Кінетика встановлення рівноваги та властивості розчину метанол-гексан в гравітаційному полі поблизу критичної температури - Автореферат

Значні можливості в цьому напрямку відкриваються під час дослідження речовин, що перебувають або створювалися в екстремальних умовах (таких, наприклад, як точки фазового переходу ІІ роду, критичні точки тощо). Універсальність поведінки фізичних властивостей систем поблизу критичних точок і точок фазового переходу ІІ роду дає можливість проводити дослідження, використовуючи зручні модельні системи (до яких належать і подвійні розчини поблизу критичної точки розшарування), а закономірності поведінки досліджених систем за умови відповідного вибору змінних поширювати на інші системи (магнетики, бінарні сплави, сегнетоелектрики, надпровідники, надтекучий гелій, рідкі кристали тощо). Протягом останніх десятиліть завдяки розвитку сучасної флуктуаційної теорії фазових переходів (використанню нових фундаментальних ідей скейлінгу, теорії ренормгрупи, методу колективних змінних, модельних розрахунків), експериментальних та прикладних досліджень досягнуто значних успіхів у вивченні особливостей поведінки речовин поблизу критичного стану. Мета дослідження: виявити та проаналізувати характер особливостей кінетики встановлення рівноваги і поведінки рівноважного неоднорідного розчину метанол-гексан у гравітаційному полі поблизу критичної температури розшарування. Для реалізації цієї мети було поставлено такі завдання: зібрати та апробувати рефрактометричну установку для вимірювань висотної і температурної залежностей показника заломлення і градієнта показника заломлення неоднорідної рідини в гравітаційному полі поблизу критичної точки; дослідити висотні і температурні особливості релаксації характеристик неоднорідного розчину; розробити масштабне рівняння нерівноважного гравітаційного ефекту; дослідити рівноважні оптичні та термодинамічні властивості неоднорідного розчину метанол-гексан в гравітаційному полі поблизу критичної температури розшарування; вивчити рівняння кривої співіснування подвійного розчину метанол-гексан поблизу критичної температури розшарування в термінах різних параметрів.У третьому розділі представлено результати дослідження нерівноважних оптичних і термодинамічних властивостей неоднорідного подвійного розчину метанол-гексан у гравітаційному полі при температурах T > Tk, T <Tk поблизу критичної точки. На рівнях z0 перетину ізотерм dn/dz(z, t), де нерівноважні значення градієнта показника заломлення майже не відрізняються від рівноважних, залежність ln Ddn/dz (z, t) від часу t є лінією з майже горизонтальним нахилом. Це повязано з тим, що під час переходу всієї неоднорідної системи до рівноважного стану релаксаційні властивості окремо вибраного шару речовини неодмінно залежать від густини і концентрації розчину на цій висоті, які неперервно змінюються з часом під час переходу системи в стан рівноваги, а також від властивостей всіх інших шарів речовини, крізь які йде перенос компонентів розчину. Раніше на основі проведених експериментальних досліджень часу встановлення рівноваги тр(q) у неоднорідних системах у гравітаційному полі поблизу критичної точки було встановлено звязок між часом встановлення рівноваги і температурою q = (T - Tk)/Tk у вигляді: Dt(q) = tp(q) - tp(q = 0) = C qbd - n. Виходячи з якісно однакових часових dn/dz(z, t) ~ t-x і температурних залежностей dn/dz(z, q) ~ q-g для випадку dn/dz(z, ti) » dn/dz(z, qi), було запропоновано такий звязок між температурою qi рівноважного значення dn/dz(z, qi) і часом ti нерівноважних значень dn/dz(z, ti): де dn/dz(z = 0, tp) ? dn/dz(z = 0, qp) - експериментально виміряне рівноважне значення градієнта показника заломлення при температурі DT = 3,96 K, для якої час встановлення рівноваги тр = 31,25 год.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Альохін О.Д., Маляренко Д.І., Остапчук Ю.Л. Час релаксації в неоднорідному розчині в гравітаційному полі поблизу критичної температури розшарування // УФЖ. - 1997. - Т. 42, № 3. - С. 314-316.

Альохін О.Д., Абдікарімов Б.Ж., Маляренко Д.І., Остапчук Ю.Л. Властивості речовини в точках екстремумів часу релаксації неоднорідного розчину поблизу критичної температури розшарування // УФЖ. - 1998. - Т. 43, № 10. - С. 1244-1248.

