Широкодиапазонные уравнения состояния органических соединений при высоких плотностях энергии

• Автор: Хищенко, Константин Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1996
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 146 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕР- -МОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВА ПРИ ВЫСОКИХ ПЛОТНОСТЯХ ЭНЕРГИИ
Г.1. Статические методы исследования
1.2. Динамические методы исследования
2. ПОЛУЭМПИРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОПИСАНИЯ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВА ПРИ ВЫСОКИХ ПЛОТНОСТЯХ ЭНЕРГИИ
2.1. Квазигармоиическая модель твердого тела
2.2. Холодная кривая в квазигармоническом приближении
2.3. Учет высокотемпературных эффектов в уравнении состояния конденсированной фазы
2.4. Табличн леи аппроксимационныеуравнения состояния
3. КАЛОРИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ШИРОКОДИАПАЗОННЫХ УРАВНЕНИЙ СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ ВЫСОКИХ ПЛОТНОСТЯХ ЭНЕРГИИ
3.1. Модель уравнений состояния
3.2. Процедура построения полуэмпирических уравнений состояния органических соединений
4. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ И МАТЕРИАЛОВ
НА ИХ ОСНОВЕ
4.1. Углеводородные соединения
4.2. Галогеносодержащие соединения
4.3. Кислородосодержащие соединения
4.4. Композиционные пластики
4.5. Полиуретан и синтетические эластомеры

5. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НИЗКОМОЛЕКУЛЯР-' НЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
5.1. Углеводородные соединения
5.2. Галогено-и азотосодержащие соединения
5.3. Спирты, кетоны и диэтиловый эфир
5.4. Карбоновые кислоты и ангидриды
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
1. Коэффициенты уравнений состояния фенилона и полистирола
2. Нормальные плотности и скорости звука, коэффициенты линейных аппроксимаций ударных адиабат исследованных высокомолекулярных органических соединений и материалов на их
основе
3. Нормальные плотности и скорости звука, коэффициенты линейных аппроксимаций ударных адиабат исследованных низкомолекулярных органических соединений

ВВЕДЕНИЕ
Настоящая диссертация посвящена теоретическому описанию термодинамических свойств органических соединений при высоких плотностях энергии. Разработана калорическая модель широкодиапазонных уравнений состояния и на ее основе для ста трех органических веществ проведены расчеты термодинамических характеристик в условиях интенсивных динамических воздействий.
Уравнение состояния является фундаментальной характеристикой вещества, определяющей его свойства в широком диапазоне плотностей и давлений. Проблема термодинамического описания высокоэнергетических состояний среды занимает одно из центральных мест в современной физике высоких плотностей энергии [1-4].
Развитие мощных источников импульсного воздействия (лазерное, рентгеновское или электромагнитное излучение, электронные и ионные пучки, нейтронные потоки, высокоскоростной удар и т. п. [2-4]) сделало объектом лабо) аторных исследований состояния вещества в обширной области фазовой диаграммы, характеризующейся экстремально высокими значениями давлений и температур. При этом характерно чрезвычайное разнообразие возникающих физических состояний — от сжатых и сильно разогретых в области конденсированной фазы до разреженных в квазигазовой фазе. Проведение гидродинамических расчетов при численном моделировании подобных процессов требует знания термодинамических свойств среды в широкой области фазовой плоскости. Причем уравнение состояния, замыкающее систему уравнений движения среды, в существенной степени определяет точность и надежность результатов вычислений. Следует также отметить, что получаемая в условиях интенсивного энерговклада опытная информация имеет, как правило, сложный интегральный характер и интерпретация результатов эксперимен-

тов а,- ряда (2.40). Для улучшения точности описания экспериментальных данных может быть добавлен седьмой член ряда и дополнительное условие на параметры опорной экспериментальной точки на ударной адиабате [90, 98].
Полученные таким образом холодные кривые позволяют, согласно
(2.22), производить расчет коэффициента Грюнайзена решетки, значения которого описывают ударно-волновые данные во всем экспериментально исследованном диапазоне параметров. Холодные кривые в виде (2.40) успешно использовались при построении уравнений состояния широкого класса веществ [7]: металлов, ионных кристаллов, водорода и аргона. Однако формальный характер аппроксимационного разложения (2.40) ограничивает его применение интервалом от ас = 1 до а *, причем уже при сжатиях сгс &сг* это приводит к нефизичному поведению коэффициента Грюнайзена, а при еще больших сжатиях — к прогрессирующему отклонению расчетной кривой р1;{У) от результатов квантовостатистических вычислений (см подробный анализ расчетных данных по различным теоретическим метелям в монографии [10]).
Неприменимость аппроксимационного ряда в области сверхвысоких давлений привела к дальнейшей модификации вида холодной кривой и методики отыскания ее коэффициентов. Для обеспечения правильных квантовостатистических асимптотик в области высоких степеней сжатия было предложено [99] использовать ряд типа (2.40), но с более низкими степенями, причем старшие члены (-ст3 и ~ сг3) имеют точное квантовостатистическое значение. Младшие члены ряда должны обеспечивать выполнение условий (2.29), (2.30) и адекватное описание холодных кривых в экспериментально исследованном диапазоне параметров. Полученные интерполяционные холодные кривые [99] имеют правильный ход при низких и сверхвысоких давлениях. Однако при использовании формулы
(2.22) для расчета коэффициента Грюнайзена решетки они дают для него