Влияние механических полей на состав, свойства и состояние многокомпонентных химических систем

• Автор: Федосеев, Виктор Борисович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 307 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Феноменология влияния механических полей на химические системы и процессы

2 Теоретическое рассмотрение взаимодействия внешних полей с химическими системами

2.1 О каком равновесии идет речь

2.1.1 Гипотеза о локальном равновесии

2.2 Жидкие смеси в центробежном и гравитационном поле .

2.3 Термодинамический анализ химического равновесия

2.3.1 Метод Лагранжа в химической термодинамике . . . .

Анализ химического равновесия.

2.4 Уточнения понятия фазы

3 Взаимодействие вещества с механическими полями
3.1 Гравитационное поле
3.2 Центробежное поле.
3.2.1 Механохимические потенциалы компонентов.
Компоненты газовой смеси
Компоненты жидкой смеси.
Компоненты реального раствора.
Компоненты реального газа.
3.3 Гидродинамическое поле .
3.4 Акустическое поле.
3.5 Поле упругих напряжений.
4 Обобщенное описание. Механический потенциал и выбор системы отсчета координат
4.1 Обобщенные координаты
4.1.1 Механохимический потенциал
Компоненты газовой фазы
Компоненты жидкой фазы
4.2 Критерий термодинамического равновесия
4.3 Перераспределение компонентов в механическом поле
4.4 Единственность решения .
5 Термодинамические функции
5.1 Энтропия
5.2 Внутренняя энергия, энтальпия, свободная энергия
5.3 Теплоемкость
5.4 Термодинамические процессы в механическом поле
5.5 Неполное термодинамическое равновесие в условиях поля .
I 6 Эффект формы сосуда
6.1 Введение понятия изоморфизм в поле
6.1.1 Выбор термина.
6.1.2 Формы сосудов изоморфные полю.
6.1.3 Формы сосудов изоморфные в поле
6.1.4 Формы сосудов изоморфные в разных полях.
6.2 Некоторые геометрические формы, рассмотренные в работе
6.2.1 Полый цилиндр.
6.2.2 Конус.
6.2.3 Обратный или перевернутый конус.
6.2.4 Параболоид
6.2.5 Обратный параболоид.
6.2.6 Воронка.
6.2.7 Центрифужная пробирка.
6.2.8 Многосекциоииый ротор.
7 Приложение теоретического формализма к газофазным системам в центробежном поле
7.1 Газовая смесь без химического взаимодействия
7.2 Химическое равновесие в идеальной газовой смеси
7.2.1 Реакция разложения йодистого водорода.
7.3 Формальная химическая кинетика для газовой смеси
7.3.1 Медленнаяреакция
а Для реакции первого порядка
б Для реакции второго порядка
7.3.2 Быстраяреакция
7.4 Эффект формы на равновесие и кинетику процессов в газе .
7.4.1 Конденсация паров брома.
7.5 Реакции в акустическом поле.
7.6 Электрический газовый разряд в центробежном поле
7.6.1 Аксиальный разряд
7.6.2 Радиальный разряд .
8 Приложение теоретического формализма к жидкофазным системам в центробежном поле
8.1 Механохимический потенциал компонента жидкой смеси . .
8.2 Многокомпонентная жидкая смесь.
8.2.1 Без химических взаимодействий
8.2.2 Примеры двухкомпонентных смесей.
8.2.3 Изотопы.
Галлий
8.2.4 Пример трехкомпонентной смеси.
8.3 Термодинамические функции жидкой смеси .
8.3.1 Химические равновесия в жидкой среде
8.3.2 Эффект растворителя.
8.3.3 Константы скорости реакции
9 Приложение теоретического формализма к гетерогенным системам в центробежном поле
9.1 Реальные растворы. Равновесие жидкостьжидкость . . .
9.1.1 Экспериментальное наблюдение фазовых переходов .
9.1.2 Реальные растворы.
9.1.3 Фазовое равновесие жидкость жидкость
9.1.4 Гомогенизация двухфазной системы под действием поля
9.1.5 Экстракция
9.1.6 Учет сжимаемости
Явление гистерезиса в центробежном поле
9.2 Гетерогенные равновесия в системе типа жидкость газ . .
9.2.1 Изоморфные полю сосуды
9.2.2 Неизоморфиые полю сосуды .
9.2.3 Почему возник перепад давлений
9.2.4 Азеотроп .
9.2.5 Химическая реакция с участием жидкой фазы
9.3 Гетерогенные равновесия в системе твердое газ.
9.4 Гетерогенные равновесия в системе жидкость твердое . .
Заключение
.1 Основные результаты и выводы
.2 Благодарности 4
Литература