Альохін О.Д., Остапчук Ю.Л. Кінетика встановлення рівноваги розчину метанол-гексан в гравітаційному полі поблизу межі поділу фаз // Вісник Київського університету. Серія фіз.-мат. науки. - 2000. - № 3. - C. 368-373.

Альохін О.Д., Остапчук Ю.Л. Рівняння стану нерівноважного розчину в гравітаційному полі поблизу межі поділу фаз // УФЖ. - 2001. - Т. 46, № 3. - С. 312-315.

Alekhin A.D., Ostapchuk Yu.L. Dynamic scaling equation of state for nonequilibrium solution under gravity above consolute critical temperature // Condensed Matter Physics. - 2001 - Vol. 4, No. 3 (27) - P. 449-457.

Альохін О.Д., Крупський М.П., Остапчук Ю.Л., Рудніков Є.Г. Крива співіснування рідина-рідина розчину метанол-гексан у гравітаційному полі // УФЖ. - 2002. - Т. 47, № 4. - С. 369-375.

Альохін О.Д., Остапчук Ю.Л., Рудніков Є.Г. Визначення лінії екстремумів часів релаксації неоднорідної рідини в гравітаційному полі // Вісник Київського університету, Серія фіз.-мат. науки. - 2002. - № 1. - C. 378-382.

Alekhin A.D., Ostapchuk Yu.L. Kinetics of phase transition for heterogeneous substance under gravity close to the critical point // 4th Liquid Matter Conference. - Granada (Spain). - 1999. - P. 1041.

Alekhin A.D., Ostapchuk Yu.L. Investigation of behaviour peculiarities of relaxation characteristics for inhomogeneous binary solution under gravity close to the consolute critical point // Internation. Conf. Special Problems in Physics of Liquids. - Odessa (Ukraine). - 1999. - P.47-48.

Alekhin A.D., Bulavin L.A., Malarenko D.I., Ostapchuk Yu.L. Relaxation time for an inhomogeneous substance under gravity near the critical point // Thirteenth Symposium on Thermophysical Properties. - Boulder (CO USA). - 1997. - P. 171.

Alekhin A.D., Bulavin L.A., Ostapchuk Yu.L. Kinetics of equilibrium gravity effect establishment in binary mixture of methanol-hexane close to the liquid-liquid equilibrium curve // 18th General Conference of the Condensed Matter. - Montreux (Switzerland). - 2000. - P. 413.

Krupskyy M.P., Ostapchuk Yu.L., Rudnikov E.G. Coexistence curve of methanol-hexane solution in the neighborhood of the separation critical temperature // Workshop “Modern Problems of Soft Matter Theory”. - Lviv (Ukraine). - 2000. - P.143.

Alekhin O.D., Ostapchuk Yu.L. Scaling equation of nonequilibrium process for solution under gravity close to the critical temperature // International Conf. Physics of Liquid Matter: Modern Problems. - Kyiv (Ukraine). - 2001. - P. 69.

Alekhin A.D., Ostapchuk Yu.L. Dynamics of equilibrium establishment of the inhomogeneous solution methanol-hexane near the separation critical temperature // 27th Int. Conf. on Solution Chemistry. - Vaals (Netherlands). - 2001. - P. 74.

Alekhin O.D., Ostapchuk Yu.L., Rudnikov E.G. Features of inhomogeneous liquid relaxation under gravity close to the critical point // 19th General Conference of the EPS Condensed Matter Division held jointly with CMMP 2002-Condensed Matter and Materials Physics. - Brighton (UK). - 2002. - P. 245-246.

Alekhin A.D., Rudnikov E.G., Ostapchuk Yu.L. Parametrical representation of relaxation times extremum line for inhomogeneous liquid under gravity // 5th Liquid Matter Conference of the EPS. - Konstanz (Germany). - 2002. - P. 235.

Алехин А.Д., Крупский Н.П., Остапчук Ю.Л., Рудников Е.Г. Показатель преломления раствора метанол-гексан в гравитационном поле вдоль линии равновесия жидкость-жидкость // Междунар. конф. "Фазовые переходы, критические и нелинейные явления в конденсированных средах". - Махачкала (Дагестан, Россия). - 2002. - С. 138-141.