Современная теория фазовых переходов

Фазовые переходы и связанные с ними критические явления являют собой яркие примеры единства и универсальности законов природы. Современная теория фазовых переходов является не только достоянием физики конденсированного состояния, Методы теории фазовых переходов все чаще применяются в различных областях естествознания, технических и даже в гуманитарных науках. Объединяют явления адгезии и фазовых переходов межфазные процессы массопереноса и межфазные взаимодействия. Особо велико значение теории фазовых переходов и адгезии для технологии получения композиционных и полимерных материалов с заданными свойствами. К сожалению, в большинстве образовательных и специальных курсов по физики и химии полимеров, а также теоретических основ технологии композиционных материа юв, волокон и полимеров, адгезии и фазовым переходам не уделяется должное внимание. Цель данного материала ознакомить учащихся и специалистов с основами теории. Поэтому в разделах 1 и 3 приведен обзор современных теорий. В части 2 и 4 приведены результаты, полученные авторами. [c.4]

СОВРЕМЕННАЯ ТЕОРИЯ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ [c.20]

Указанными достоинствами в полной мере обладает и новая книга де Жена. Она посвящена физике полимеров - области ауки, особенно бурно развивающейся в последние годы. Одна из важнейших причин (и один из важнейших результатов) этого развития - открытие и осознание глубокой аналогии между свойствами полимерных систем, с одной стороны, и систем, флуктуирующих вблизи точек фазовых переходов второго рода или критических точек, - с другой [3, 4]. В основе современной теории фазовых переходов лежит подход, базирующийся на так называемой гипотезе скейлинга, или масштабной инвариантности [5, 6]. Этот же подход удалось применить и к задачам физики полимеров. Отсюда название предлагаемой книги - "Идеи скейлинга в физике полимеров". [c.5]

Наглядным примером может служить построенная Ландау теория фазовых переходов. Несколько вводных страниц его статьи 1937-го года, общепризнанно сыгравшей фундаментальную роль в понимании фазовых переходов и критических явлений, посвящены физической стороне вопроса. По существу, автор вводит, но не называет важнейшую характеристику фазовых переходов — величину, потом получившую наименование параметр порядка. Без параметра порядка не обходится ни одна работа о фазовых переходах. Вводный раздел статьи завершается словами Таким образом, начало разложения [термодинамического потенциала] можно записать следующим образом... Ландау даже не упоминает, что принятое разложение предполагает аналитичность термодинамического потенциала как функции параметра порядка. В дальнейшем выяснилось, что именно это неупомянутое предположение не всегда справедливо внимание теоретиков было привлечено к тем случаям, когда теория расходится с экспериментом. Последнее и способствовало построению современной теории фазовых переходов. [c.11]

На современном уровне знаний теория растворимости не имеет на своем вооружении метода расчета фазовых переходов и расчета перераспределения компонентов между фазами даже для отдельных конкретных систем, таких, как пропан — углево- [c.212]

Излагаются основные понятия современной теории адгезии и фазовых переходов. Предложена модель адгезии на межфазной границе раствор полимера - субстрат , как расширение двумерного поверхностного газа в поле межмолекулярных сил субстрата. Показаны особенности фазовых переходов и адгезии в полимерных смесях. Изложены результаты экспериментов по изучению влияния хаоса компонентного состава на характеристики фазовых переходов в многокомпонентных высокомолекулярных системах. Установлено, что концентрационный хаос искажает критические константы фазовых переходов, определяемые из классов универсальности. Обнаружен эффект пространственно-временного совмещения фазовых переходов в многокомпонентных высокомолекулярных системах с концентрационным хаосом. Учебное пособие предназначается для студентов и аспирантов химических, химико-технологических и инженерных специальностей вузов и может быть рекомендовано специалистам в области технологии, физики и химии полимеров, композиционных материалов, текстильной промышленности и нефтехимии. [c.2]

Из приведенного соотношения следует, что скорость диффузии обратно пропорциональна размерам диффундирующих частиц, возрастает с повышением температуры и уменьшается с повышением вязкости растворителя или дисперсионной среды. Отсюда следует, что, зная коэффициент диффузии, можно определить размеры диффундирующих частиц. Рассмотренное уравнение может сыграть решающую роль для достижения достоверного уровня оценки размеров структурных образований в нефтяных системах при осуществлении связанных с ними технологических процессов. На современном этапе развития теории регулирования фазовых переходов в нефтяных системах, основанной на знании и регулировании размеров структурных образований, указанное предположение может иметь принципиальное значение. [c.20]

