Вплив взаємодії фононів з обертовими ступенями свободи молекул на ізохорну теплопровідність молекулярних кристалів. Ізохорна теплопровідність твердого метану, твердих фреонів метанового ряду і твердих розчинів Kr-CH4, з різними концентраціями метану.
Аннотация к работе
Проте дослідження ізохорної теплопровідності отверділих інертних газів виявили систематичне відхилення від закону l~1/Т, такі ж відхилення були виявлені і в CHCL3 та CH2Cl2, теплопровідність яких при постійному обємі зменшується з зростанням температури значно менше, ніж по закону 1/Т. В молекулярних кристалах в залежності від речовини та температури, характер обертового руху молекул може змінюватися в широких межах: від лібрацій на малі кути в орієнтаційно упорядкованих фазах, до швидких ре-орінтаційних стрибків, і загальмованого чи практично вільного обертання в орієнтаційно розупорядкованих (ОР) фазах. З цієї точки зору, ідеальним обєктом для досліджень є твердий метан СН4 і його галогенові похідні, оскільки заміщення одного або кількох атомів водню у метані, атомами галогенів дозволяє суттєво змінювати характер обертового руху молекул. Дослідження, які склали зміст цієї дисертації, проведені у відповідності до тематичного плану інституту з відомчої тематики за темами: “Фізика неідеальних кристалів”, № держ. реєстрації 0195U009863; “Безладдя в кріокристалах”, № держ. реєстрації 0196U002950 та в рамках програми фундаментальних і науково-технічних досліджень в Україні за проектами: “Рівноважні та кінетичні властивості сильно неврегульованих систем при низьких температурах” (№ 2.2/199, шифр “Скло”); Дослідження були також підтримані Державним комітетом з питань науки та технології при Кабінеті Міністрів України (проект 2.3/635 “Ліброн”), Міністерством освіти і науки (проект “Оптична та “теплова” спектроскопія малих молекул у кріогенних матрицях” № 2М/1862-97). Основною метою дисертації було дослідження впливу взаємодії фононів з обертовими ступенями свободи молекул на ізохорну теплопровідність молекулярних кристалів.У висновках сформульовано основні результати експериментальних досліджень даної дисертації: 1. Сконструйовано нове унікальне обладнання для вимірювання ізохорної теплопровідності отверділих рідин та газів, яке дозволило суттєво розширити діапазон вимірювань як по температурі (25-300 К), так і по тиску (до 800 МРА). При температурах (Т?50 К) на кривих температурної залежності ?V спостерігається пологий максимум, положення якого з ростом густини зразка зсувається в бік більш високих температур.
Вывод
У висновках сформульовано основні результати експериментальних досліджень даної дисертації: 1. Сконструйовано нове унікальне обладнання для вимірювання ізохорної теплопровідності отверділих рідин та газів, яке дозволило суттєво розширити діапазон вимірювань як по температурі (25-300 К), так і по тиску (до 800 МРА).
2. Вперше досліджена ізохорна теплопровідність ?V твердого метану. При температурах (Т?50 К) на кривих температурної залежності ?V спостерігається пологий максимум, положення якого з ростом густини зразка зсувається в бік більш високих температур. Показано, що незвичайна температурна залежність ?V повязана з взаємодією фононів з корельованими молекулярними обертаннями.
3. Досліджена ізохорна теплопровідність твердих фреонів метанового ряду CF2Cl2 і CHF2Cl при передплавильних температурах. Показано, що в орієнтаційно упорядкованих фазах цих фреонів, поведінка ізохорної теплопровідності найкращим чином узгоджується з випадком сильного розсіювання фононів і концепцією “мінімуму” теплопровідності.
4. Досліджена ізохорна теплопровідність твердих розчинів Kr-CH4 з концентраціями метану 3 і 6.3% при різній густині. Показано, що додатковий внесок у тепловий опір, обумовлений домішкою пропорційний концентрації домішки, і зменшується з ростом температури.
