Статика и динамика ближайшей окрестности критической точки

• Автор: Иванов, Дмитрий Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 375 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Часть первая. Статика критических явлений
Глава 1. Статические критические явления и их экспериментальное проявление в ближайшей окрестности критической точки
1.1. Краткая история критических явлений
1.2. Особенности эксперимента в ближайшей окрестности критической точки
1.3. Эксперимент вблизи критической точки в присутствии гравитационного поля
Глава 2. Критические индексы и амплитуды. Влияние полей
2.1. Критические индексы. Влияние полей
2.2. Критические индексы и амплитуды. Универсальные соотношения
Глава 3. Термодинамика метастабильного состояния
3.1. «Псевдоспинодальная» гипотеза
3.2. Спинодаль ван-дер-Ваальса
3.3. Термодинамический анализ «псевдоспинодальной» гипотезы
3.4. Экспериментальная проверка «псевдоспинодальной» гипотезы
Часть вторая. Динамика критических явлений
Глава 4. Основы критической динамики
4.1. Введение
4.2. Критические флуктуации. Интенсивность рассеяния света
4.3. Кинетика критических флуктуаций. Спектр рассеянного света
4.4. Динамические критические индексы и универсальная амплитуда

4.5. Рассеяние более высоких порядков
Глава 5. Критическая опалесценция. Моделирование
5.1. Введение
5.2. Техника и методика эксперимента
5.3. Физическое моделирование
5.4. Математическое моделирование
Глава 6. Критическая опалесценция. Теория. Эксперимент
6.1. Введение
6.2. Теория спектров критической опалесценции
6.3. Эксперимент вблизи критической точки расслаивания
6.4. Нагрев «критической» среды зондирующим излучением
Глава 7. Теплопроводность вблизи критической точки
7.1. Введение
7.2. Теплопроводность NH3 вблизи критической точки
7.3. Статическое рассеяние света. Коэффициент экстинкции
7.4. Определение v и по рассеянию света
7.5. Критическая динамика. Сравнение теории и эксперимента
Заключение
Приложение
П. 1. Способ определения среднего размера и концентрации
взвешенных частиц
П. 2. Мониторинг движения частиц в высыхающих плёнках
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Физика критических явлений и фазовых переходов второго рода, имея почти двухвековую историю, всегда была на переднем крае развития науки в целом. В XIX веке свой существенный вклад в её развитие внесли Каньяр де ла Тур и Эндрюс, Фарадей и Максвелл, Столетов и Менделеев. Итог тому веку подвёл ван-дер-Ваальс, предложив в 1873 г. своё знаменитое уравнение состояния. В течение следующих ста лет, в XX веке, проблематика этого раздела физики конденсированного состояния семь раз удостаивалась Нобелевской премии (первый раз - ван-дер-Ваальс, 1910, последний - Вильсон, 1982), и ещё семь раз учёные, активно работавшие в этом направлении, становились её лауреатами за свою научную деятельность в других областях физики и химии (П. Кюри, Релей, Г. и Л. Брэгги, Эйнштейн, Дебай, Цернике, Онсагер).
В.Л. Гинзбург, сам много сделавший для углубления нашего понимания специфики этого особого универсального состояния вещества, в составленном им около 30 лет тому назад прогнозе развития и перспектив физики и астрофизики, назвал проблему фазовых переходов второго рода и критических явлений проблемой века [1]. В то же время в этой работе было отмечено, что, несмотря на существенные успехи, многие вопросы, тем не менее, продолжают оставаться открытыми. При этом особо было выделено поведение систем, неоднородность которых вызвана наличием стенок, течений, внешних полей и т. п. Как впоследствии выяснилось, именно эти проблемы и оказались настолько сложными, что даже теперь, по прошествии стольких лет, они всё ещё не имеют своего окончательного решения. Словно предвидя такое развитие событий, автор завершает свой прогноз утверждением о том, что общая теория фазовых переходов, оставаясь в центре внимания физики конденсированного состояния, будет актуальной ещё многие годы [1].
Что касается эксперимента, то, в принципе, здесь проблем не меньше, если не больше, чем в теории. Действительно, теория имеет дело с более или

должен быть подвержен влиянию гравитации в той же мере, что и остальные участки её вершины. Действительно, в нашем исследовании [64, 67, 68] было обнаружено, что кривая сосуществования асимметрична и критическая плотность, определённая описанным выше способом, на 0.4 % меньше той, что даёт применение правила «прямолинейного диаметра». Несмотря на то, что мы определённо отнесли указанную асимметрию на счёт гравитации [64, 67, 68, 102-105], в мировой научной литературе результаты нашей работы [64] трактуются как одно из немногих прямых экспериментальных свидетельств сингулярности диаметра кривой сосуществования, вызванной другими причинами (см., например, [97, 101, 106-108,]). Однако, появившиеся за прошедшие годы дополнительные факты, ещё более укрепили нас в прежнем мнении по этой проблеме, но, чтобы привести всю имеющуюся в нашем распоряжении на сегодня аргументацию (см. главу 2 диссертации), следует рассмотреть поведение не только кривой сосуществования, но и остальных исследованных нами свойств чистого вещества вблизи критической точки в условиях реального эксперимента в присутствии гравитационного поля [64-69].
Поскольку справедливость выводов, делающихся на основе анализа любых экспериментальных данных, решающим образом зависит от их точности, остановимся на этом несколько подробнее. О точности объёмных измерений уже говорилось выше. Повторим, что применение микропресса, чувствительность которого была не хуже ± 0.002 %, позволило поднять точность объёмных измерений на порядок. С учётом погрешностей взвешивания и измерения температуры, точность определения критической плотности была оценена в ± 0.02 % [61, 64], что в 10 раз грубее чувствительности микропресса, но при этом в 10 раз выше лучших достижений тех лет (см., например, [18,92,109,110]).
Определение критической температуры и давления. Точность определения критической температуры с помощью того же метода визуальных наблюдений за возникновением-исчезновением двухфазного состояния вещества в пьезометре при равенстве средней плотности критической была не хуже, чем ± 2-10“4 К при чувствительности термометра, не меньшей, чем