Спонтанное вскипание высокомолекулярных систем при импульсном нагреве

• Автор: Скрипов, Павел Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 268 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Основные обозначения
1. Введение
2. Достижимый перегрев и кинетика спонтанного вскипания растворов
2.1. Низкомолекулярные растворы
2.2. Системы полимер-растворитель
2.3. Сопоставление с теорией гомогенной нуклеации
2.4. Обобщение результатов изучения спонтанного вскипания растворов
2.5. Постановка задачи исследования
3. Метод изучения кинетики спонтанного вскипания полимерных систем
3.1. Метод импульсного нагрева проволочного зонда
3.2. Установка для определения температуры достижимого перегрева
и характеристик вскипания полимерных жидкостей
3.2.1. Аппаратура и методы выделения и записи сигнала вскипания
3.2.2. Методика обработки сигналов вскипания
3.3. Метод управляемого импульсного нагрева
3.3.1. Аналоговые методы управления
3.3.2. Цифровые методы управления
3.4. Заключение
4. Результаты опытов и их обсуждение
4.1. Методика опытов
4.1.1. Методика газонасыщения и измерений под давлением
4.1.2. Подготовка образцов
4.1.3. Погрешности измерений
4.2. Результаты опытов
4.2.1. Растворы низкомолекулярных веществ
4.2.2. Растворы полимеров в низкомолекулярном веществе
4.2.3. Полимергомологические ряды
4.2.4. Расплавы полимеров и сополимеров
4.2.5. Полимеры при различных траекториях нагрева
4.3. Оценка положения спинодали полимера
4.4. Заключение
5. Модель быстрого фазового перехода жидкость-газ в полимерных жидкостях
5.1. Модель уравнения состояния полимерной жидкости
5.2. Расчет спинодали полимерной жидкости с учетом терморазложения
5.3. Сопоставление модели с опытом
5.4. Заключение
6. Метод импульсного нагрева как инструмент изучения свойств веществ и характеристик процессов
6.1. Теплофизические свойства полимерных жидкостей в короткоживущих состояниях
6.1.1. Методика определения тепловой активности
6.1.2. Методика относительных измерений тепловой активности
6.1.3. Результаты измерений на полимерах
6.1.4. Обсуждение результатов опытов
6.2. Критические параметры термонеустойчивых растворов
6.3. Контроль кинетики физико-химических процессов в полимерной системе
6.4. Заключение
7. Заключение
Литература

Основные обозначения:
а - коэффициент температуропроводности; константа в уравнении Ван-дер-Ваальса
Ь - тепловая активность; константа в уравнении Ван-дер-Ваальса
В - кинетический коэффициент
с - концентрация; удельная теплоемкость
й - диаметр зонда; показатель полидисперсности
/) - коэффициент диффузии
Е - энергия активации
У - удельная частота зародышеобразования
г - число разрывов молекулярной цепи
/-ток
к - постоянная Больцмана т, М - масса молекулы
Мп - среднечисловое значение молекулярной массы
МК - средневесовое значение молекулярной массы
N - полное число молекул
п - числовая плотность
р - давление
С{ - тепловой ПОТОК
г - радиус пузырька, радиус зонда
.у - удельная энтропия; число сегментов макромолекулы
г - время
г* - длительность нагрева до вскипания
I - среднее время жизни Г - температура
Т* - температура спонтанного вскипания Т - скорость нагрева
II - внутренняя энергия; напряжение

существу, они корректируют способ применения макроскопического поверхностного натяжения к описанию зародышевых кластеров и/или способ оценки их состава с учетом эффекта обеднения поверхностного монослоя кластера и зависимости свойств кластера от числа молекул в нем. В этих подходах пренебрегалось сжимаемостью капельного зародыша, что неприемлемо при обсуждении результатов по вскипанию жидкости. Кроме того, сложно организовать экспериментальную проверку теории. Выбор для этой цели опытных данных, полученных при конденсации водноспиртовых систем, вряд ли удачен. В этих опытах трудно отстроиться от влияния факторов, не связанных собственно с теорией. Напомним, что в опытах по перегреву жидкостей именно вода оказалась самым неуступчивым веществом. Добиться согласия данных по T*(J) воды с теорией удалось благодаря разработке специальной методики [1, 63]. Нет объяснения в рамках теории и необычным результатам по кавитации водно-спиртовых растворов [64].
Микроскопическую теорию зарождения в многокомпонентной системе, применимую к процессам конденсации, вскипания и кристаллизации, развивают Окстоби и Кащиев [65]. Их подход основан на термодинамике, но не содержит ограничений на размер зародыша и его форму. Ключевое выражение, названное ими “теоремой зарождения” (the Nucléation Theorem), устанавливает связь между работой образования критического зародыша и его химическим потенциалом, размером и составом. Для г-го компонента в изотермических условиях оно записывается следующим образом:
Фо,

Pfjj
nf,i + néJ
= -А п*, (2.7)
где п - число молекул соответствующего сорта в системе, р - их числовая плотность. Индексы 0, / и с1 относятся соответственно к исходной фазе, новой фазе и разделяющей поверхности. Величина Ап* обозначает