ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Модельные представления синергетики в нефтяных дисперсных системах из "Научные и прикладные аспекты теории нефтяных дисперсных систем" Ключевым понятием синергетики является представление о порядке и беспорядке в структуре материи. Речь идет об изучении и описании переходов в веществах от уЧюрядоченных состояний к неупорядоченным и обратно. В качестве примеров можно привести переходы в физических системах из парамагнитного состояния в ферромагнитное или из жидкого состояния в твердое кристаллическое. Общие свойства различных систем, связанные с упорядоченностью или разупорядоченностью струк- гурных образований, выражаются корреляцией между ними. Описание систем при изучении подобных явлений производится некоторыми внутренними параметрами системы, выраженными корреляционными функциями, определяющими степень внутренней упорядоченности системы. Корреляционные функции могуг принимать различные значения от минимальных до максимальных. Наряду с этим, очевидно, можно рассматривать некоторые промежуточные состояния между порядком и беспорядком в системе, связанные с корреляцией пространственно-временных флуктуаций положения структурных образований в системе. Изучение пространственно-временных корреляций дает наиболее полную информацию о системе. [c.173] Например, в разреженных газах проявляется слабая корреляция положений отдельных молекул, а в кристалле при низкой температуре, наоборот, возникает сильная корреляция малых флуктуаций положений атомов. На уровень интенсивности корреляций оказывают влияние внутренние силы и расстояние между структурными образованиями в системе, а также внешние воздействия на нее. [c.173] Агрегативные комбинации по своей природе могут иметь рыхлую или более плотную упаковку структурных элементов. Очевидно, каждая существующая в системе агрегативная комбинация будет стремиться избавиться от длинных периферийных хвостов , придающих ей неустойчивость и стерические затруднения. Таким образом, во времени агрегативная комбинация будет приобретать по возможности форму, близкую к шару. Естественно, не следует идеализировать это предположение. Количественной характеристикой подобной агрегативной комбинации может явиться корреляционный радиус. Величина корреляционного радиуса изменяется во времени. В идеале, начальным его значением можно считать корреляционный радиус флуктуаций плотности, точнее локальных флуктуаций микроскопических объектов, из которых построена система, при возможностях роста до бесконечности, в зависимости от объема, занимаемого системой. [c.173] В общем случае можно утверждать, что корреляционный радиус системы, расположенной в бесконечном пространстве, — бесконечен. Подобным образом можно представить корреляционный радиус системы Галактики. [c.173] С учетом современных знаний о физике и химии нефтяных углеводородных, в частном случае дисперсных, систем представляет интерес дальнейшее распространение указанных представлений для описания этих систем с единых позиций с использованием общих понятий порядка-беспорядка. При этом речь идет об описании объектов на макроскопическом уровне. Предсказание возникновения или разрушения упорядоченных структур в рассматриваемых системах на макроскопическом уровне до настоящего времени невозможно простой экстраполяцией микроскопических свойств этих объектов. [c.174] Решение подобных задач даже при известных граничных условиях связано с фундаментальными исследованиями, как правило, осуществляемыми на стыке различных наук. Важное значение приобретает экспериментальное обнаружение взаимосвязи между макроскопическими и микроскопическими свойствами сложных объектов, к числу которых принадлежат нефтяные дисперсные системы. [c.174] Для более полного восприятия пространственно-корреляционных функций можно выбрать произвольное структурное образование внутри свободно-дисперсной системы и отсчитывать от нее радиус-вектор в любом направлении. Корреляционная функция дает возможность в этом случае обнаружить другое структурное образование на некотором расстоянии от исходной точки. При этом следует учитывать геометрический фактор. [c.175] В случае истинного раствора молекулы не могуг находиться в области взаимного перекрытия (частные случаи здесь не учитьшаются), и поэтому в таких системах корреляционная функция в любом случае принимает некоторые, может быть, малью значения. [c.175] В нефтяных дисперсных системах применение корреляционных функций связано с определенными особенностями и ограничениями. Во-первых, необходимо выбрать некоторое условное единичное, с точки зрения размеров и границ, структурное образование. Во-вторых, в нефтяной дисперсной системе возможны слу ши, когда структурные образования находятся в непосредственном соприкосновении или даже перекрывают друг друга. Коллоидно-химическая структура системы в этом случае представляет гель, и тогда корреляционная функция превращается в нуль. Обнаружить четко взаиморасположение отдельных частиц не представляется возможным. В этом случае термин размеры структурных образований становится бессмысленным. Однако в разных системах можно тем не менее рассматривать и обсуждать структурные составляющие геля, которые могут характеризоваться размерами при определенных принятых граничных условиях. [c.175] Подобные рассуждения по процессам, происходящим в инфраструктуре различных реальных объектов, позволяют с известной степенью риска приближаться к более глубокому анализу и описанию нефтяных дисперсных систем. В этом случае необходимо сразу исключить возможность образования идеальной системы вследствие наличия в нефтяной дисперсной системе множества дефектов, не позволяющих ей, даже при температуре абсолютного нуля перейти в идеальное состояние, то есть достичь превращения в нуль остаточной энтропии системы. [c.175] Очевидно, в системе с наибольшим количеством дефектов степень разупорядоченности структуры будет более высокой. В низкотемпературной области такой беспорядок можно устранить, изменяя скорость охлаждения системы, учитывая ее обратимость. При повышенных температурах в условиях необратимых термических превращений в нефтяных дисперсных системах может наблюдаться неустранимый беспорядок. [c.176] Взаимодействие двух соседних структурных образований в углеводородных системах неоднородного состава может происходить по связям между их центральными или периферийными областями. Первый случай в большей степени связан с эффектами кристаллизации в низкотемпературной области. Взаимопроникновение элементов периферийных областей при этом происходит на физическом уровне и сопровождается процессами окклюдирования отдельных частиц или их иммобилизации в межчастичном пространстве. Второй случай, в основном проявляется при химическом взаимодействии элементов системы, когда взаимодействуют близлежащие частицы с образованием принципиально новых, до определенного предела температур обратимых, а затем необратимых структурных элементов. [c.176] Вернуться к основной статье