В якості об'єктів досліження обрано різні за своєю природою рідинні системи: подвійні розчини метанол-гексан, метанол-гептан, нітрометан-н-аміловий спирт і нітробензол-гексан та рідкий кристал пентилціанобіфеніл (5ЦБ) в ізотропній фазі. Встановлено, що в досліджуваних розчинах існують дві області акустичної релаксації, визначено їх особливості: низькочастотна релаксаційна область має флуктуаційну природу, тобто визначається процесами утворення та розпаду флуктуацій; високочастотна зумовлена міжмолекулярними процесами, які відбуваються в рідинній системі в результаті утворення та розриву зв'язків між молекулами. На основі даних частотної й температурної поведінки коефіцієнта поглинання звуку в низькочастотному діапазоні досліджено температурну та концентраційну залежність періодів релаксації подвійних рідинних систем, що пов'язана з періодами життя флуктуацій концентрацій поблизу КТ.

  Скачати повний текст

Визначено критерій застосовності термодинамічної теорії збурень на макроскопічному рівні в області високих тисків (малих ізотермічних стисливостей). Оцінено внесок сил притягання між молекулами під час дослідження термічного рівняння стану густих газів в області високих тисків та рокрито вирішальну роль сил відштовхування під час проведення розрахунків PVT-даних густого конденсованого середовища. Доведено, що відповідне модифіковане рівняння стану виявляє більш надійні екстраполяційні властивості, ніж статистично-обгрунтовані рівняння стану, одержані з урахуванням сил притягання. Встановлено, що параметр крутості потенціальної функції в межах широковідомих модельних форм міжмолекулярних потенціалів сил відштовхування є чутливим до температури в газах. У випадку щільних рідин обгрунтовано існування поправкової функції до цього параметра як логарифмічної залежності від тиску. Виявлено зростання значення параметра крутості потенціальної функції в межах модельного потенціалу "м'яких" сфер із збільшенням молекулярної маси для ряду інертних газів. Встановлено чутливість параметра крутості в межах модельної форми "м'які" сфери до неадитивних ефектів та виявлено стрибкоподібну зміну його значення за умов переходу від газоподібного до конденсованого стану досліджуваних речовин. Досліджено зв'язок параметрів модельного міжмолекулярного потенціалу "м'які" сфери з константами рівняння стану бінарної суміші густих газів. Відзначено чутливість параметра крутості потенціальної функції до концентрації бінарної суміші.

  Скачати повний текст

Одержано пояснення відомих емпіричних фактів теорії рідин (прямолінійний діаметр, Зено лінія, кубічна форма купола бінодалі) як наслідків наявності однозначної відповідності між флюїдними станами простої рідини і граткового газу. На цій основі одержано зв'язок термодинамічних потенціалів, координат критичних точок таких систем. Розроблено непертурбативну процедуру побудови канонічної форми ефективного гамільтоніана. Проаналізовано структуру провідних сингулярних доданків у діаметр густини й ентропії. На підставі врахування поляризаційних ефектів, обумовлених аномальними флуктуаціями густини, надано пояснення особливостей критичної поведінки рідких систем з кулонівською компонентою (розчини електролітів, іонні рідини). Пояснено факт аномально високої чутливості координат критичної точки розчинника у разі додавання електроліту. Запропоновано вирішення проблеми розміру Б'єрума для іонної пари.

  Скачати повний текст

Проведено експериментальні та теоретичні дослідження оптичних, термодинамічних і кінетичних властивостей просторово неоднорідних рідин у гравітаційному полі поблизу критичної точки (КТ). На основі лінійної моделі параметричного рівняння стану одержано рівняння стану неоднорідної речовини у гравітаційному полі уздовж лінії екстремумів стисливості. Визначено величину висотної асиметрії хімічного потенціалу неоднорідної речовини поблизу КТ. Встановлено, що кінетика встановлення рівноваги у неоднорідній рідині в гравітаційному полі характеризується у разі наближення до критичної точки зменшенням часів релаксації густини, градієнта густини та середньої швидкості руху центра маси.

  Скачати повний текст

Показано, що високотемпературна теплопровідність простих молекулярних кристалів визначається: фонон-фононною взаємодією, розсіянням фононів орієнтаційною підсистемою, переносом тепла шляхом дифузії теплової енергії та залежністю даних механізмів від параметрів стану системи. Розроблено дослідні установки для вимірювань ізобарної теплопровідності молекулярних кристалів і рідин. Вперше досліджено вплив теплового розширення на механізми фононного розсіяння в простих молекулярних кристалах. Експериментально досліджено теплопровідність простих молекулярних речовин в області фазового переходу кристал - рідина.