2. V. A. Konstantinov, V.G.Manzhelii, S.A.Smirnov, V.P.Revyakin. Heat transfer in the orientationally disordered phase of solid methane// Physica B., -1999, №3, 262, -P. 421-425.
3. В.А. Константинов, В.П. Ревякин, С.А. Смирнов. Установка для исследования изохорной теплопроводности отвердевших газов и жидкостей// ПТЭ, -1999, №1, -C. 145-147.
4. V. A. Konstantinov, V. G. Manzhelii, V. P. Revyakin, S. A. Smirnov. Manifestation of lower limit in thermal conductivity of solid Kr with CH4 impurity// Physica B., -2000, №1-2, vol. 291, -P. 59-65.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ.
1. Ахиезер А.И. К кинетической теории теплопроводности диэлектрических кристаллов // ЖЭТФ. - 1940. - 10. - C. 1354-1362.
2. Roufosse M., Klemens P.G. Thermal conductivity of complex dielectric crystals.// Phys. Rev. B. - 1973. - 7. - P. 5379-5386.
3. Konstantinov V. A., Manzhelii V. G., Smirnov S. A. Isochoric thermal conductivity and thermal pressure of solid CCL4.// Phys. status solidi (b). - 1991. - v. 163. - P. 369-374.
4. Манжелий В. Г., Крупский И. Н. Теплопроводность твердого метана.// ФТТ - 1968. - т. 10. - С. 284-286.
5. Srivastava G.P. Comparison of high-temperature three-phonon resistivities from different theoretical models.// Pramana. - 1975. - v.7. - P. 236-244.
6. Manzhelii V.G., Tolkachev A.M. and Gavrilko V.G. Thermal expansion solid CH4 and CD4// J. Phys. Chem. Solids. - 1969. -v. 30. - P. 2759-2762.
7. Константинов В. А., Манжелий В. Г., Стржемечный М. А., Смирнов С. А.. Закон l~1/Т и изохорная теплопроводность отвердевших инертных газов.// ФНТ. - 1988. - т.14. - C. 90-100.
8. Yasuda H. Thermal conductivity of solid CH4 and CD4.// J. Low Temp. Phys. - 1978. - v.31. - P. 223-256.
9. Прохватилов А. И., Исакина А. П. Параметры решетки, коэффициенты теплового расширения и плотность вакансий в твердом СН4.// ФНТ. - 1983. - т. 9. - C. 419-428.
10. Prokhvatilov A. I. and Isakina A. P. Lattice parameters, thermal expansion coefficients, and vacancy density in solid CD4.// Phys. Status Solidi A. - 1983. - v. 78. - P. 147-155.
11. Andersson P. and Ross R. G., Thermal resistivity, heat capacity and phase diagram of CBR4 under pressure.// Mol. Phys. - 1980. - v. 39. - P. 1359-1368.
12.Константинов В. А., Манжелий В. Г., Смирнов С. А.. Влияние вращательного движения молекул на перенос тепла в твердой SF6.// ФНТ. - 1992. - т. 18. - C. 1290-1292.
13. Константинов В. А., Манжелий В. Г., Смирнов С. А., Изохорная теплопроводность твердых CHCL3 и CH2Cl2. Роль вращательного движения молекул.// ФНТ. - 1991. - т. 17. - С. 883-888.
14. Алтунин В. В., Геллер В. З., Петров Е. К., Рассказов Д. С., Спиридонов Г. А., Теплофизические свойства фреонов. - М.: Издательство стандартов, 1980. -231 C.
15. Берман Р. Теплопроводность твердых тел.: М.; Мир, 1979. 286 C.
16. Klemens P. G. Thermal Resistence due to Point Defects at High Temperatures.// Phys.Rev. - 1960. - v. 119. - P. 507-509.
17. Rare gas solids, v.II , ed. by M.L. Klein and J.A. Venables, (Acad. Press, London)