Флуктуации и диэлектрические свойства жидкостей

ФЛУКТУАЦИИ И ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИДКОСТЕЙ [84, 119, 120] [c.146]

Чтобы анизотропные флуктуации существенно повлияли на свойства жидкости и могли, следовательно, быть замеченными, достаточно изменить ориентацию лишь небольшого числа частиц. Например, если только одна из каждой 10 ООО полярных молекул жидкости ориентирована в некотором определенном направлении, а остальные распределены изотропно, то и в этом случае возникает электрический момент М, поле которого будет иметь напряженность, равную примерно 100 В/см. Для переориентации одной молекулы в среднем требуется время не менее 10 с. Неравенство (VII. 6) выполняется. Сведения о механизме процессов образования анизотропных флуктуаций были получены в основном с помощью диэлектрической радиоспектроскопии и рассеяния света. Анизотропные флуктуации могут возникать (или исчезать) в ходе следующих процессов. [c.149]

Жидкости характеризуются самопроизвольными отклонениями плотности и состава в отдельных микрообластях от их среднего значения по всему объему смеси — флуктуациями. Значение и частота флуктуаций нарастают при увеличении температуры. Флуктуации отражаются на физических свойствах жидкости ее диэлектрической постоянной, теплоемкости и др. В ряде случаев флуктуации настолько велики, что смесь обладает опалесценцией — видимым светорассеянием. Однако есть и смеси, в которых уровень флуктуаций концентрации понижен, например смесь формамид — вода. В настоящее время жидкие смеси все чаще применяют для выращивания кристаллов (например, смеси вода — пропи-ловый спирт, вода — глицерин). [c.14]

Выберем в качестве независимых переменных, полностью характеризующих свойства жидкости в состоянии термодинамического равновесия в отсутствие электрического поля, температуру Т и плотность р. Тогда диэлектрическая проницаемость е = е(7 , р), и флуктуация диэлектрической проницаемости после усреднения по всем направлениям имеет вид [c.95]

Экспериментальный коэффициент рассеяния на флуктуациях ориентации для эфира в 7 раз, метилового спирта в 4 раза й ацетона на 30% меньше теоретического. Отсюда, казалось бы, можно было прийти к выводу о существовании ближней упорядоченности в распределении ориентаций диполей молекул всех трех жидкостей. Но для эфира и ацетона такой вывод приводит к противоречию с другими фактами. Так, например, диэлектрические свойства ацетона и эфира указывают на хаотичность распределения ориентаций диполей. Поэтому можно полагать, что литературные данные о компонентах тензора поляризуемости эфира и ацетона, приведенные в табл. 14, неверны. Возможен следующий источник ошибок. Как известно, при вычислении компонент тензора поляризуемости в оптическом диапазоне частот по [c.112]

Если в приведенных выше соотношениях концентрацию ф заменить на плотность р и флуктуации концентрации Аф — на флуктуации плотности Ар, то эти соотношения в принципе, вероятно, могут быть применены при анализе диэлектрических свойств индивидуальных жидкостей в критической области жидкость — пар. [c.152]

V одно компонентной жидкости. В среднем жидкость изотропна, но если молекулы жидкости не имеют шаровой симметрии, так что о, то в ходе теплового движения в жидкости возникают случайные нарушения изотропных свойств, т. е. анизотропные флуктуации. Диэлектрическая проницаемость области, где возникает анизотропная флуктуация, представляет собой симметричный тензор второго ранга [c.227]

Указанные представления систематически развиваются Леви-чем, Догонадзе, Кузнецовым и сотр. и изложены в серии статей (см., например, [14, 15], а также в работе Овчинниковых [48]. Цель этих исследований — развитие теории, в которой все свойства полярной жидкости описываются комплексной диэлектрической проницаемостью е( , ш), определяющей характер распространения в среде поляризационных волн с длиной Я, и частотой о. Зависимость е от ш характеризует временные корреляции флуктуаций поляризации в жидкости, возникающих вследствие теплового дви- [c.66]

Среднее время т жизни флуктуаций концентрации в столь малых элементах объема, очевидно, должно зависеть от скорости диффузии. Оно не может быть меньше среднего времени, требующегося для перескока молекулы нз одного положения равновесия в другое. Экспериментальные данные показывают, что среднее время, проходящее между скачками молекулы из одного места в другое (соседнее), при Т = 300 К для низкомолекулярных жидкостей равно 10" — 10 с. Следовательно, даже для флуктуаций в объемах порядка 10 мл, т. е. микрофлуктуаций концентрации, условие (VII. 6) соблюдается. Следовательно, может наблюдаться заметное влияние микрофлуктуаций концентрации на термодинамические свойства вещества. Время, требующееся для поляризации низкомолекулярных маловязких жидкостей при наложении внешнего поля, обычно не превышает 10" с. Поэтому, когда раствор с развитыми флуктуациями концентрации находится в электрическом поле, его поляризация, а следовательно, и диэлектрическая проницаемость ведут себя так, как если бы раствор представлял собой обычную дисперсную систему с неоднородностями очень малых размеров. Диэлектрическая проницаемость такой системы уменьшается. Автором показано, что уменьшение диэлектрической проницаемости Де зависит от статистического среднего квадрата микрофлуктуаций концентрации [c.155]

