WWW.UK.X-PDF.RU

БЕЗКОШТОВНА ЕЛЕКТРОННА БІБЛІОТЕКА - Книги, видання, автореферати

 
<< HOME
CONTACTS




Продажа зелёных и сухих саженцев столовых сортов Винограда (по Украине)
Тел.: (050)697-98-00, (067)176-69-25, (063)846-28-10
Розовые сорта
Белые сорта
Чёрные сорта
Вегетирующие зелёные саженцы

Продажа зелёных и сухих саженцев столовых сортов Винограда (по Украине)
Тел.: (050)697-98-00, (067)176-69-25, (063)846-28-10
Розовые сорта
Белые сорта
Чёрные сорта
Вегетирующие зелёные саженцы
Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 12 |

«На правах рукопису МАХЛАЙЧУК ПАВЛО ВІКТОРОВИЧ УДК 544.142.4, 536.63 РОЛЬ ВОДНЕВИХ ЗВ’ЯЗКІВ У ФОРМУВАННІ ВЛАСТИВОСТЕЙ ВОДИ Спеціальність 01.04.02 – теоретична фізика Дисертация на ...»

-- [ Страница 1 ] --

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені І.І. МЕЧНИКОВА

На правах рукопису

МАХЛАЙЧУК ПАВЛО ВІКТОРОВИЧ

УДК 544.142.4, 536.63

РОЛЬ ВОДНЕВИХ ЗВ’ЯЗКІВ У ФОРМУВАННІ ВЛАСТИВОСТЕЙ ВОДИ

Спеціальність 01.04.02 – теоретична фізика

Дисертация на здобуття вченого ступеня

кандидата фізико-математичних наук

Науковий керівник –

доктор фізико-математичних наук, професор Маломуж Микола Петорович Одеса 2013 Зміст Вступ

Розділ 1. Огляд основних експериментальних та теоретичних результатів дослідження властивостей води

1.1. Моделювання міжмолекулярної взаємодії у воді

1.2. Димеризація молекул води

1.3. Термодинамічні властивості води

а) Температурна залежність питомого об’єму для води

б) Розклад термодинамічних величин за структурними функціями сітки водневих зв’язків.

в) Температурна залежність теплоти пароутворення на лінії співіснування рідина-пар

г) Усереднений потенціал міжмолекулярної взаємодії у воді

1.4. Поведінка теплоємності води

1.5. Колективні збудження у льоді -VIII

а) Гамільтоніан малих коливань

б) Особливості спектру малих коливань у впорядкованому льоді.............. 43

1.6. Переохолоджені стани води

1.7. Постановка задачі

Розділ 2. Властивості димерів води

2.1. Структура потенціалу взаємодії між молекулами води

а) Мультипольний потенціал взаємодії

б) Мультипольні моменти

в) Мультипольні внески в потенціал взаємодії

2.2. Відштовхування та дисперсійна взаємодія між молекулами води............ 55

2.3. Основний стан димеру

2.4. Теплове обертання димеру

2.5. Малі коливання димеру (водневих зв’язків)

2.6. Потенціал водневого зв’язку

2.7. Додаткові фізичні фактори

2.8. Нова конфігурація димеру

Висновки

Розділ 3. Термодинамічні властивості води

3.1. Експериментальні свідоцтва подібності термодинамічних властивостей нормальної і важкої води та аргону.

3.2. Обертальний рух молекул води

3.3. Термодинамічні наслідки принципу подібності відповідних станів......... 91

б) Модифікована дисперсійна взаємодія між молекулами води

а) Положення критичної точки

б) Положення потрійної точки

3.4. Загальна структура усередненого міжмолекулярного потенціалу............ 98 Структура внутрішньої енергії

3.5. Побудова усередненого потенціалу взаємодії між молекулами води..... 103

а) Вихідний потенціал міжмолекулярної взаємодії

б) Означення усередненого потенціалу міжмолекулярної взаємодії.......... 104

в) Розрахунок усередненого потенціалу за теорією збурень

г) Прямий розрахунок усередненого потенціалу взаємодії

д) Усереднений потенціал взаємодії димерів води

Висновки

Розділ 4. Теплоємність води у пароподібному та рідкому станах

4.1. Кластерна структура насиченої водяної пари.

4.2. Аналіз поступальних, обертальних та коливальних внесків в теплоємність рідкої води

4.3. Внесок водневих зв’язків у теплоємність води

4.4. Прямий розрахунок константи димеризації

Висновки

Додаток А. Властивості мультимерів

Додаток Б. Визначення концентрації димерів води виходячи з даних по діелектричній релаксації

Додаток В. Визначення константи хімічної рівноваги K P за допомогою: а) другого віріального коефіцієнту

в) апроксимація температурної залежності

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ

ВИСНОВКИ

Список використаних джерел

–  –  –

Властивості води продовжують викликати неабиякий інтерес з боку фахівців різних наукових напрямків: фізики, хімічної фізики та фізичної хімії, біофізики, медицини тощо, а також різних технічних та технологічних застосувань. Кожного року друкуються тисячі робіт в провідних наукових журналах світу. Це викликано тим, що властивості води є надзвичайно різнобічними, а також тим, що вона є основою всього живого на нашій планеті.

Проте розуміння причин такого становища води залишається багато в чому нез’ясованим. Послідовний мікроскопічний підхід до опису властивостей води є незавершеним, а його зв'язок з її макроскопічними властивостями зостається багато в чому не встановленим.

Так, якісна картина формування фізичних властивостей води основана на існуванні в ній водневих зв’язків, які утворюють так звану сітку водневих зв’язків. Вважається, що водневий зв'язок є 1) гостро направленим об’єктом з енергією зв’язку H 10 k BTm і 2) об’єктом, властивості якого є насиченими. При цьому, кожна молекула води здатна утворювати чотири водневих зв’язки, які стимулюють утворення тетраедричного локального порядку. З другого боку, моделювання різноманітних властивостей води, а також її взаємодії з різноманітними домішками виконується за допомогою модельних потенціалів, які не мають нічого спільного з означеними вище властивостями водневих зв’язків. Подібні потенціали включають відштовхувальний та дисперсійний внески, а також електростатичну взаємодію між молекулами води, які моделюються сукупностями певного числа ефективних зарядів. Саме на цій основі і ґрунтуються численні комп’ютерні розрахунки термодинамічних і кінетичних властивостей води і водних розчинів. Отримані у такий спосіб результати цілком задовільно узгоджуються з експериментальними даними.

Передбачувальна сила теорій, заснованих на якісних властивостях водневих зв’язків, є невисокою. Теж саме можна сказати і про теорії, які спираються на модельні потенціали, оскільки центр важкості переноситься на комп’ютерні розрахунки, які суттєво затьмарюють якісну картину явищ.

Зокрема, за допомогою модельних потенціалів абсолютно неможливо пояснити поведінку теплоємності води. Теж саме можна сказати і про якісні наслідки теплового обертання молекул води. Останні роки було з’ясовано також, що термодинамічні властивості води, в першу чергу, поведінка питомого об’єму води і теплоти випаровування, мають таку ж саму поведінку, як і для атомарних (простих) рідин. Ця обставина э дуже незвичайною, оскільки потенціали міжчастинкової взаємодії в простих рідинах та воді є суттєво відмінними.

Всі ці, а також інші проблеми, вимушують шукати основи нового підходу до фізики води. Такий підхід повинен з самого початку чітко враховувати окрім відштовхувальної і дисперсійної взаємодії електростатичні внески і ті, що виникають внаслідок утворення водневих зв’язків, а також теплове обертання молекул води. Побудові такого підходу і присвячується представлена дисертаційна робота.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Дисертаційна робота виконувалась на кафедрі теоретичної фізики Одеського національного університету імені І.І.Мечникова, а також є складовою частиною досліджень, які проводилися:

- за держбюджетною темою «Дослідження рівноважних станів і явищ переносу у сильнозв’язаних та низьковимірних системах». № 0106U001673,

- за держбюджетною темою «Дослідження оптичних та електрофізичних властивостей нанотрубок і неметалічних наноструктур та їх сольватів».

№ 0109U000929,

- за грантом ДФФД України «Роль сітки водневих зв’язків у формуванні життєтворчих властивостей води». № 0107U011059,

- за грантом ДФФД України «Роль водневих зв'язків у формуванні властивостей води та біорозчинів. Зміна властивостей сітки водневих зв'язків під впливом солей та протеїнів». № 0108U007555.

Об’єкт та предмет дослідження.

Об’єкт дослідження – особливості міжмолекулярної взаємодій у воді, процеси димеризації та їх вплив на термодинамічні властивості води.

