ТЕРМОДИНАМИКА И СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА ПОЛИМЕРОВ

Особенность статистической физики полимеров — практическая неизбежность суперпозиции статистики (и термодинамики) больших и Малых.систем. Иногда — при анализе фазовых преврашений — эта суперпозиция выступает явным образом В других случаях, в рамках конкретного эксперимента или подхода, она может оказаться скрытой, но ее легко проявить , используя описанные в гл. II принципы воздействия на систему разных скоростей или частот при этом будут включаться релаксаторы различной п )ироды и связанные с ними разные уровни структурной организации. [c.123]

Книга является пособием для изучения курсов по механике, физике и физической химии полимеров. В ней отражены наиболее важные разделы науки о полимерах их молекулярное строение, физические состояния, полиморфные и фазовые превращения, механические, электрические, оптические и теплофизические свойства. Детально рассмотрены вопросы статистической физики полимеров, термодинамики полимерных сеток, особенности ориентированного состояния полимеров, релаксационные явления и др, [c.2]

ТЕРМОДИНАМИКА И СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА ПОЛИМЕРОВ [c.112]

Современная физика полимеров представляет собой довольно своеобразное сочетание основных представлений, идей и методов молекулярной физики, термодинамики, статистической физики и физики твердого тела. Именно этим обусловлены известные трудности, связанные с созданием любой монографии, посвященной физике полимеров. [c.7]

Во-первых, ири низких температурах можно описать физические свойства как кристаллических, так и аморфных полимеров, находящихся в стеклообразном состоянии, используя идеи и представления современной физики твердого тела. Во-вторых, поведение полимеров, находящихся в высокоэластическом состоянии, может быть описано в рамках представлений статистической физики и термодинамики. Хронологически раньше была разработана статистическая физика полимеров, находящихся в высокоэластическом состоянии, которая позволила объяснить наиболее важную и специфическую особенность полимеров — способность испытывать большие обратимые деформации. Это оказалось возможным сделать в силу того, что у разных по химическому строению полимеров оказалась одна общая черта — в высокоэластическом состоянии у всех полимеров существует внутреннее вращение. Следует заметить, что использование основных представлений и математического аппарата статистической физики для описания поведения полимеров, находящихся в высокоэластическом состоянии, возможно в первую очередь благодаря тому, что полимерные молекулы состоят из очень большого числа одинаковых повторяющихся звеньев и еще большего числа атомов. [c.17]

Для химических и химико-технологических специальностей вузов имеются учебные пособия с выраженным физико-химическим уклоном [1—5]. Однако в них не учитываются фундаментальные принципы статистической физики, физической кинетики и частично термодинамики ( обычной , а не химической или технической ), а также не используются математические методы физики, что привело к разнобою и нечеткости при описании структуры и свойств полимеров в конденсированном состоянии. Непосредственным источником нечеткости, касающейся представлений о структуре полимеров, особенно некристаллических, является игнорирование такого определяющего кинетического параметра, как подвижность (тепловое движение) ее элементов на разных уровнях структурной организации. [c.5]

Наряду с химией и физико-химией полимеров в последние два десятилетия постепенно начала развиваться и физика полимеров, для которой характерно применение идей и методов физики твердого тела, статистической и молекулярной физики, термодинамики и физики жидкого состояния для исследования структуры и свойств полимеров. С другой стороны, физика полимеров, включая и механику полимеров, имеет отличные от других разделов физики черты. [c.8]

Наша книга не претендует на охват всех разделов физики н механики полимеров. В трех ее частях представлены наиболее важные сведения о строении и свойствах полимеров. В первой рассмотрены строение, физические состояния, кристаллизация и стеклование как основные фазовые и релаксационные переходы, статистическая и молекулярная физика макромолекул и полимерных сеток, а также некоторые вопросы термодинамики механических свойств полимеров. Во второй рассмотрены механические, электрические, магнитные и оптические свойства, относящиеся к релаксационным явлениям в полимерах. В третьей представлены важнейшие тепловые и механические свойства, связанные с прочностью и разрушением, а также с трением и износом полимеров. [c.8]

