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

Досліджено вплив просторової обмеженості та радіаційного опромінення на термодинамічну поведінку рівноважних і нерівноважних властивостей рідинних систем. Узагальнено теорію обмежених неоднорідних рідин, яка дозволяє враховувати кореляційні властивості таких систем для випадку бінарного розчину. Обгрунтовано можливість проведення обчислення просторового розподілу концентрації бінарної рідинної системи у широкому інтервалі зміни термодинамічних параметрів. На базі фундаментальних положень статистичної фізики та рівноважної термодинаміки у межах гратчастої моделі розроблено загальний підхід, який дозволяє визначити енергію міжмолекулярної взаємодії адсорбованих молекул і критичну температуру двовимірного фазового переходу на поверхні адсорбенту шляхом виявлення стрибка концентраційної залежності коефіцієнта адсорбції. Для температур однорідного розчину, які значно перевищують критичну температуру двовимірного фазового переходу, встановлено зв'язок між концентраційною залежністю коефіцієнта адсорбції й активністю бінарного розчину. Запропоновано підхід, який дозволяє визначити параметри міжмолекулярної взаємодії у випадку одношарової адсорбції на циліндричну поверхню. Виявлено зсув параметрів точок фазових переходів першого роду для рідинних систем під опроміненням та описано зміну розчинності в таких системах. На підставі загальних принципів термодинаміки нерівноважних процесів сформульовано рівняння дифузії, які коректно враховують концентраційну залежність її коефіцієнта. Запропоновано спосіб виробництва ентропії для розчинів різних типів у процесах полегшеної стаціонарної дифузії. Розроблено термодинамічну теорію стаціонарного процесу полегшеної дифузії в обмежених системах, яка дозволяє враховувати існуючі звортні хімічні реакції шляхом розгляду відповідних коефіцієнтів активності розчину. Для дифузійного процесу випаровування краплини запропоновано підхід, який дозволяє обчислити виробництво ентропії як функцію градієнта концентрації речовини. Показано, що в околі критичної точки рідина-пара вздовж кривої співіснування температурна поведінка дельта-поправки Толмена описується скейлінговим законом, встановлено значення відповідного критичного індексу.

  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

Вивчено процеси механічної та фізико-хімічної релаксації у капілярних системах, що відбуваються одночасно, за присутності поверхнево-активних речовин під час швидких деформацій міжфазних поверхонь. Значну увагу приділено проблемі знаходження динамічних властивостей рідких поверхонь у діапазоні середніх і малих ефективних часів адсорбції за допомогою методу максимального тиску у бульбашці та методу осцилюючої бульбашки. Запропоновано теорію швидких режимів формування бульбашок або їх осциляцій на тонких капілярах у рідині або розчині поверхнево активної речовини (ПАР) та визначено головні механічні, фізико-хімічні та геометричні характеристики систем, що контролюють їх поведінку залежно від експериментальних умов. За результатами аналізу експериментальних залежностей межової (високочастотної) пружності поверхні і характеристичної частоти дифузійної релаксації від концентрації розчину зроблено висновок про необхідність урахування власної двовимірної стисливості адсорбційного моношару для коректного опису дослідних даних за великих (проте менших за ККМ) концентрацій ПАР. Досліджено особливості динамічної поведінки більш складних систем - вільних плівок рідини, стабілізованих за допомогою ПАР, змочувальних плівок, що утворюються під час перенесення Ленгмюрівських моношарів, та пін.

  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

Досліджено і розроблено методику контролю міжфазного натягу на межі контакту двох нерозчинних одна в одній рідин різної густини. Запропоновано методику контролю міжфазного натягу, яка виключає вплив оптичного коефіцієнта збільшення під час вимірювання геометричних розмірів обертової краплі на результати контролю. Здійснено математичний опис процесу обертання краплі більш легшої рідини разом із трубкою та іншою більш важкою рідиною. Висвітлено методику розрахунку параметрів обертової краплі, результати якого використані для розробки методики контролю міжфазного натягу. Проаналізовано гіростатичну рівновагу системи "обертова трубка та дві нерозчинні одна в одній рідини різної густини". Запропоновано прилад для контролю міжфазного натягу рідин. Проведено метрологічний аналіз відомих та розробленої методик контролю міжфазного натягу методом обертової краплі, а також розробленого приладу.