V. Теория предполагает постоянство площади, приходящейся на молекулу в поверхностном слое и не учитывает возможных изменений агрегатного состояния поверхностного слоя. Таким образо.м, теория не включает фазовых переходов (изменяющих Л), к рассмотрению которых мы далее обратимся, отметив в заключение, что принципиальные основы теории БЭТ до настоящего времени сохраняют свое значение и она находит большое применение в современных работах и, в частности, для нахождения величины so. [c.148]

Не следует путать порядок, определяемый по критерию Эренфеста, и род фазовых переходов. Для переходов первого-рода (здесь род и порядок совпадают) характерно поглощение или выделение скрытой теплоты, скачкообразность (прерывность) изменения свойств по времени или по некоторой термодинамической переменной, гистерезис и т. п. Переходы же порядка выше первого развиваются постепенно, теплоемкость претерпевает сингулярность, а не разрыв, гигантские флуктуации новой фазы, увеличиваясь по мере приближения к точке-перехода, постепенно заполняют объем. Поэтому современные теории трактуют все переходы порядка выше первого как переходы второго рода, или непрерывные (подробней см. в [11, 12]). [c.23]

Как уже указывалось выше, в свете современных представлений о свойствах адсорбционной фазы нельзя требовать, чтобы в случае наличия фазовых переходов в адсорбционном слое одно уравнение изотермы описывало достаточно широкий интервал равновесных давлений. Поэтому сам по себе тот факт, что уравнение (38) удовлетворительно описывает экспериментальные изотермы адсорбции лишь в сравнительно узких границах, еще не может служить возражением против теории полимолекулярной адсорбции. Однако в физической картине, лежащей в основе теории, по существу нет места представлениям о фазовых переходах в адсорбционном слое, так как предположение о независимости теплоты адсорбции в первом слое от количества адсорбированного вещества эквивалентно допущению об отсутствии взаимодействия между адсорбированными молекулами. [c.688]

Предлагаемая читателю книга излагает основные направления развития теории Ландау и дает современное состояние феноменологической трактовки фазовых переходов в кристаллах и рабочих методов теории. [c.17]

Сборник содержит в основном обзоры по структуре, росту п свойствам кристаллов. Публикуемые материалы отражают современное состояние исследований в области теории симметрии, структуры жидких кристаллов, механизмов зарождения и роста кристаллов, образования дефектов ири кристаллизации. Приводятся методы и результаты изучения реальной структуры кристаллов и ее связи с оптическими, механическими, электрическими и магнитными свойствами. Специальный раздел посвящен фазовым переходам, оптическим, магнитооптическим, фото- и сегнетоэлектрическим явлениям в кристаллах. [c.4]

Замечательной чертой такого поведения является его универсальность. В области универсальности вблизи порога гелеобразования средние молекулярные веса и размеры макромолекул, доля гель-фракции и некоторые другие величины зависят степенным образом от близости р — р конверсии р к ее критическому значению р. Показатели степени в этих зависимостях называются критическими индексамшу. Согласно современной теории фазовых переходов [85, 86], они определяются лишь размерностью пространства и симметрией модели, которая характеризует принадлежность модели к тому или иному классу универсальности. [c.179]

К особому классу относятся модели на решетке Бете, обладающей тем свойством, что все ее подграфы являются деревьями (см. рис. 1.24). Интерес к таким моделям связан с тем, что они допускают точные решения рассматриваемых задач. Получающиеся при этом значения критических индексов совпадают с теми, которые находятся в рамках известного приближения среднего (самосогласованного) поля при континуальном рассмотрении полимерных систем. Решетка Бете является особой в том смысле, что она не может быть помещена в пространство любой конечной размерности d и поэтому как бы соответствует бесконечному пространству. Действительно, порог гелеобразования на гиперрешетках (которые устроены так же, как квадратная d = 2, кубическая d = 3, но только помещены в пространство с большим числом измерений) монотонно возрастает при увеличении ив пределе d- °о асимптотически приближается к значению, отвечающему решетке Бете. В современной теории фазовых переходов рассматриваются не только целые значения a > 3, но также широко используется концепция непрерывной размерности пространства. Установлено, что критические индексы, вычисленные для решетки Бете, являются точными в пространстве размерности d> d . [c.179]