Физика и механика полимеров широко использует идеи и методы физики твердого тела, физики жидкого состояния, термодинамики и статистической физики. Так, например, и физику твердого тела, и физику полимеров интересует связь между физическими свойствами и строением веществ. Любые твердые тела, в том числе и полимеры, представляют собой сложные системы, из которых можно выделить ряд важнейших подсистем (решетка, атомы с соответствующими электрическими квадрупольными и магнитными моментами ядер, электроны и ядра с соответствующими спинами, фононы, атомные группы, сегменты, макромолекулы и др.). Хотя указанные подсистемы связаны между собой, различные силовые поля (механические, электрические и магнитные) воздействуют на них не одинаково. Этим определяется эффективность изучения взаимосвязи строения и физических свойств различных твердых тел методами электронного парамагнитного и ядерного магнитного резонансов (ЭПР и ЯМР), диэлектрическими и ультразвуковыми методами. [c.9]

Приводятся сведения о строении и физических свойствах макромолекул и структуре полимеров, термодинамике последних и их растворов, статистической физике макромолекул и полимерных сеток, релаксационных явлениях (механическая, электрическая и магнитная релаксация). Рассматриваются такие состояния полимера, как высокоэластическое, ориентированное и жидкокристаллическое. Отличительная особенность книги — математическое описание теории процессов и явлений, свойственных полимерным системам. [c.2]

Физика полимеров (как и другие разделы науки Физика ) включает такие разделы, как термодинамика, кинетика, статистическая физика, электродинамика и т. п. Иными словами, задачи ее выходят далеко за пределы механики или материаловедения. [c.5]

Статистическая теория растворов полимеров придает столь важному для физико-химии растворов полимеров понятию качество растворителя количественный и достаточно прозрачный физический смысл. Количественное описание качества растворителя введено в теорию П. Флори [29]. Несмотря на ряд упрощающих положений, теория Флори качественно правильно описывает свойства растворов полимеров и является базой для усовершенствования теории. Приводимое ниже изложение основ этой теории чередуется с разъяснениями некоторых необходимых для понимания теории соотношений термодинамики и статистической физики растворов [16, 19]. [c.738]

Как-то по другому поводу автор этого предисловия заметил, что книги по физике полимеров — безотносительно к тому, какому конкретному разделу физики они посвящены,—должны писать физики. Авторы настоящей книги — физики, и по образованию и по манере мышления. Это существенно, ибо, хотя многое из того, о чем вскользь было упомянуто выше, фигурирует лишь меж строк, авторы подходят к проблемам надмолекулярной организации полимеров именно с позиций молекулярной физики, а соответствующие структурно-механические корреляции трактуют в терминах физики твердого тела, но с учетом специфики взаимодействия малых и больших систем. Этим автоматически обеспечивается учет так называемой специфики строения полимеров , о которой говорят и пишут очень много, но со времен классических работ П. П. Кобеко, А. П. Александрова и Я. И. Френкеля у нас в стране и В. Куна, Марка, Джемса и Гута за рубежом не пытаются сформулировать на привычном языке статистической термодинамики и физической кинетики. [c.4]

Физико-химические свойства растворов высокомолекулярных соединений во многом отличны от свойств растворов низкомолекулярных веществ, и это предопределяет специфику хроматографии полимеров вообще и ГПХ в частности. Раствор полимера представляет собой как бы двойной статистический ансамбль. С, одной стороны, это ансамбль макромолекул, которые являются его структурными единицами. С другой — каждая макромолекула представляет собой статистический ансамбль элементарных сегментов. Каждый из этих ансамблей подчиняется законам термодинамики и статистической физики со всеми вытекающими отсюда последствиями. Например, понятия термодинамических потенциалов, свободной энергии, энтропии и т. п. могут применяться в качестве характеристик состояния и всего раствора полимера, и отдельных его макромолекул. Изменения состояния макромолекул и раствора в целом взаимосвязаны. В хроматографии полимеров это приводит к закономерностям, не наблюдавшимся при хроматографическом анализе низкомолекулярных веществ [70-72]. [c.114]

