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Stoßwelle,

 

Schockwelle, plötzliche starke Störung in einem Medium oder Stoff, die sich mit Überschallgeschwindigkeit ausbreitet und mit einem steilen Anstieg von Druck, Dichte und Temperatur verbunden ist. Stoßwellen sind starke Druckwellen, die auch als Verdichtungsstoß bezeichnet werden. Eine Stoßwelle entsteht z. B. durch eine starke Explosion (insbesondere Detonation), eine Störung einer Überschallströmung (z. B. Flugzeug mit Überschallgeschwindigkeit) oder eine Blitzentladung in einem engen Entladungskanal. Eine nicht ständig erregte Stoßwelle dissipiert ihre Energie und wird schließlich eine Schallwelle (z. B. der Donner). Da in Gasen die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Störung mit dem Druck wächst, wandern die Bereiche höheren Drucks schneller als die Bereiche niedrigeren Drucks. Der Druckverlauf in der Stoßwelle wird daher im Lauf der Zeit immer steiler, bis sich schließlich eine stabile Stoßfront senkrecht zur Fortbewegungsrichtung ausbildet. Bei größeren Mach-Zahlen ist der Temperaturanstieg hinter der Stoßfront so groß, dass das Gas beim Durchgang der Stoßwelle ionisiert wird beziehungsweise, wenn es sich bereits im Plasmazustand befindet, eine beträchtliche Aufheizung erfährt.

 

Stoßwellen entstehen z. B. im Kernfusionsplasma durch die Wechselwirkung eines im Plasma fließenden elektrischen Stroms mit einem von außen angelegten Magnetfeld (Pincheffekt). Sie können in Gasen im Stoßwellenrohr erzeugt werden. Die Anwendung von Stoßwellen (Stoßwellenmethode) dient zur Untersuchung der Kinetik schneller Reaktionen in der Gasphase, der thermischen Dissoziation, in flüssiger Phase der Bestimmung des Relaxationsverhaltens von Stoffen, in Festkörpern dem Studium von Hochdruckmodifikationen. Technisch werden Stoßwellen u. a. bei der Explosionsverformung und -plattierung und beim Sprengschweißen angewendet.