Современные теории фазовых переходов рассматривают равновесие между исходной и новой фазами, предполагая, что фазовый переход достиг полного своего развития, что поверхность разрыва М6ЯКДУ ними во всех случаях является плоской. [c.4]

Книга посвящена систематическому изложению современной теории фазовых переходов. В ней изложены теоретические представления, необходимые для описания взаимодействующих критических флуктуаций (гипотеза подобия, алгебра флуктуирующих величин, конформная инвариантность, ренормгрушха). Теория применяется для описания конкретных явлений. Проводится сопоставление с экспериментом. Особое внимание уделено системам с непрерывной группой симметрии (сверхтекучая жидкость, гейзенберговский магнетик), свойства которых при всех температурах ниже точки перехода определяются сильными гидродинамическими флуктуациями. Книга содержит много оригинальных результатов. Большинство вопросов, затронутых в книге, никогда не излагалось в систематической форме. [c.2]

Свободная энергия в форме (412) широко применяется в современной теории фазовых переходов и называется часто гамильтонианом Гинзбурга — Ландау и даже Гинзбурга — Ландау — Видсона. В связи с этим мы хотим отметить, что эта форма сво- бодной энергии была впервые предложена Л. Д. Ландау в 1937 г. [20]. [c.32]

Таким образом, в предлагаемой книге объединены и достаточно подробно изложены обе главные компоненты современной теории фазовых переходов — теория симметрии и теория флуктуаций. Авторы стремились при этом показать, как высккзанная Ландау основбполагающая идея об универсальном характере фазовых переходов второго рода, определяемом симметрией, возродилась во флуктуавдонной теории в виде универсальности критических индексов, которые зависят только от числа компонент параметра порядка, т.е. в конечном счете опять-таки от симметрии. [c.8]

Лит Фишер М, Природа 1фитического состояния, пер с англ, М, 1986, МаШ. Современная теория критических явлений, пер с а1ггл, М. 1980, ПаташинскийАЗ. Покровский В Л, Флуктуационная теория фазовых переходов, 2 изд, М, 1982, Анисимов М Д., Критические явления в жидкое тях и жидких фисталлах, М. 1987 М А Анисимов [c.541]

Z книге известного французского физика впервые в мировой литературе дан монографический обзор физики полимеров как нового направления теоретической физики9 основанного на глубокой аналогии между статистической теорией полимеров и современной флуктуационной теорией фазовых переходов и критических явлений. Обсуждены идейные основы ряда теоретических методов в статистической физике полимеров [c.4]

Результаты такой теоретической обработки давали пока качественное или лишь в отдельных случаях случайное полуколичественное согласие с экспериментальными данными для нескольких, в основном неорганических, кристаллов. В настоящее время нет перспектив на то, что развитые до сих пор методы смогут дать больше чем основу для качественного понимания переходов в органических твердых веществах. Как будет сказано в последующих разделах, частичная интерпретация переходов в некоторых молекулярных кристаллах может быть дана с позиций концепции порядка — беспорядка, но общее отсутствие необходимой информации о структуре делает обычно такую интерпретацию только предположительной. Современное состояние теории фазовых переходов подробно рассмотрел недавно й своем обзоре Домб [155]. [c.72]

Последние 15 лет характеризуются мощным всплеском исследований по теории релаксационных или более щироко - кинетических -свойств полимеров, в которых можно вьщелнть несколько основных направлений. Обращение к теоретической физике полимеров ряда ведущих физиков-теоретиков из неполимерной общей теоретической физики (Лифшиц, Эдвардс, Де Жен и др.) привело к тому, что в статистическую физику и в физическую кинетику полимеров вошли физические и математические представления и методы, разрабатываемые в современной теоретической физике применительно к неполимерным кооперативным системам, в том числе методы флуктуационной теории фазовых переходов П рода, методы теории поля. [c.9]