Предмет дослідження – визначення основних характеристик димерів води, впливу внеску водневих зв’язків у термодинамічні характеристики рідкої та переохолодженої води.

Методи дослідження.

Робота виконана з використанням методів статистичної теорії рідкого стану, нерівноважної статистичної механіки, принципу відповідних станів.


Купить саженцы и черенки винограда

Более 140 сортов столового винограда.


Достовірність результатів визначається використанням в дисертаційній роботі загальноприйнятих методів дослідження міжмолекулярної взаємодії а також ретельним порівнянням отриманих результатів з експериментальними даними та даними комп’ютерного моделювання.

Мета та задачі дослідження.

Робота присвячується аналізу термодинамічних властивостей води на основі мікроскопічних уявлень про характер міжчастинкової взаємодії. У зв’язку з цим передбачається:

побудувати потенціал міжмолекулярної взаємодії, який спирається на чітко обґрунтовані складові: відштовхувальної, дисперсійної та електростатичної взаємодії, а також енергію водневого зв’язку.

Електростатичну складову взаємодії передбачається моделювати відрізком мультипольного ряду до квадруполь-квадрупольних та дипольоктупольних внесків включно. Енергію водневого зв’язку будемо оцінювати, виходячи із зсувів валентних коливань молекул води;

ретельно дослідити властивості димерів, виникнення яких є обумовленим запропонованим потенціалом міжмолекулярної взаємодії.

Планується детальний аналіз рівноважних параметрів димерів в залежності від співвідношення між різними складовими взаємодії.

Особливого значення заслуговує дослідження спектру коливань димерів, а також зміна параметрів димерів внаслідок їх обертання;

побудувати осереднений потенціал міжмолекулярної взаємодії, дослідити залежність його параметрів від температури та густини. Осереднення потенціалу є прямим проявом квазівільного обертання молекул води, яке має місце майже у всьому температурному інтервалі нормальних станів води. Виходячи з усередненого потенціалу, довести подібність термодинамічних властивостей води і аргону;

на основі осередненого потенціалу розрахувати положення критичної точки води, перш за все, критичної температури. Ця задача належить до старих невирішених проблем молекулярної фізики і фізики рідин.

Наукова новизна отриманих результатів.

В роботі отримано наступні результати:

запропоновано потенціал взаємодії між молекулами води. Його відштовхувальна та дисперсійна взаємодії описуються загальноприйнятими виразами, а електростатична взаємодія описується відрізком мультипольного ряду до квадруполь-квадрупольних та дипольоктупольних внесків включно;

детально досліджено властивості димерів. Вперше показано, що існують дві конфігурації димерів – А і В. Дипольний і квадрупольний моменти димерів у конфігураціях А та В помітно відрізняються один від одного.

Зроблено висновок, що водна пара є сумішшю димерів у цих двох конфігураціях;

досліджено частоти власних коливань димерів. Показано, що існує поперечне коливання і два змішаних поздовжньо-поперечних коливання.

Показано, що частоти коливань водневих зв’язків у рідкій воді добре узгоджуються з результатами експериментальних досліджень;

оцінено величину внесків водневих зв’язків. Показано, що енергія водневого зв’язку не перевищує 1.5k B Tm, де Tm - температура плавлення гексагонального льоду.

вперше показано, що основні термодинамічні величини на лінії співіснування рідина-пара визначаються усередненими потенціалами взаємодії, які мають структуру близьку до потенціалів Ленарда-Джонса.

Самоусереднення потенціалів взаємодії відбувається цілком природним шляхом внаслідок обертання молекул води. Завдяки цьому доведено існування подібності термодинамічних властивостей води і аргону, а також інших атомарних рідин;

досліджено температурну залежність концентрації мономерів, димерів, тетраметрів та циклічних мультимерів більш високого порядку у водній парі та рідкій воді у всій області їх співіснування.

Практичне значення дисертаційної роботи визначається тим положенням, яке займає вода у живій та неживій природі. Відзначимо тільки окремі положення.

Для теорії та практичних застосувань розчинів електролітів важливе значення має висновок про квазівільний характер обертання молекул води.

