Большая Советская Энциклопедия (УП)

  Под действием внешних напряжений атомы смещаются из своих равновесных положений, что сопровождается увеличением потенциальной энергии тела на величину, равную работе внешних напряжений по изменению объёма и формы тела. После снятия внешних напряжений конфигурация упруго деформированного тела с неравновесными межатомными расстояниями и валентными углами оказывается неустойчивой и самопроизвольно возвращается в равновесное состояние, точнее, атомы колеблются около равновесных положений. Запасённая в теле избыточная потенциальная энергия превращается в кинетическую энергию колеблющихся атомов, т. е. в тепло. Пока отклонения межатомных расстояний и валентных углов от их равновесных значений малы, они пропорциональны действующим между атомами силам, подобно тому как удлинение или сжатие пружины пропорционально приложенной силе. Поэтому тело можно представить как совокупность атомов-шариков, соединённых пружинами, ориентации которых фиксированы др. пружинами (рис. 2 ). Константы упругости этих пружин определяют модули упругости материала, а упругая деформация тела пропорциональна приложенному напряжению, т. е. определяется Гука законом , который является основой упругости теории и сопротивления материалов.

  При конечных температурах (ниже температур плавления) даже без приложения и снятия внешних напряжений атомы совершают малые тепловые колебания около положений равновесия. Это приводит к тому, что модули упругости материала зависят от температуры, но не меняет существа рассмотренных явлений.

  В жидкости тепловые колебания имеют амплитуду, сравнимую с равновесным расстоянием r , вследствие чего атомы легко меняют своих соседей и не сопротивляются касательным напряжениям, если они прикладываются со скоростью, значительно меньшей скорости тепловых колебаний. Поэтому жидкости (как и газы) не обладают упругостью формы.

  В газообразном состоянии средние расстояния между атомами или молекулами значительно больше, чем в конденсированном. Упругость газов (паров) определяется тепловым движением молекул, ударяющихся о стенки сосуда, ограничивающего объём газа.

  Лит.: Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М., Фейнмановские лекции по физике, [в.] 7, М., 1966, гл. 38, 39; Смирнов А. А., Молекулярно-кинетическая теория металлов, М., 1966, гл. 2; Френкель Я. И., Введение в теорию металлов, 4 изд., Л., 1972, гл. 2.

  А. Н. Орлов.

Рис. 1. Зависимость потенциальной энергии взаимодействия двух атомов от расстояния r между ними. Равновесное состояние r отвечает наименьшему значению потенциальной энергии. На этом расстоянии силы притяжения и отталкивания между атомами уравновешены.

Рис. 2. Шариковая модель элементарной ячейки кубического кристалла: а — в равновесии при отсутствии внешних сил; б — при действии внешнего касательного напряжения.

Упругость водяного пара

Упру'гость водяно'го па'ра в атмосфере, парциальное давление водяного пара, находящегося в воздухе; выражается в мбар или мм рт. ст. (1 мбар = 10²к/м³ ). У. в. п. зависит от количества водяного пара в единице объёма и является одной из характеристик влажности воздуха . У. в. п. у земной поверхности может быть около нуля (в Антарктиде, зимой в Якутии, иногда в пустынях) и до 30–35 мбар вблизи экватора. С высотой У. в. п. быстро убывает – в 2 раза в нижних 1,5 км и почти до нуля на верхней границе тропосферы.

Упругость насыщения

Упру'гость насыще'ния в метеорологии, упругость водяного пара , максимально возможная при данной температуре. Она тем больше, чем выше температура воздуха. По достижении У. н. начинается конденсация водяного пара . Над переохлажденной водой У. н. больше, чем над льдом при тех же температурах; над выпуклой водяной поверхностью больше, а над вогнутой меньше, чем над плоской. У. н. при температуре 30 °С не превышает 42,4 мбар, при температуре 0°С – 6,1 мбар, а при – 20 °С равна 1,27 мбар над водой и 1,03 мбар над льдом (1 мбар = 10² н/м³ ).

Упряжь