  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

Акцентовано увагу на застосуванні нового методу базисних функцій у варіації контрасту для інтерпретації експериментальних даних, який було узагальнено на випадок багатокомпонентних полідисперних, суперпарамагнітних та супермагнітних систем. Із використанням даного методу для інтерпретації експериментальних даних малокутового розсіяння нейтронів з варіацією контрасту на органічних магнітних рідинних системах магнетит - міристинова кислота - бензол і магнетит - олеїнова кислота - бензол визначено розмір частинок магнітної рідинної системи зі стабілізацією міристиновою кислотою, який вдвічі менший за розмір частинок у випадку стабілізації олеїновою кислотою. Цей факт вказує на різну ефективність даних поверхнево-активних речовин як стабілізаторів магнітних наночастинок. Встановлено, що водні магнітні рідинні системи характеризуються існуванням у них значних за розміром агрегатів. Агрегати в магнітній рідинній системі магнетит - лауринова кислота - вода складаються з частинок, які мають стабілізаційну оболонку завтовшки 3,5 нм. На підставі дослідження біологічно сумісної магнітної рідинної системи магнетит - олеат натрію - вода з додаванням поліетиленгліколю виявилено, що шляхом заміщення олеату натрію поліетиленгліколем в системі формуються фрактальні агрегати з розміром більше 120 нм і з'являються міцели олеату натрію. Доведено проведеними експериментами його малокутового розсіяння поляризованих нейтронів, що різниця даних розмірів є наслідком значної Ван-дер-Ваальсової взаємодії між магнітними наночастинками за умов незначної взаємодії їх магнітних моментів.

  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

Досліджено тепловий рух у молекулярних полікристалах, утворених довголанцюговими аліфатичними молекулами з різними хімічними дефектами (вінільними та кислотними групами). Показано, що розрив водневих зв'язків, утворених кінцевими кислотними групами у довголанцюгових аліфатичних молекулах, відбувається у розплаві, а за наявності подвійних зв'зків - у твердому стані. Топологічні солітони у кристалах довголанцюгових аліфатичних молекул зароджуються на кінцевих метильних групах. За їх відсутності зародження відбувається на кінцевих кислотних групах. Показано, що за наявності в аліфатичному молекулярному ланцюгу стехіометричної перешкоди (подвійного зв'язку, димерного кільця), топологічні солітони відбиваються від неї доти, поки їх енергія не стає достатньою для переорієнтації ланцюга з подальшою його трансляцією. Показано, що кристали довголанцюгових аліфатичних молекул переходять у розплав, коли топологічні солітони починають транслювати молекули з кристалітів.

  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

Розроблено математичну модель тепломасообміну з фазовим перетворенням у капілярно-пористих тілах, а також методику інженерного розрахунку параметрів двофазного теплоносія за умов течії в капілярно-пористих структурах (КС). Запропоновано спосіб урахування теплообміну між теплоносієм і каркасом КС. Розв'язано задачу тепломасообміну у КС за спільної постановки з задачею теплопровідності каркаса, виготовленого з матеріалу з високим коефіцієнтом теплопровідності. Одержано залежність для коефіцієнта теплообміну між каркасом КС і теплоносієм від потужності теплового джерела шляхом розв'язання зворотної задачі. Досліджено вплив структурних і теплофізичних характеристик на процес тепломасообміну у випарнику контурної теплової труби. Проведено адаптацію математичної моделі тепломасообміну в КС до процесу сушіння деревини та запропоновано метод визначення впливу геометричних і структурних характеристик матеріалу, способів його укладання, температури, відносної вологості та швидкості сушильного агенту на процес сушіння деревини.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст