Ударное сжатие. При любом резком повышении давления в газе или жидкости возникает волна сжатия – ударная волна. Она распространяется по сжимаемой среде, переводя ее в более плотное состояние. Ударная волна представляет собой границу скачкообразного перехода от состояния исходного вещества к состоянию сжатого. В сильных ударных волнах это изменение происходит на расстоянии порядка длины свободного пробега молекул. Возникновение волны сжатия обусловлено тем, что изменившееся в какойлибо точке пространства давление выравнивается не мгновенно, а с конечной, хотя и достаточно большой скоростью, порядка скорости звука в данной среде.
Толщина фронта Ударная волна имеет порядок длины свободного пробега молекул, однако при многих теоретических исследованиях можно пренебречь столь малой толщиной и с большой точностью заменить фронт Ударная волна поверхностью разрыва, считая, что при прохождении через неё параметры газа изменяются скачком (отсюда название «скачок уплотнения»). Значения параметров газа по обе стороны скачка связаны следующими соотношениями, вытекающими из законов сохранения массы, импульса и энергии: r1u1 = r0u0р1 + r1u12 = р0 + r0u02,
e1 + р1 / r1 + u12 / 2 = e0 + р0 / r0 + u02 / 2, (1)
где p1 — давление, r1 — плотность, e1 — удельная внутренняя энергия, u1 — скорость вещества за фронтом Ударная волна (в системе координат, в которой Ударная волна покоится), а p0, r0, e0, u0 — те же величины перед фронтом. Скорость u0 втекания газа в разрыв численно совпадает со скоростью распространения Ударная волна u В по невозмущённому газу. Исключая из равенств (1) скорости, можно получить уравнения ударной адиабаты:
e1 — e0 = (p1 + p0) (V0 — V1), w1 — w0 = (p1 — p0) (V0 + V1), (2)
где V = 1/r — удельный объём, w = e + p /r — удельная энтальпия. Если известны термодинамические свойства вещества, то есть функции e(р,r) или w(p, r), то ударная адиабата даёт зависимость конечного давления p1 от конечного объёма V1 при ударном сжатии вещества из данного начального состояния p0, V0, то есть зависимость p1 = H (V1, p0, V0).