Воно залишиться практично таким же і в розчинах електролітів, оскільки сферичносиметричне електричне поле іонів не може радикально змінити характер обертання молекул води. Звідси випливає, що в нульовому наближенні водні розчини електролітів можна розглядати як суміші твердих сфер різного радіусу і застосовувати відповідну техніку статистичного опису. Важливе значення для розуміння специфіки життєдіяльності живої матерії має висновок про характер температурної залежності кластерної структури води. Звичайно, взаємодія з протеїнами буде впливати на процеси кластеризації, але так само водні кластери будуть впливати на поведінку протеїнів. Не викликає також сумнівів важливість існування двох конфігурацій димерів для проблем метеорології.

Особистий внесок здобувача.

В дисертаційній роботі здобувачем було оброблено великий об’єм літературних даних за тематикою дисертації, виділено найважливіші задачі сучасної фізики води, запропоновано схеми та методи розв’язання задач за допомогою комп’ютерного моделювання та прийнято участь у обговоренні результатів та підготовці публікацій.

В роботі [1] а) розглянуто подібність термодинамічних властивостей води та аргону на їх лінях співіснування; б) показано, що такі термодинамічні властивості води, як питомий об’єм та теплота пароутворення визначаються усередненим потенціалом міжмолекулярної взаємодії; в) запропоновано загальну форму усередненого потенціалу міжмолекулярної взаємодії, яка включає в себе аргоноподібний внесок та внесок, що визначається водневими зв’язками; г) виходячи із залежності температури потрійної точки для гомологічного ряду розраховано положення потрійної точки для води.

В роботі [2] а) розглянуто поведінку теплоємності води та її гомологів у широкому температурному інтервалі; б) розроблено підхід до визначення максимального значення теплоємності виходячи з характеру теплового руху молекул; в) показано, що величина теплоємності для рідкої води пов’язана із збудженням коливань водневих зв’язків; г) виходячи із аналізу вкладів водневих зв’язків у теплоємність отримано оцінки для середнього числа водневих зв’язків на одну молекулу; д) показано, що зроблена оцінка погоджується з експериментальними даними та оцінками середнього числа водневих зв’язків на одну молекулу, отриманих із аналізу займаного об’єму, теплоти випаровування та кінематичної зсувної в’язкості.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 12 |
Похожие работы:

«Харків Видавнича група «Основа» ББК 74.262.22 + 22.3 Г32 Гельфгат І. М., Петракова М. О. Г32 Усі уроки фізики. 7 клас / Гельфгат І. М., Петракова М. О. — Х.: Вид. група. «Основа», 2007.— 144 с. ISBN 978-966-333-574-2. В посібнику надані методичні рекомендації щодо проведення уроків фізики в 7 класі загальноосвітніх навчальних закладів за програмою 12-річної школи. Розглянуто питання планування та організації навчально-виховного процесу з фізики, проведення лабораторних робіт, здійснення...»

«1. ПІБ Камінський Олександр Віталійович 2. Назва Підвищення ефективності промислового та індивідуального теплота водопостачання на основі комбінованого використання вторинних та альтернативних енерго-ресурсів 3. Спеціальність 05.14.06. – „ технічна теплофізика та промислова теплоенергетика ” 4. Місце роботи НВО «Криогенмаш»5. Де виконана дисертація Одеський національний політехнічний університет 6. Науковий керівник Мазуренко Антон Станіславович, д.т.н, професор 7. Опоненти Нікульшин Володимир...»

«Національна академія наук України Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України БЮЛЕТЕНЬ Західного наукового центру Львів У Західному науковому центрі УДК 001(082) ББК Ч21я Б Редакційна колегія: Назарчук З. Т. академік НАН України, доктор фізикоматематичних наук, професор (відповідальний редактор) Зинюк О. Д. кандидат технічних наук, доцент (заступник відповідального редактора) Залізняк Б. В. кандидат філологічних наук, доцент Корній В. В. кандидат технічних наук, старший науковий...»

«УДК 631.48:631.445.26 © В. І. Гамалєй, М. І. Драган, Л. І. Шкарівська ОСОБЛИВОСТІ ГЕНЕЗИСУ ОПІДЗОЛЕНИХ ҐРУНТІВ ПРАВОБЕРЕЖНОГО ЛІСОСТЕПУ Національний науковий центр «Інститут землеробства НААН» В статті проаналізовано особливості генезису ясно-сірих супіщаних, сірих легкосуглинкових, темно-сірих лісових ґрунтів і чорноземів опідзолених, що сформувались на обмеженій території північного Лісостепу. Встановлено, що основні генетичні особливості опідзолених ґрунтів в значній мірі визначаються...»

«УДК 544.022.822-035.63/.64 № держреєстрації 0110U004464 Інв. № Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Харківський державний університет харчування та торгівлі (ХДУХТ) 61051, м. Харків – 51, вул. Клочківська 333; Тел. (057) 3368979, факс 3378535 ПОГОДЖЕНО ЗАТВЕРДЖЕНО Директор ТОВ «Тайфун-2000» Ректор ХДУХТ А.В. Зайцев О.І. Черевко «_ » 2011 р. «» 2011 р. ЗВІТ з науково-дослідної роботи ДОСЛІДЖЕННЯ ПОКАЗНИКІВ ЯКОСТІ ТА БЕЗПЕЧНОСТІ ХАРЧОВИХ ПРОДУКТІВ З КАПСУЛЬНОЮ СТРУКТУРОЮ...»

«МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ Дніпропетровський національний університет імені Олеся Гончара Державний вищий навчальний заклад «Український державний хіміко-технологічний університет» Л.П. Циганок, Т.О. Бубель, А.Б. Вишнікін, О.Ю. Вашкевич АНАЛІТИЧНА ХІМІЯ ХІМІЧНІ МЕТОДИ АНАЛІЗУ Навчальний посібник За редакцією проф. Л.П. Циганок Дніпропетровськ ДHУ імені О.Гончара УДК 543.55 (075.8) ББК Г4я 73-1 Ц 9 Рекомендовано Вченою радою Дніпропетровського національного університета ім. О.Гончара...»

«НАУКОВI ЗАПИСКИ Серія: Проблеми методики Випуск 4 (І) фізико-математичної і технологічної освіти МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ КІРОВОГРАДСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ВОЛОДИМИРА ВИННИЧЕНКА НАУКОВІ ЗАПИСКИ Серія: ПРОБЛЕМИ МЕТОДИКИ ФІЗИКО-МАТЕМАТИЧНОЇ І ТЕХНОЛОГІЧНОЇ ОСВІТИ ВИПУСК ЧАСТИНА 1 Кіровоград – 2013 НАУКОВI ЗАПИСКИ Випуск 4 (І) Серія: Проблеми методики фізико-математичної і технологічної освіти ББК 22.3-Р Н УДК 53(07) Наукові записки. – Випуск 4. – Серія: Проблеми...»

«Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Львівський національний університет імені Івана Франка ЛАТИНСЬКА МОВА для математиків та фізиків П ідручник Затверджено Міністерством освіти і науки України Львів УДК 811.124’276.6:51 ББКШ146.1-34:В Д66 Рецензенти: канд. фітол, наук, доц. Л. М. Гаврило (Сумський державний педагогічний університет ім. Антона Макаренка); канд. пед. наук. проф. М. М. Закалюжний (Тернопільський державний медичний університет ім. Івана Горбачевського); д-р...»

«Міністерство освіти і науки України Сумський державний університет 2581 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ до лабораторних робіт з курсу «Фізика» для студентів факультету технічних систем та енергоефективних технологій денної та заочної форм навчання Розділ « ФІЗИКА ТВЕРДОГО ТІЛА ТА ФІЗИКА ЯДРА » Суми Вид-во СумДУ Міністерство освіти і науки України Сумський державний університет До друку та в світ дозволяю на підставі «Єдиних правил» п.2.6.1 Заступник першого проректора – начальник організаційно-методичного...»

«Список нових надходжень до фондів Наукової бібліотеки УДПУ імені Павла Тичини за березень 2012 року Природничі науки. Медицина Краснобокий, Ю. М. Розв'язування задач з фізики (оптика) [Текст] : посібник для студентів та вчителів / Ю. М. Краснобокий, М. М. Яровий, П. П. Товбушенко ; МОН України. – Умань : Софія, 2006. – 108 с. – Бібліогр.: с. 105.Ткаченко, І. А. Астрофізика. Лабораторно-практичні роботи [Текст] : (навч.-метод. посіб.) / Ткаченко І. А. ; [рец. Краснобокий Ю. М., Терещук С. І.] ;...»




Продажа зелёных и сухих саженцев столовых сортов Винограда (по Украине)
Тел.: (050)697-98-00, (067)176-69-25, (063)846-28-10
Розовые сорта
Белые сорта
Чёрные сорта
Вегетирующие зелёные саженцы


 
2013 www.uk.x-pdf.ru - «Безкоштовна електронна бібліотека»