  Скачати повний текст

Побудовано теоретичні моделі, що дозволяють розглядати задачі дифузії у мембранних системах на базі фундаментальних рівнянь термодинаміки нерівноважних процесів, а не з рівняння Фіка для постійного коефіцієнта дифузії, що є частинним випадком. Такий підхід дозволяє враховувати всі основні особливості досліджених систем у постановці задачі та не потребує подальшого введення штучних поправок в кінцевий результат, як це часто необхідно робити у випадку застосування класичного рівняння Фіка. Розв'язано задачу дифузії речовини крізь мембрану, що містить двокомпонентний розчин, у лінійному наближенні термодинаміки нерівноважних процесів. Зроблено опис осмотичних явищ у мембранних системах за процесів дифузії. Одержано аналітичні залежності для потоків речовини, що дифундує від різниці концентрації на межах мембрани для різних молекулярних моделей розчинів. Досліджено вплив ентропійних та енергетичних внесків у термодинамічний потенціал суміші на величину та характер дифузійного потоку та на функцію виробництва ентропії. Визначено, що моделювання зворотних реакцій можливе шляхом молекулярної взаємодії та не потребує дослідження хімічних особливостей системи. Шляхом порівняння з експериментальними даними показано, що розроблений теоретичний підхід дозволяє описувати дифузію у мембранних системах. Одержано аналітичні залежності для дифузійного потоку пари від його концентрації біля краплини для випадку дифузійного режиму випаровування. Знайдено розподіл температури навколо краплини, що випаровується. Показано, що за умови нерозчинності фонового газу у речовині краплини повинен існувати градієнт температури.

  Скачати повний текст

З застосуванням акустичного імпульсно-фазового методу визначено швидкість поширення та коефіцієнт поглинання ультразвуку в н-гексані, н-гексадекані, циклогексані та їх взаємних розчинах в інтервалі тисків 0,1 - 98,1 МПа та температур 293 - 393 К. З використанням формалізму Гріна - Кубо за методом молекулярної динаміки визначено структурний внесок у коефіцієнт поглинання ультразвуку досліджених рідких вуглеводнів на базі моделі леннард-джонсівського флюїду з різними показниками потенціалу сил відштовхування. Проаналізовано поворотно-ізомерний механізм поглинання ультразвуку в рідких н-алканах на основі багаторівневої моделі. Визначено коливальний, дифузійний і флуктуаційний внески у коефіцієнт поглинання. Показано, що зі збільшенням тиску (енергії міжмолекулярної взаємодії) величина структурного та коливального внесків у цей коефіцієнт зменшується, причому для коливального внеску цей ефект помітніший. Визначено ефективні часи коливальної релаксації на лініях постійної густини. Установлено, що механізм коливальної релаксації обумовлений потенціальною частиною внутрішньої енергії системи.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Одержано масштабне рівняння нерівноважного гравітаційного ефекту, що характеризує процес переходу неоднорідної нерівноважної системи в гравітаційному полі до стану рівноваги.

  Скачати повний текст

Розвинуто кореляційну теорію колективних теплових флуктуацій рідини з анізотропними молекулами за однорідних і неоднорідних умов. Детально вивчено трансляційний і орієнтаційний рух анізотропних молекул об'ємних систем і систем за умов просторового обмеження, змодельованого плоскопаралельним шаром рідини. Вивчено часову поведінку кореляційної функції орієнтаційних змінних лагранжевої рідкої частинки за однорідних умов і одержано її спектр. Досліджено спектральні властивості колективних складових лагранжевих кореляційних функцій поступальних і орієнтаційних змінних за неоднорідних умов та їх залежності від координат, нормальної до поверхонь обмеження. Знайдено точний вираз для колективного коефіцієнта поступальної дифузії та часу релаксації орієнтаційних змінних в однорідному випадку. Показано, що спектр лагранжевої кореляційної функції орієнтаційних змінних нечутливий до дисперсії кінетичних коефіцієнтів. Одержано вираз для коефіцієнта самодифузії до лагранжевої рідкої частинки у плоскопаралельному шарі рідини та проаналізовано відносні внески його поперечної та поздовжньої складових.