Наглядным примером является реакция К1 с ССи в водном растворе, в пучностях стоячей акустической волны можно наблюдать появление синих полос на пропитанной крахма. Это явление средний по времени поток массы среды называют акустическим течением, звуковым ветром и т. Продольные упругие, поперечные вязкие, продольнопоперечные капиллярно гравитационные волны, распространяясь по материальной среде, поглощаются ею. При этом среде передатся не только энергия, но и импульс волны. Как следствие этого и возникает массопереиос. Эксперименты показали, что скорости могут достигать значений до метра в секунду. Коэффициент преобразования по энергии достигает 0. Явление массопереноса в акустических волнах широко известно в живой природе в слоях обтекания волнообразных движителей змей, угрей, жгутиковых и даже дельфинов. Аналогичные течения возникают внутри , сосудов с волнообразно деформируемыми стенками. В технике массоперенос в волновых полях используется при нанесении металлических покрытий на поверхность любых материалов при получении однородных по структуре слитков лгких металлов, в искусственном лгком. В России подобные исследования ведутся в настоящее время на кафедре радиофизики физфака СПбГУ. С точки зрения настоящей работы очень интересны попытки использования влияния газодинамического поля на физикохимические процессы, в частности, для разделения изотопов, которые описаны у Б. В. Некраео ва , только 3е Издание. Т. 2. На схеме, приведенной Некрасовым 1. Другая модификация метода рис. Из частных сообщений можно сделать вывод и о других попытках использования подобных методов для жидкофазных систем. В частности на этом же принципе основана схема приведенная на рисунке 1. В настоящее время экспериментальные и теоретические исследования,
Рис. Разделение изотопов в струе газа , 3е изд. Т. 2. I i i i i i i. Рис. Институте теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН. К наиболее перспективным схемам отнесены течения в виде взаимодействующих струй, струйных мембран и вихревых потоков. Максимальные эффекты разделения получены в переходных режимах. Для практических нужд современное состояние исследований разделения газовых смесей позволяет выбирать предпочтительные схемы. Их реализация, связанная, как правило, со значительными материальными затратами, может быть оправданной в результате вычислительного моделирования . В более поздних работах можно найти описание экспериментов по разделению бинарной газовой смеси Не 1 Ат в зазоре между двумя вращающимися друг относительно друга коаксиальными цилиндрами. Авторы цитируемой работы считают этот эффект новым предлагая назвать его мехаиодиффузией. Этот эффект обусловлен явлением диффузионного скольжения газовой смеси, аналогичного по своей природе тепловому скольжению неравномерно нагретого газа. Последнее однозначно связано с явлением тепловой поляризации тел в потоке слабо разреженного однокомлонентыого газа . В этой работе наблюдаемые эффекты объясняются разной кривизной и свойствами шероховатость, химический состав поверхностей цилиндров. Далее в разделе 3. Конечное состояние системы определяется не коэффициентами диффузии, а равновесным или стремящимся к равновесному распределением компонентов при заданных скоростях движения газовой смеси в зазоре между цилиндрами. С влиянием механического поля можно связать разнообразные явления сегрегации примеси и дефектов около поверхности в твердом теле и границ , раздела в жидкости. В зависимости от индивидуальных свойств разные компоненты могут поверхностью или притягиваться, или отталкиваться. В теории твердого тела подобные зависимости объясняют тем, что примеси или дефекты взаимодействует с полем упругих напряжений, созданным так называемыми силами изображения . При описании этих явлений изложенный в работе аппарат тоже может быть применен 3. Центрифугирование нашло применение и в металлургии. Опыты по центрифугированию расплавов i показали, что в цеи тробежиом поле происходит разделение компонентов , стр. С до при 0 С с числом атомов в группировке 4. Путем высокотемпературного центрифугирования расплавов при 0,9 удается получать отливки с особой микроструктурой, например, металлические стекла 5.