В теории фазовых переходов в последнее время широко применяются современные математические методы исследования. Ряд этих методов отражен в книге. В основе лежит формализм, позволяющий изучать непосредственно бесконечные системы статистической механики в пространстве или на решетке. Последовательное применение этого формализма дает возможность строить фазовые диаграммы решетчатых систем при низких температурах (вторая глава), исследовать отсутствие или наличие спонтанного нарушения непрерывной симметрии (третья глава). В четвертой, последней, главе развивается математический подход к методу репормгруппы Вильсона — Каданова — Фишера. [c.2]

Пожалуй, наиболее эффективны симметрийные аспекты теории Ландау при анализе фазовых переходов в кристаллах, поскольку соответству1оищй математический аппарат симметрии - представление пространственных групп кристаллов — очень хорошо разработан. Часто конкретные фазовые переходы в кристаллах требуют изощренного симметрийного анализа, поэтому метод Ландау на протяжении 10—15 лет непрерывно совершенствовался и развивался. Общий обзор различных направлений развития теории Ландау за последние два десятилетия сделан в конце 1. Целью настоящей книги является изложение современного состояния теории фазовых переходов Ландау применительно к кристаллам. При этом не имеет принципиального значения физическая природа самого фазового перехода, поскольку различные переходы — структурные, магнитные, сегнетоэлектри-ческие и т.п. - описываются в единой схеме на основе одного и того же аппарата теории представлений пространственных групп. [c.7]

В работе изложены теоретические основы, необходимые для понимания и расчета процессов массовой кристаллизации в различных кристаллизаторах, выведены уравнения движения н тер.модина.мики гетерогенных сред, в которых происходит Гфоцесс массовой кристаллизации. Получены замкнутые системы уравнений для полидисперсиых смесей с учетом фазовых переходов (кристаллизация, растворение), относительного движения фаз, хаотического движения и столкновений частиц. Определены движущие силы массопереноса в процессе кристаллизации. Описаны имеющиеся в современной литературе решения задач о тепломассообмене около частиц, теории за-родышеобразования и роста кристаллов. Получено математическое описание процесса массовой кристаллизации и как частные случаи — математические модели кристаллизаторов различных типов. Рассмотрены задачи ои-тимизации промышленных кристаллизационных установок. [c.2]

Характерно, что в современных теориях происхождения жизни вновь выплыло подобие модных когда-то осмотических клеток сейчас их называют протоклетками, полагают, что они отделены от питательной среды мембранной оболочкой и содержат все необходимые ингредиенты — нуклеотиды, полипептиды, липиды и полисахариды или их различные комбинации. Можно —и пора — поставить вопрос так какие суперпозиции различных фазовых, агрегатных и релаксационных состояний полимеров, внутри которых (состояний) возможны разнообразные переходы — и при учете особых свойств полимеров, лишь часть которых отражена в книге [268] —неживая система пре- вратится в живую — и обязательно ли для подобного рода опытов пользоваться естественным сырьем Примерно таким вопросом заканчивался очерк [5] и сейчас, когда физика полимеров сделала гигантский скачок вперед (точнее, она сейчас находится в состоянии этого скачка), а многие проблемы и перспективы прояснились, уместно вновь задать этот вопрос. [c.401]

Когда говорят о фазовых (или квазифазовых) переходах в биополимерах, то подразумевают переходы от спиралевидной структуры к клубкообразной и наоборот. Подробное изложение современной теории переходов клубок — спираль содержится в гл. 9, 10 и И цитированной монографии Бирштейн и Птицына [15]. Отсылая читателя за подробным изложением вопроса и библиографией к упомянутым главам, сделаем лишь несколько замечаний. [c.102]

В. В. Серпинский. Доклад В. И. Шимулиса, В. М. Грязнова и А. В. Вернова посвящен одной из самых центральных, самых актуальных проблем в современной теории адсорбции—проблеме состояния адсорбата. Сделанный ими обзор несомненно привлечет внимание и вызовет к жизни новые исследования. Я думаю, однако, что авторы напрасно так подчеркивают двумерный характер этой проблемы. Не меньший интерес вызывает и трехг керный аспект проблемы, связанный с изучением (не только методами численного эксперимента) состояния и фазовых переходов вещества, адсорбированного в микропорах твердого тела. В нашей лаборатории имеется существенный задел в этом направлении. Экспериментальная техника в трехмерном случае проще вследствие много больших величин удельной адсорбции, но зато требует измерения адсорбции при очень низких температурах. [c.30]