  Скачати повний текст

Здійснено математичне моделювання нелінійних сингулярно збурених процесів конвективної дифузії у пористих середовищах за умов масообміну. Розвинуто асимпотичні методи розв'язання відповідних задач для чотирикутних криволінійних областей, обмежених двома лініями течії та двома еквіпотенціальними лініями, а також для багатозв'язних областей, обмежених еквіпотенціальними лініями за умов наявності ліній розділу течії. Досліджено процес міграції забруднень у плоскому горизонтальноиу пористому пласті - криволінійному паралелепіпеді. Для цього побудовано асимптотичне наближення розв'язку просторових задач конвективної дифузії за плоскої фільтрації. Запропоновано нові моделі процесів фільтрації речовин двох сортів за умов їх масообміну. Побудовано відповідні асимпотичні наближення. Одержано асимптотичні розклади розв'язку гетеродифузійної задачі, яка описує процес міграції одного сорту речовини, що перебуває у двох фізично різних станах. Розроблено підхід до моделювання та дослідження процесів очищення стічних вод на каркасно-засипних фільтрах, які описано задачами конвективного масопереносу за умов масообміну. З використанням одержаних асимптотичних розкладів і алгоритмів проведено велику кількість числових експериментів та показано високу ефективність запропонованих моделей і належну точність побудованих асимтотичних наближень.

  Скачати повний текст

Досліджено нестаціонарні фазові переходи в багатокомпонентних конденсованих системах. Запропоновано методику розділення об'єму зразка на п'ять структурних областей для визначення особливостей формування внутрішньої структури. Розроблено математичні моделі, які дають змогу аналізувати процеси тепломасопереносу в динамічних режимах. Установлено неоднорідність умов виділення твердої фази за перерізом двофазної області на різних етапах перехідного процесу. Досліджено вплив теплофізичних параметрів конвективного потоку двофазної області на процес формування седиментаційного конуса в нижній центральній частині зразка. Описано виникнення рівноосних кристалів у буферній області зразка за рахунок інтенсивного вихрового змішання низхідного потоку двофазної області та висхідного центральної області зразка. Досліджено стійкість та адекватність розроблених математичних моделей за зміни параметрів, що описують фізичні процеси нерівноважної кристалізації двокомпонентного сплаву.

  Скачати повний текст

Здійснено теоретичне дослідження колективних процесів у простих і бінарних рідинах. З застосуванням підходу узагальнених колективних мод на базі комп'ютерного моделювання за методом молекулярної динаміки вивчено фізичні механізми, що забезпечують формування спектра колективних мод у простих і бінарних рідинах. Запропоновано динамічні моделі та одержано аналітичні розв'язки для них, які описують основні кінетичні релаксаційні процеси - структурну релаксацію теплової пружності, а також кінетичні колективні пропагаторні збудження - теплові хвилі, зсувні хвилі, оптичні збудження фононного типу у бінарних рідких сумішах та іонних розплавах. Установлено механізми, що визначають загасання кінетичних пропагаторних збуджень оптичного типу у бінарих рідинах та визначено аналітичні умови їх існування. Базуючись на концепції кінетичних колективних збуджень, пояснено явище "швидкого звуку" у рідких металічних сплавах за наявності в них великої різниці у масах компонент. Одержано аналітичний розв'язок тризмінної моделі повільних і швидких зарядових флуктуацій та обгрунтовано негідродинамічну осциляційну форму часових кореляційних функцій "заряд - заряд" у довгохвильовій області.

  Скачати повний текст

Дослідженно густину, в'язкість, коефіцієнт поглинання та швидкость поширення ультразвуку у фторпохідних ароматичних вуглеводнів, синтезованих в Інституті органічної хімії НАН України. Проведено порівняння експериментальних даних кожного об'єкта з відповідними експериментальними даними бензолу та метоксибензолу як характерних представників ароматичних вуглеводнів. Встановлено вплив заміни атомів водню атомами фтору, кисню, сірки на фізичні властивості фторзаміщених метоксибензолу. Розраховано динамічну, об'ємну в'язкості та пружні характеристики досліджуваних рідин, а також час релаксації в'язкості течії, активаційні параметри, час акустичної релаксації, залежність швидкості поширення звуку від молекулярної маси. Встановлено залежність модуля пружності від температури. Показано, що модуль пружності визначається змінною вільної ентальпії. Проведено порівняльний аналіз поведінки зсувної в'язкості бензолу й аргону. Встановлено подібність кінематичних зсувних в'язкостей.

