LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Фізика. Астрономія → Аналіз функціональної форми міжмолекулярних потенціалів на основі статистично-обгрунтованих рівнянь стану

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені ТАРАСА ШЕВЧЕНКА








Бардик Віталій Юрійович






УДК 532.7






АНАЛІЗ ФУНКЦІОНАЛЬНОЇ ФОРМИ МІЖМОЛЕКУЛЯРНИХ ПОТЕНЦІАЛІВ НА ОСНОВІ СТАТИСТИЧНО-ОБГРУНТОВАНИХ РІВНЯНЬ СТАНУ







01.04.14 -Теплофізика і молекулярна фізика.









Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата фізико математичних наук










КИЇВ – 2002


Дисертацією є рукопис.


Робота виконана на кафедрі молекулярної фізики

Київського національного університету імені Тараса Шевченка


Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук,

професор Сисоєв Володимир Михайлович,

Київський національний університет

імені Тараса Шевченка



Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор

Чалий Олександр Васильович, завідувач кафедри медичної

та біологічної фізики Національного медичного університету

ім. О.О.Богомольця;



доктор фізико-математичних наук, професор

Маломуж Микола Петрович, Одеський національний університет

імені І.І.Мечнікова, кафедра теоретичної фізики



Провідна установа: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова,

м. Київ.




Захист відбудетьcя 1 жовтня 2002 р. о 1430 на засіданні спеціалізованої

вченої ради Д 26.001.08 Київського національного університету

імені Тараса Шевченка (03022, Київ, проспект акад. Глушкова, 6,

фізичний факультет, ауд. 500).




З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Київського

національного університету імені Тараса Шевченка

(м. Київ, вул. Володимирська, 66).




Автореферат розісланий 30 вересня 2002 р.









Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

кандидат фізико-математичних наук _________ Cвечнікова О.С.


ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ


Актуальність теми. Короткодіюча відштовхувальна взаємодія атомних частинок відповідає таким відстаням між ядрами, при яких уже суттєво перекриваються електронні оболонки молекул. Сили відштовхування, що виникають при цьому, мають електростатичну та обмінну природу, причому, потенціал цієї взаємодії дуже різко змінюється із зменшенням міжмолекулярних відстаней. Під час теоретичних розрахунків сил взаємодії на малих відстанях у рамках квантово-механічного підходу виникають великі труднощі з обчисленнями. У багатьох випадках використовуються прості апроксимаційні формули для міжмолекулярного потенціалу відштовхувальної взаємодії у вигляді експоненціальної або степеневої залежностей. Слід зазначити, що експоненціальна форма для міжмолекулярного потенціалу сил відштовхування є теоретично більш обґрунтованою. Вибір функціональної форми у випадку степеневої залежності для потенціалу сил відштовхування, тобто значення параметру, що характеризує крутість потенціальної функції, не має ніяких теоретичних обґрунтувань. Використання відомого модельного потенціалу Леннарда-Джонса (12-6) зумовлено тільки зручністю математичних розрахунків. Навіть у відомих модифікаціях цього потенціалу, таких як потенціал Клейна-Хенлі (m – 6 – 8) або (m – 8), до потенціалу Леннарда-Джонса додається діполь-квадрупольний член у вигляді , а відштовхувальна частина залишається у вигляді .

При розв'язанні задач молекулярної фізики, що потребують знання потенціалів міжмолекулярної взаємодії для обчислень властивостей речовини, зручно використовувати прості модельні форми, параметри яких знаходяться або під час експерименту, або з відповідних квантово-механічних розрахунків. Практично у всіх дослідженнях міжмолекулярних взаємодій визначаються параметри, що характеризують енергетичну константу та характерний молекулярний розмір. Функціональний вигляд модельних міжмолекулярних потенціалів базується на теоретичних уявленнях про найбільш відомі внески для конкретного типу взаємодії. Відзначимо, що при здійсненні статистично-механічних розрахунків пружних ізотермічних властивостей для одержання коректного рівняння стану речовини в широкому діапазоні зміни термодинамічних параметрів, необхідно знати саме функціональну форму потенціальної функції. Крім того, калібровка потенціалу з метою узгодження з експериментальними даними, не завжди є задовільною, оскільки різні фізичні властивості виявляють чутливість до різних ділянок потенціальної кривої. Таким чином, пошук та теоретичне обґрунтування функціональної форми потенціалу відштовхування між молекулами є актуальною задачею. Розв'язання цієї задачі можна здійснювати, комбінуючи як експериментальні, так і теоретичні дослідження, засновані на використанні квантово-механічних розрахунків та методів статистичної механіки, які дозволяють встановити зв'язок параметрів міжмолекулярного потенціалу з теплофізичними властивостями речовини.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Результати, що викладені у дисертації, було отримано під час виконання держбюджетної теми "Дослідження теплофізичних та кінетичних властивостей рідин, розчинів, невпорядкованих рідинних систем та фазових переходів в них" (№ держреєстрації 97008), яка входила у планові дослідження науково-дослідної лабораторії "Фізика рідин та фазових переходів в них" кафедри молекулярної фізики Київського університету імені Тараса Шевченка.

Мета і задачі дослідження. Метою даної роботи є виявлення особливостей міжмолекулярного потенціалу сил відштовхування у рамках широковідомих модельних форм міжмолекулярних потенціалів. Відповідно до цього, у роботі поставлені такі завдання:

1. Визначити область зміни термодинамічних параметрів у якій при дослідженні термодинамічних властивостей вирішальна роль належить силам відштовхування між молекулами.

2. Модифікувати рівняння стану, константи якого мають певний зв'язок з параметрами модельних міжмолекулярних потенціалів та яке дає надійну екстраполяцію пружних властивостей