Отечественная школа исследователей явилась основоположником современного физико-химического анализа. Н. С. Курнаков, Г. Г. Уразов 1г их сотрудники заложили основы химии фазовых переходов, играющей столь большую роль в современной теории структур. [c.22]

Нужно сказать, что на основе групповых разложений и диаграммного метода за последние 10 лет были достигнуты значительные успехи в развитии классической теории плотных газов и невырожденного электронного газа. Так, в работах [31, 33] на основе подробного анализа диаграмм, встречающихся нри групповом разложении двухчастичной корреляционной функции, для последней, без предположения о слабости взаимодействия, было построено замкнутое интегральное уравнение. Правда, это уравнение весьма сложно но структуре и для его решения необходимо разрабатывать численные методы. Такие расчеты для упрощенных вариантов указанного выше уравнения были проделаны для обычных газов с различными потенциалами взаимодействия [34], а также для электронного газа [35]. В работе [36] вычислена критическая точка и кривая фазовых переходов для аргона. При этом получилось удивительное совпадение вычисленного значения критической температуры 150, 66° К с экспери-д[ентальным значением 150 +0,5° К. Существует несколько другой подход к идее использования диаграммного метода, основанный на современной теории возмущений. Разлагая статистическую сумму в ряд теории возмущений, можно каждому члену его сопоставить определенные диаграммы, классифицировать их и путем последующего суммирования получить выражения для термодинамических величин [37, 38]. Помимо указанных методов изучения систем взаимодействующих частиц, существуют и другие, в частности метод функциональных разложений, предложенный Гуриковым [39] и позже Верлетом [40]. Здесь были получены результаты, совпадающие с результатами Меерона [31] и др. [c.237]

Обзор М. Фишера, представляющий собой естественное продолжение монографии того же автора [11], содержит весьма современное, доведенное до 1971 г., изложение вопросов, связанных с появлением сингулярностей в точке фазового перехода. Все рассмотрение ведется на основе теории масштабных преобразований, причем сначала излагается сама теория в ее наиболее современном варианте ( параметрический скэйлинг ), а затем дается приложение скэйлинга к капельной модели жидкости и к анализу влияния конечных размеров на фазовые переходы в реальных веществах. М. Фишер обращает особое внимание на те ограничения теории масштабных преобразований, которые могут привести к противоречию с экспериментом (чисто степеннйе законы для термодинамических величин, полная симметрия критических индексов для Т > и Т-< Т ), и исследует возможности преодоления этих ограничений. В обзоре содержится много результатов, принадлежащих автору и ранее не опубликованных по всему тексту разбросаны его тонкие замечания. [c.15]

После общего изложения основ современной теории критических явлений мы рассмотрим детально роль взаимодетствия флуктуаций в описании фазовых переходов в сильно анизотропных системах и обобщим в первую очередь эффекты этого взаимодетствия, связанные с их симметрией. [c.217]

В книге изложены основы фнзикохимии полимеров — современные представления о фазовых и физических состояниях полимеров и фазо-, вых переходах, о надмолекулярной структуре полимеров и методах ее исследования, о механических, реологических и электрических свойствах полимеров. Большое внимание уделено теории растворов полимеров. Отдельные главы посвящены пластификации, смесям полимеров, проницаемости, методам опред ения молекулярных масс, размеров и гибкости макромолекул. Учебное пособие переработано в соответствии с новой программой курса (2-е издание вышло в 1968 г.). [c.2]

Дан критический анализ современных теоретических представлений о зарождении и росте кристаллов в твердой фазе. В противоположность классической теории зарождения и роста, основанной па рассмотрении индивидуальных переходов атомов между фазами, развивается полево " подход к описанию эволюции двухфазной системы матрица исходной фазы—кристалл новой фазы. Межфазная граница при этом трактуется как переходная область, эффективная ширина и энергия которой определяют кинетику зарождения и роста. Обсуждается влияние упругого взаимодействия фаз на кинетику превращения и результирующие структурные состояния. Показано, что упругое взаимодействие между контактирующими фазами обусловливает возникновение внутренней доменной структуры кристаллов, образующихся в твердой фазе, и группирование кристаллов в упорядоченные ансамбли. Рассматривается влияние пластической релаксации на кинетику зарождения и роста при фазовых превращениях в твердом состоянии. [c.406]