Общие теоретические принципы кристаллизации полимеров подчиняются фундаментальным положениям термодинамики и статистической физики, учитывающим величину поверхностной энергии граней при росте кристалла. Снижение скорости роста кристаллов с помощью поверхностно-активных веществ (ПАВ) обусловливает мелкозернистую структуру как кристаллических полимеров [61—63], так и металлических [№, 65] и силикатных [66] материалов, отражая общность закономерностей адсорбции. [c.19]

Таким образом, природа растворов полимеров, так же как и специфические механические свойства полимеров в блоке, тесно связана с гибкостью макромолекул. В основе теории растворов полимеров лежит статистическая физика полимерных цепей. В этой книге мы не будем рассматривать статистическую термодинамику растворов полимеров, достаточно подробно изложенную в цитированной монографической литературе. [c.28]

Пространственное строение и другие свойства синтетических полимеров в растворе отвечают состоянию статистического клубка и описываются усредненными параметрами. Молекулярная поворотно-изомерная теория синтетических полимеров, являющаяся составной частью статистической физики, была разработана в 1950-е годы М.В. Волькенштейном [47] и позднее развита Т.М. Бирштейном и О.Б. Птицыным [48] и П. Флори [49]. Основы теории фазовых переходов полимеров были заложены в 1968 г. И.М. Лифшицем [50]. Хотя белки являются полимерами и их пространственное строение также определяется поворотной изомерией, тем не менее механизм структурной организации и особенности нативных конформаций белковых молекул не могут быть рассмотрены в рамках отмеченных теорий, базирующихся на равновесной термодинамике и конфигурационной статистике полимерных цепей. [c.101]

Теплоемкость идеальных газов и кристаллов может быть вычислена методами статистической термодинамики и квантовой физики. Для жидкостей, особенно для полярных и с несферическими частицами, этого сделать нельзя. Поэтому не существует теоретических уравнений, описывающих теплоемкость аморфных и кристаллических полимеров и их расплавов. [c.127]

Для эволюции физики макромолекул важнейшим этапом было создание Марком и Куном (1928) кинетической теории, или статистической механики изолированной макромолекулы и Хаггинсом и Флори статистической термодинамики растворов полимеров. После выхода в свет их основополагающих работ стала ясна роль внутримолекулярного теплового движения в цепной молекуле и окончательно восторжествовал взгляд на макромолекулу как на статистически неупорядоченный клубок. Предшествующие исследователи придерживались самых фантастических взглядов на строение макромолекул. Так, Штаудингер представлял их себе в виде вытянутых жестких палочек. [c.20]

Отечественная или переводная литература пЬ физике полимеров носит скорее монографический характер. Исключение составляют книги Бреслера и Ерусалимского Физика и химия макромолекул [1] и недавно вышедшая Структура и механические свойства полимеров Гуля и Кулезнева [2]. Но первая из книг, как явствует из ее названия, посвящена макромолекулам, вторая предназначена для студентов не физиков (можно было бы назвать и ряд других пособий с выраженным — в силу особенностей эволюции физики и химии полимеров — технологическим уклоном). Написанной физиками книги, где трактовались бы основные свойства полимеров в массе, их статистическая механика, термодинамика и физическая кинетика — вообще нет, а в ряде компилятивных курсов проблемы физической кинетики, термодинамики и статистической механики полимеров (которые необходимо рассматривать в связи со структурной механикой) были донельзя искажены. [c.3]

Возвращаясь к тому, что же такое физика полимеров и принимая, что полимерное состояние как форма конденсации вещества имеет такое же право на существование, как твердое состояние, металлическое состояние, плазма и т. п., мы можем определить обычные разделы физики и применительно к полимерам— это механика, молекулярная физика, электродинамика, физическая кинетика, статистическая механика, оптика, термодинамика и т. д. Однако в системе этой привычной классификации физическая кинетика приобретает главенствующую роль, потому что на разных уровнях структурной организации полимеров процессы одинаковой природы протекают с разными скоростями, а, как следствие этого, конечное состояние полимерной системы в целом не является однозначной функцией температуры, давления, напряженности электрического или магнитного поля и т. п., но зависит и от времени, в течение которого эти действующие факторы х) изменились на величину Дх. При одних и тех же Дд , но разных dxldt конечные Состояния системы могут кардинально различаться, что в общем виде отражено в соотношениях типа (3) и (4). [c.15]