  Скачати повний текст

Досліджено вплив просторової обмеженості на критичну поведінку рівноважних і нерівноважних властивостей мезомасштабних рідин. Сформульовано нові гіпотези статичного та динамічного скейлінгу для обмежених рідин, з використанням яких вивчено залежність їх фізичних властивостей від температурної та польової змінних і геометричних факторів. Показано, що в експерименті мають спостерігатися специфічні ефекти, спричинені обмеженістю рідин у критичній області, зокрема, збільшення ширини центральної компоненти спектра критичної опалесценції світла за умов зменшення розміру системи в закритичній області температур; досягнення мінімуму ширини центральної компоненти в спектрі критичної опалесценції світла за нової критичної температури. За допомогою методів нейтронної оптики вивчено критичну поведінку нейтронного показника заломлення, зсуву критичної температури на кривій співіснування фаз, розмірних ефектів під час проходження та пружного розсіяння нейтронів, а також інші властивості обмежених рідин у критичній області. Узагальнено сутність поняття класу універсальності на випадок мезомасштабних систем різної природи. Дослідежно модель холінового рецептора та знайдено залежність характеристик спектра молекулярного розсіяння світла (ширини центральної ролеївської лінії, компонент Мандельштама-Бриллюена та співвідношення Ландау-Плачека) від температури та геометричного фактора обмежної рідини. Встановлено залежність розширення квазіпружного піку розсіяння повільних нейтронів і коефіцієнта дифузії у водних розчинах біологічних молекул від розміру обмеженої системи. Показано можливість використання одержаних результатів для розробки нового методу діагностики процесу появи новоутворень.

  Скачати повний текст

Удосконалено Лагранжеву теорію теплових гідродинамічних флуктуацій для стисливої рідини з релаксуючою зсувною в'язкістю, запропоновано метод визначення необхідного радіусу лагранжевої частинки. Одержано оцінки колективних внесків у коефіцієнти самодифузії різних рідин. Відтворено залежність від часу кореляційної функції потоку числа частинок. Показано, що потік має нетривіальні проекції на лагранжеві та ейлерові складові гідродинамічного поля швидкостей. Запропоновано нову степеневу форму потенціалу міжмолекулярної взаємодії для простих рідин, яка узагальнює потенціал Ленарда - Джонса за великих тисків. Досліджено температурну залежність повного коефіцієнта самодифузії рідкого аргону.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Досліджено властивості води згідно даним з квазіпружного некогерентного розсіювання повільних нейтронів, на базі яких обчислено характерні параметри теплового руху молекул - повний коефіцієнт самодифузії, його колективну складову, час осілого періоду та переходу з одного тимчасового положення рівноваги в інше. Визначено область застосування квазікристалічних утворень у воді. На підставі даних комп'ютерного моделювання середньоквадратичного зміщення молекул води одержано оцінки величини та температурної залежності фактору Дебая-Валлера. Запропоновано новий механізм самодифузії у воді, згідно якого переміщення молекул води з одного положення в інше відбувається навіть за наявності двох водневих зв'язків. Досліджено роль іонів електролітів на характер теплового руху молекул води.

  Скачати повний текст

Розроблено новий підхід для вивчення динаміки парорідинних систем бульбашкової структури у явищах скипання, кавітації, зокрема у парорідинних потоках з метою обгрунтування ефективних методів інтенсифікації технологічних процесів у дисперсних середовищах та створення новітніх енергоощадних технологій. Запропонований підхід базується на детальному аналізі тісної взаємодії нерівноважних термодинамічних процесів, що контролююють поведінку одиничної парової бульбашки під час релаксації парорідинної системи бульбашкової структури до стану рівноваги з максимальним урахуванням всіх теплофізичних та термодинамічних факторів, які визначають специфічний характер динамічних, термічних й енергетичних ефектів, що виникають у парорідинних середовищах. У межах даного підходу розроблено універсальні математичні моделі, які у контексті єдиних термодинамічних засад адекватно описують динаміку одиничної бульбашки й бульбашкових ансамблей і закономірності витікання скипаючої рідини через канали в широкому інтервалі режимних параметрів без застосування обмежуючих припущень. На базі цих моделей розроблено прикладні комп'ютерні програми для розв'язання конкретних задач. За результатами обчислювальних експериментів установлено закономірності поведінки бульбашкових систем у явищах кипіння та кавітації, а також за умов витікання скипаючих потоків у каналах.

  Скачати повний текст