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/ NetNews Usenet Archive 1993 #1 / NN_1993_1.iso / spool / sci / physics / fusion / 3204 < prev    next >
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Text File  |  1993-01-07  |  6.2 KB  |  140 lines

  1. Newsgroups: sci.physics.fusion
  2. Path: sparky!uunet!zaphod.mps.ohio-state.edu!caen!uvaarpa!murdoch!kelvin.seas.Virginia.EDU!crb7q
  3. From: crb7q@kelvin.seas.Virginia.EDU (Cameron Randale Bass)
  4. Subject: Re: Responses to Dale Bass
  5. Message-ID: <1993Jan8.021210.27077@murdoch.acc.Virginia.EDU>
  6. Sender: usenet@murdoch.acc.Virginia.EDU
  7. Organization: University of Virginia
  8. References: <1993Jan7.080252.15953@asl.dl.nec.com> <1993Jan7.182337.19186@murdoch.acc.Virginia.EDU> <1993Jan7.234826.23344@asl.dl.nec.com>
  9. Date: Fri, 8 Jan 1993 02:12:10 GMT
  10. Lines: 128
  11.  
  12. In article <1993Jan7.234826.23344@asl.dl.nec.com> terry@asl.dl.nec.com writes:
  13. >Hi folks,
  14. >
  15. >In article <1993Jan7.182337.19186@murdoch.acc.Virginia.EDU>
  16. >crb7q@kelvin.seas.Virginia.EDU (Cameron Randale Bass) writes:
  17. >
  18. >> In article <1993Jan7.080252.15953@asl.dl.nec.com>
  19. >> terry@asl.dl.nec.com writes:
  20. >> 
  21. >> | I was interested mainly in _very_ thin shock wave media, not the
  22. >> | conventional thick stuff...
  23. >>
  24. >> Why the 'thick' vs. 'thin' stuff?  A shock is a shock.  They are usually
  25. >> pretty thin.  A vacuum bubble collapsing does not necessarily create a
  26. >> shock, it is also not necessarily energetic.
  27. >
  28. >
  29. >Assume the following (highly non-equlibrium) initial conditions:
  30. >
  31. >  (1) A very sharp, gaseous "bubble boundary" with a high degree of
  32. >      spherical symmetry,
  33. >
  34. >  (2) A bubble interior that is an extremely hard vacuum, and
  35. >
  36. >  (3) An initial velocity profile in which the gaseous surface is moving
  37. >      radially inward at a even rate either equal to, or in excess of,
  38. >      the velocity of sound in that gas under those surface conditions.
  39. >
  40. >
  41. >First question:  _Do_ you call this a "shock wave," or not?  I have
  42. >always understood a shock wave to be a result of pushing an object
  43. >through another media at a rate beyond its normal sonic velocity.
  44.  
  45.       Not exactly, there would be a rarefaction wave within
  46.       the fluid.  Some people call your surface a 'contact wave'.
  47.       However, you are still limited in driving force
  48.       to the ambient pressure.  Shock tubes are run somewhat this way, but
  49.       you don't obtain fusion.
  50.        
  51.       One can do an analysis of this collapse (an empty bubble as
  52.       per Rayleigh), but it breaks down at the time compressibility
  53.       effects start to become important (and starts to impede the
  54.       acceleration process).
  55.  
  56.       An even better way, though, to get the fluid to higher 
  57.       thermal energy is to assume a spherical piston of some sort in a gas.
  58.       Give the 'piston' a massive whang, and a strong shock is created.
  59.       As the center is approched, the shock itself gets stronger.
  60.       One can solve this using similarity methods (c.f. Landau and Lifshitz,
  61.       Fluid Mechanics, section 107). As the center of the the region 
  62.       approches, the energy within the shock goes as 
  63.  
  64.                     E ~ R^{5-2/a}
  65.  
  66.       Where $a$ is a similarity parameter (about 0.7 for polytropic 
  67.       gases with with gamma = 5/3 (monatomic) or gamma = 7/5 (diatomic).
  68.  
  69.       So, you can see that though the shock itself gets stronger, the
  70.       energy it contains the decreases drastically as one approaches
  71.       the center.
  72.  
  73. >Second question:  Will the inboud surface velocity of the whatever-you-
  74. >choose-to-call-it of my hypothetical scenario:
  75. >
  76. >  (a) Always rapidly slow down
  77. >
  78. >  (b) Sometimes remain at the same velocity
  79. >
  80. >  (c) Sometimes accelerate rapidly
  81. >
  82.  
  83.      Look at this another way.  The inbound surface increases its
  84.      velocity.  The velocity is limited by a) real gas effects
  85.      b) energy.  If you have sufficient energy, you have 
  86.      a thermonuclear weapon.  And even if you figure out a way 
  87.      to simply extract some tail of the standard energy distribution
  88.      (without violating the laws of thermodynamics),
  89.      you have to go way way up the tail to get to fusion energies.
  90.      One has to go so far up the tail that there are probably
  91.      no such molecules actually present in the fluid, and you
  92.      cannot get the fluid to give them to by itself you without violating
  93.      the second law.
  94.  
  95. >The ones that "win" _must_ be accelerated to some degree relative to the
  96. >ones that "lose," else the competition cannot be resolved.  If there is
  97. >enough diversity of inward momentum, such a "competition" will be resolved
  98. >trivially by selection of the faster components (already a violation of
  99. >your second law concerns, of course, but please don't forget Hilsche (sp?)
  100. >vortex tubes).
  101.  
  102.      There is a way to quantify this gain in velocity, but it is not
  103.      in the thermodynamically organized fashion presented.  However,
  104.      my specific second law objection was to a specific scheme.  I 
  105.      do have general second law objections, but it seems silly to bring 
  106.      them up in the absence of some quantification.
  107.  
  108. >If there is not enough diversity of the momentum profiles, I say that you
  109. >_will_ get an acceleration effect as in (c), whatever you wish to call it.
  110. >I call it wedge-out, and I maintain (as originally in the UC draft) that
  111. >this effect is _quantitatively_ different from milder effects such as a
  112. >"classic" shock wave in which such a "competition" does not exist -- there
  113. >will never be any of the original matter making it to the center.
  114.  
  115.      It doesn't matter.  There will certainly be acceleration, but
  116.      pressure-limited, and nothing truly exciting for ordinary fluids
  117.      under ordinary conditions.
  118. >
  119. >P.S. -- Dieter; thanks; yes, words are dangerous.  (And so are equations
  120. >        when they lack common sense and good analysis to back them up!)
  121. >
  122. >    But I've nailed one or two items with this style of information-based,
  123. >        "search space" theorizing (e.g., the prediction of hydrogen forming
  124. >        atomic bands in metals), and I'm starting to get a bit more stubborn
  125. >    about it having some real value as an approach to physical problems.
  126.  
  127.       Words are much more dangerous than equations.  Equations are 
  128.       well-defined and can be examined quantititively for correlations
  129.       with experience.  Words are fluid and mutable and ill-defined.
  130.  
  131.                               dale bass
  132.  
  133.  
  134.                           
  135.  
  136. -- 
  137. C. R. Bass                                          crb7q@virginia.edu        
  138. Department of Wildebeest
  139. Transvaal                                           (804) 924-7926
  140.