Локальная диэлектрическая проницаемость каждого йз элементов объема колеблется вокруг некоторого среднего значения вл, одинакового для всех элементов объема раствора. Среднее значение локальной днэлектрической проницаемости бл — это диэлектрическая проницаемость раствора в состоянии равновесия при допущении, что в нем флуктуации отсутствуют, т. е. свойства раствора во всем объеме совпадают с их средними локальными значениями. Именно эти предположения и вводятся в теории статической диэлектрической проницаемости е,, Онзагера и теории деформационной диэлектрической проницаемости е =, приводящей к уравнению Клаузиуса—Мосотти. Поэтому уравнения Онзагера и Клаузиуса—Мосотти фактически дают возможность вычислить среднюю локальную диэлектрическую проницаемость жидкостей в статических и соответственно (если речь идет о полярных жидкостях) в высокочастотных полях, за областью поглощения, обусловленного ориентационной поляризацией молекул. [c.147]

Забегая несколько вперед, заметим, что наблюдаемые значения разностей —г в растворах, характеризующихся положительными отклонениями от идеальности, велики и, следовательно, (Аф) также приобретают относительно большие значени5Г. Это согласуется с утверждением, что (Аф) в таких растворах описывает мелкоструктурные флуктуации концентрации. До последнего времени исследования диэлектрических свойств концентрированных растворов в высокочастотном диапазоне почти не производились. Это объясняется не только трудностями эксперимента, но и затруднениями в теоретическом истолковании результатов измерений диэлектрической проницаемости е и диэлектрических потерь 82. Выше было показано, что вне области дисперсии электромагнитных волн отклонения диэлектрических свойств растворов от уравнений Онзагера и Клаузиуса — Мосотти могут быть вызваны влиянием флуктуаций концентрации. Естественно было предположить, что и при частотах электромагнитного поля, соответствующих области дисперсии электромагнитных волн, трудности теоретического истолкования наблюдаемых зависимостей 6) и б2 для растворов неассоциированных жидкостей могут быть преодолены или по крайней мере уменьшены, если будет выполнен учет влияния флуктуаций концентрации на б и б2 растворов. 1 еория этого вопроса изложена [37, 33, 162] (см. приложение Д). Если принять, что локальное время ре- [c.151]

Интересная особенность этих липофильных мицелл тесно связана с упомянутыми выше флуктуациями, определяемыкш диэлектрическими свойствами ядра мицеллы, а именно, с его солюбилизирующей способностью. Это явление неразрывно связано с существованием мицелл, т.е. с тенденцией молекул ПАВ накапливаться на поверхности раздела путем мицеллообразования. Возможность стабилизации этих мицелл солюбилизованными ионами (например, Н+, Li+, Na + и т.д.) и полярными жидкостями (вода, водные электролиты, глицерин и т.д.) интенсивно исследовалась как экспедиментально [16, 18-21], так и теоретически [22]. Явление солюбилизации явилось также предметом многих исследований, направленных на решение как фундаменгальных, так и технологических задач. Имеются примеры использования антистатических добавок в углеводородные топлива [10], и рассматриваются структуры и свойства так называемых микроэмульсий в неполярных средах [23, 24]. [c.212]

В 1955—1963 гг. М. И. Шахпаронов исследовал диэлектрические свойства индивидуальных жидкостей и растворов. Было показано, что необходимо различать локальные и макроскопические свойства молекулярных систем. При этом локальными значениями онойств называются такие значения, которые имела бы вся макроскопическая система, если бы ее состояние, т. е. плотность, среднее значение импульсов частиц и т. п., было то же, что и в рассматриваемом элементе объема в данный момент времени. Средние локальные и экспериментально найденные средние макроскопические значения диэлектрической проницаемости, потерь и ряда других свойств не совпадают друг с другом. В растворах, характеризующихся положительными отклонениями от закона Рауля, средние локальные значения диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь больше средних макроскопических. Различие между этими величинами вызвано влиянием мелкоструктурных флуктуаций концентрации, занимающих объем, радиус которого по порядку величины равен утроенному радиусу молекул. Теория и метод расчета мелкоструктурных флуктуаций концентраций были впервые развиты М. И. Шахпароновым. [c.189]