependence. Available data are used to calculate the relaxation times in various liquids at various pressures and temperatures. These calculations lead to the determination of the activation energy (W) and the volume of a hole (ν). The calculated values for W and ν appear to be reasonable. The compressional relaxation times in various liquids, at various temperatures and pressures range from about 10−8 to 10−12 seconds. Shear viscosity does not appear to have much effect on compressional relaxation in liquids. Various causes of ultrasonic absorption and compressional relaxation in liquids are discussed.

Zusammenfassung

Es wird die Kompressions-Relaxationszeit in Flüssigkeiten durch die Ultraschallgeschwindigkeit und -absorption ausgedrückt, wobei das Konzept der komplexen und frequenzabhängigen Kompressibilität der Flüssigkeit herangezogen wird. Die Relaxationszeit ist andererseits mit der Frenkel'schen Beziehung für die Temperatur- und Druckabhängigkeit verknüpft. Die Berechnung der Relaxationszeit in verschiedenen Flüssigkeiten bei unterschiedlichen Drücken und Temperaturen erfolgt aufgrund vorliegender Daten. Diese Berechnungen führen zur Bestimmung der Aktivierungsenergie (W) und des Volumens eines Loches (ν). Die berechneten Werte für W und ν scheinen vernünftig zu sein. Die Relaxationszeit in verschiedenen Flüssigkeiten bei unterschiedlichen Temperaturen und Drücken liegen zwischen etwa 10−8 bis 10−12 Sekunden. Es scheint, daß die Scherviskosität keinen großen Einfluß auf die Kompressionsrelaxation der Flüssigkeiten hat. Verschiedene Ursachen der Ultraschallabsorption und der Kompressionsrelaxation in Flüssigkeiten werden diskutiert.

Sommaire

En utilisant le concept de compressibilité complexe et dépendant de la fréquence d'un liquide, on établit des expressions donnant la durée de relaxation en compression dans les liquides, en fonction de la vitesse et de l'absorption ultrasonores. La durée de relaxation est ensuite rattachée à la relation de Frenkel pour la dépendance avec la température et la pression. On utilise des données expérimentales disponibles pour calculer les durées de relaxation dans divers liquides à différentes pressions et températures. Ces calculs conduisent à la détermination de l'énergie d'activation (W) et du volume d'un trou (ν). Les valeurs calculées pour W et ν semblent raisonnables. Les durées de relaxation en compression dans divers liquides, à différentes températures et pressions, s'étendent de 10−8 s à 10−12 s environ. La viscosité de cisaillement ne semble pas avoir beaucoup d'effet sur cette relaxation. On discute de diverses causes de Fabsorption ultrasonore et de la relaxation en compression dans les liquides.
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Document Type: Research Article

Publication date: January 1, 1994

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  • Acta Acustica united with Acustica, published together with the European Acoustics Association (EAA), is an international, peer-reviewed journal on acoustics. It publishes original articles on all subjects in the field of acoustics, such as general linear acoustics, nonlinear acoustics, macrosonics, flow acoustics, atmospheric sound, underwater sound, ultrasonics, physical acoustics, structural acoustics, noise control, active control, environmental noise, building acoustics, room acoustics, acoustic materials, acoustic signal processing, computational and numerical acoustics, hearing, audiology and psychoacoustics, speech, musical acoustics, electroacoustics, auditory quality of systems. It reports on original scientific research in acoustics and on engineering applications. The journal considers scientific papers, technical and applied papers, book reviews, short communications, doctoral thesis abstracts, etc. In irregular intervals also special issues and review articles are published.
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