Сущность высокоэластического состояния полимеров рассматривалась с позиций молекулярно-кинетической теории и термодинамики. Молекулярно-кинетический подход, основанный на законах статистической физики, позволяет наиболее полно объяснить взаимосвязь между макроскопическими, термодинамическими величинами и поведением молекул полимера. Изучение высокоэластического состояния связывалось первоначально с наличием разнообразных типов движения гибких нитеобраз- [c.74]

К началу 40-х годов представление о растворах полимеров как лиофильных коллоидах было окончательно отвергнуто. Это была большая победа, достигнутая в результате применения современных методов физического эксперимента и современных идей статистической физики и термодинамики к макромолекулам. Существенную роль в этом сыграли работы Каргина, Роговина, Папкова и Тагер [3], в результате которых было получено доказательство полной термодинамической обратимости и устойчивости растворов полимеров и тем самым окончательно установлено молекулярное, а не коллоидное (мицеллярное) строение этих растворов. [c.17]

Важнейшей особенностью полимерных веществ является существенная зависимость их поведения от времени. Благодаря относительно малой подвижности больших цепных молекул времена релаксации, с которыми приходится встречаться в физике полимеров, весьма велики. Иными словами, в больнинстве экспериментов мы имеем дело с неравновесными, кинетическими свойствами полимера. Такие свойства не могут быть непосредственно истолкованы в рамках статистической термодинамики, относящейся к равновесным состояниям. В этой книге вопросы кинетики почти не затрагиваются. Очевидно, что при экспериментальной проверке положений статистической физики полимерных цепей необходимо убедиться в том, что мы имеем дело с равновесным, а не релаксационным поведением полимера. [c.8]

Значительные усилия были направлены также на то, чтобы на основе физико-химической теории объяснить температурную и концентрационную зависимости коэффициентов диффузии и растворимости. Коэффициент диффузии по существу является константой скорости и может быть интерпретирован в рамках химической кинетики и термодинамики необратимых процессов. Диффузию можно также связать с другими типами скоростных процессов, такими, как диэлектрическая релаксация ияи вязкий поток. Растворимость — это равновесная характеристика системы пенетрант - полимер, которая поддается термодинамическому и статистическому анализам. Некоторые из этих идей оказывались ценными, при условии что был известен механизм переноса газа и пара в мембрану и через нее /10-12/. Инженеры, специализ1фующиеся в области разработки процессов переноса, пока не могут основьшаться ка прогнозах зткх теорий. [c.323]

Цель, которую я преследую в данном обзоре — рассмотреть с точки зрения физика и систематизировать те крайне различные явления, которые понимаются под кристаллизацией. В частности, в нем предпринята попытка провести физическую канву, позволяющую разобраться в механизмах этих явлений. Эта канва основывается на применении статистической механики, термодинамики, кинетической теории и особенно теории переноса к исследованию кристаллизации. При составлении обзора предпочтение отдавалось тем работам, в которых содержатся экспериментальные или расчетные количественные опенки процессов, происходящих в четко определенных условиях. В обзоре не отражены многочисленные теоретические работы, содержащие столько произвольно заданных параметров, что их подбор позволяет добиться совпадения рассчитанных значений почти с любыми экспериментальными данными не нащло здесь отражения и множество описаний чисто качественных экспериментов и экспериментов, поставленных в неопределенных условиях. Методы и аппаратура для выращивания кристаллов в обзоре не затрагиваются. Не рассматриваются также исследования превращениЛ в твердой фазе и исследования кристаллизации полимеров, потому что они представляют собой две самостоятельные большие отрасли знаний. [c.361]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология