Поверхностное натяжение и достижимый перегрев растворов криогенных жидкостей

• Автор: Андбаева, Валентина Николаевна
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 150 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Постановка задачи исследования

1.1. Фазовые диаграммы, метастабильные состояния и условия устойчивости

1.2. Поверхностное натяжение

1.2.1. Разделяющая поверхность и понятие поверхностного натяжения

1.2.2. Градиентная теория капиллярности Ван-дер-Ваальса

1.2.3. Адсорбция и поверхностное натяжение растворов ожиженных газов

1.3. Теория гомогенной нуклеации в однокомпонентных жидкостях и растворах

1.3.1. Термодинамика зародышеобразования

1.3.2. Кинетика нуклеации
1.4. Объекты, методы и задачи исследования
Глава 2. Экспериментальные исследования поверхностного натяжения растворов
2.1. Методы измерения поверхностного натяжения
2.2. Описание экспериментальной установки
2.3. Методика измерений поверхностного натяжения
2.4. Определение ортобарических плотностей
2.5. Погрешность определения поверхностного натяжения
2.6. Капиллярная постоянная и поверхностное натяжение растворов
2.6.1. Раствор кислород-азот
2.6.2. Описание поверхностного натяжения раствора кислород-азот в рамках статистических и термодинамических моделей
2.6.3. Растворы аргон-гелий и аргон-неон
2.6.4. Результаты опытов с раствором кислород-азот-гелий
2.7. Основные результаты и выводы к главе
Глава 3. Экспериментальные исследования нуклеации в растворах

3.1. Методы исследования
3.2. Описание экспериментальной установки
3.3. Погрешность определения температуры достижимого перегрева
3.4. Кинетика нуклеации в растворах аргои-гелий и аргон-неон
3.4.1. «Приработка» поверхности измерительной ячейки и определение концентрации компонентов раствора
3.4.2. Температурная зависимость среднего времени жизни перегретых растворов
3.4.3. Влияние малой добавки низкокипящего компонента на температуру достижимого перегрева
3.5. Кинетика нуклеации в растворах кислород-азот
3.6. Кинетика нуклеации в растворах кислород-азот-гелий
3.7. Основные результаты и выводы к главе
Глава 4. Описание свойств межфазной границы жидкость-газ раствора кислород-азот в рамках теории капиллярности Ван-дер-Ваальса
4.1. Плоская межфазная граница
4.1.1. Поверхностное натяжение
4.1.2. Профиль плотности в межфазном слое и положение разделяющих поверхностей
4.1.3. Разделяющая поверхность Кенига, длина Толмена и зависимость поверхностного натяжения от кривизны межфазной границы
4.1.4. Адсорбция
4.2. Искривленная граница раздела фаз
4.2.1. Профиль плотности в межфазном слое и радиус критического зародыша
4.2.2. Работа зародышеобразования
4.2.3. Поверхностное натяжение
4.3. Основные результаты и выводы к главе
Глава 5. Сопоставление экспериментальных данных по температуре достижимого перегрева растворов с теорией гомогенной нуклеации

5.1. Растворы со взаиморастворимыми компонентами
5.2. Растворы с частичной растворимостью компонентов
5.2.1. Растворы аргон-гелий и аргон-неон
5.2.2. Раствор кислород-азот-гелий
5.3. Основные результаты и выводы к главе
Заключение
Список используемой литературы

жидкости Тп [33]. При описании границы перегрева жидкости принято указывать температуру достижимого перегрева, соответствующую заданным частоте зародышеобразования J и давлению р. В ряде случаев, особенно при изучении процессов кавитации, вместо температуры в качестве характерной переменной используется давление [65-67].
Кинетическая теория зародышеобразования в многокомпонентных системах развивалась главным образом применительно к проблеме конденсации смесей пересыщенных паров [68, 69]. Первая попытка рассчитать частоту
зародышеобразования в бинарном растворе была предпринята Дерингом и Нейманом [70]. Однако авторам [70], не удалось получить количественных результатов. Двухкомпонентное зародышеобразование, как диффузионный процесс на плоскости (пу1 — пУ2) (число молекул каждого компонента в капле или пузырьке) в поле термодинамических сил, впервые рассмотрели Рейс [41], Несис [71] и И.Я. Френкель [3]. Данный подход нашел свое развитие в работах Штауффера [61, 72], Тринкауса [73], Ву [64], Ши и Сэйнфилда [63], Ф.М. Куни с сотр. [43, 74].
Двухпараметрический вариант теории гомогенной нуклеации использовался Рейсом [41] и в работе [74] для описания кинетики изотермической конденсации пересыщенных бинарных смесей газов. Сокращение числа существенных переменных до двух (число частиц первого и второго компонентов в зародыше) стало возможным благодаря предположению о несжимаемости зарождающейся фазы. Такое приближение не применимо для пузырьков пара, поэтому теория вскипания чистых летучих жидкостей строится уже в пространстве двух переменных, например, объем и давление пара в пузырьке [29].
В.Г. Байдаков [4] включил рассмотрел стационарное зародышеобразование в перегретом жидком растворе в пространстве объем зародыша - парциальные давления компонентов смеси в пузырьке (V- рУХ -рУ2). Полагалось, что (7»Т.
Это позволило использовать для описания зародышей макроскопическое приближение, считая их сферическими паровыми пузырьками. Жидкий раствор