Флуктуационный механизм вынужденного спинодального распада тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН ОТДЕЛ ТЕПЛОФИЗИКИ

: На правах рукописи

БУТАБАЕВ Мехриддин Шахабидннович

УДК 532.782

ФЛУКТУАЦИОННЫЙ МЕХАНИЗМ ВЫНУЖДЕННОГО СПИНОДАЛЬНОГО

РАСПАДА

01.04.14 — Теплофизика и молекулярная физика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Ташкент—1993

Работа выполнена в Отдала теплофизики Академии наук Республики Узбекистан

Научные руководители:

Доктор £эззко-штоивтчзских наук Сводов А.А.

Еаздздат фазшкниамматичесхих наук Пагарукоз Ш.В.

{^гясгаяьказ сапошаггл:

Доктор Саошючйатешгсжгсесках кзук Дзо^асов Р.Д.

Доктор"фззаго-иатеиатячеезшх шук За В.Т.

Ездуцая организация I

СсзсзескЕй ^зкульте^ Такшшжото Государотвзннэго Унззарсптета ,

дзссартзцгз состоится " " ч/^^А^уллА

1/0© Г

в " 77 " часов на засэденш: СпвцдалЕзнровгдшого ссзата ДЕ" 015.90.21 при Отдела тепло^азакл Лхздзшз наук Республики 3?збокпствн по адрзеу: 700135, Ташкент, касезз Чйлакзар, Квартал "Ц'% ул.Катартал 28, Отдел тевкофзззхи £кадэшп",еук Республика Узбекистан.

С дйссар.ацнеЁ ыогко озназюшться в СдадакенталькоЁ бпблЕотеке Акаддаи-наух Республика Узбекпстак.

Двторафзрат разослан " 3 " срщууЛ-Л^ 1Эд^т.

Ученый сезфетарь "

Специализированного совета

доктор ^2зико-иатс5итрчас1К2 Я.ИГАМБЕРДЕЕВ

наук '

ОЭДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность тема. В настоящее время проводятся интен-1ВНЫ8 исследования по изучению неравновесного состояния адквх систем. Особый интерес вызывает исследование теологических свойств сильно неравновесного состояния таких 1стем в области критических точек равновесия зшдкость-пар, эстворения а т.д. В этой случае, по мере приблшшния к та-«н точкаы в веществах растут флуктуации концентрации, взаи-эдействие которых друг с другой изменяют состояли системы, т что флуктуационные поправки перестают быть малыми.

Известно, что развитие флуктуаций непосредственно связа-> 6 неравновесностью, появление которой как правило, обус->влено несоответствием параметров внешней среда с параметра системы. Тако-1 несоответствие могет возникать в резуль-!те внешних воздействий, эгда термодинамические степени ¡обода системы не успевают прийти в состояние полного рав »весил. В этой связи представляет особый интерес, исследо-1Кйе влияния внешних возмудаящих факторов на процессы, про-(Кагщие в неравновесной реетме. Одшм из аспектоз прг ^лемы няния внешних р~зиущений, на устойчивость состояний жидких ;стем является влияние перемешивания на теплофазические па-шетры расслаивавшихся бинарных растворов.

Теоретическое рассмотрение степени и характера влияния ;епнего перемешивания на кинетику и механизмы развития равновесных процессов в расслаивающихся системах могло бы ть использовано при создании теории неравновесного видкого стояния,а в дальнейшем и -уш ряда прикладных задач получе-я кикроэиульгированного состояния в бинарных расслаиваю-хся зшдаостях.

Целью диссертационной работы является:

1. На основе существующая экспериментальных данных по учению влрсздия внешних воздействий на процессы спинодаль-го распада бинарных расслаивающихся кэдкосте" и базовой ории распада многокомпонентных систем построить теорети-скую модель, описыващую эффект перемешивания;

2. На базе создан. М модели провести теоретический ана-з неравновесного фазового перехода, обусловленного механи-

ческии переиешваниеы в расслаивающейся састеш иатвкол-н-тептан.

3. Рассмотреть возникновение п релаксацию нпкрогетеро-генного состояния обусловленное внешнш воэдействнен.

В соответствии с целью решалась следущае задачи:

1. Определить взаимосвязь уезду неравновесным фазовым переходом наблвдаеыьщ в эксперимента и процессов . спанодаль-ного распада;

2. Построить модель влияния слабого перемешивающего поля на развитие флуктуаций концентрации;

3. Проанализировать кинетику начальной стадол вынужденного спшюдального распада и зависимость корреляционного радиуса от частота перемешивания;

4. Рассмотреть воздействие внешнего слабого вознуцэния на.границу абсолютной.неустойчивости однофазного состояния и связашше с этим наблюдаемые изменения на фазовой диаграмма . состояний бинарного раствора;

5. Исследовать ранние стадии структурообразования, их характернее масштабы на основе подели релаксационного, микро-гетерофазното состояния вблизи границы абсолютной неустойчивости -при слабом возмущении...

Научная новизна работы.

1. Установлено, что под влиянием слабого переценившем, в окрестности границы раздела фаз расслаивающейся жидкой система, реализуется неустойчивое ,. состояние, подверженное спинодальноыу распаду;

2. Разработана статистическая модель влияния слабого внешнего возмущения на развитие флуктуаций концентрации;,'

3. Получена зависимость' амплитуды скачка теплоёмкости ДС■ от частоты перемешивания согласующаяся с опытными' данными. Установлено, что с ростом частоты перемешивания увеличивается флуктуационный вклад в скачок теплоемкости;

4. Рассмотрена кинетика ранней стадии спинодального распада. Показзно, что внешнее воздействие сдвигает .область значений затухащих и величину наиболее быстро растухцшс флуктуаций к значениям меньших длинн волн;

5. Получено нелинейное уравнение Кш1а~Хшшэрда «учитывающее перемешивание. Анализ уравнения показывает, что внешээ

воздействие расширяет область абсолютной неустойчивости однофазного состояния, вслвдствш чего сиещается спинодальная кривая в сторону банодальной а исчезает интервал нетаста-бильннх состояний в конечной окрестности критической точки;

6. Получэш вирагения для характерного иаситабэ неодно-родносгей и вреия образования ячеистой структуры в линейной стадии распада, и нелинейной стадии релаксации зародившихся структур. По;саза:ю, что внепнеа возйуцение сокращает характерна иасатаб я время образования ячеистой структуры;

7. Обнаружен вояозатеяышй тепловой зффэкт обусловленный релаксацией шкрогатерофазного состояния прз снятия внеянего воздействия. На основа чего рассмотрена возиоеность управления карзвнсзесз^гз ' хгрсцессзш релаксации в гетерофачного структуросбразовзкзя . посредством дозированного изменения внешнего воздействия.

Практическая данность работы:

I. Предлоге^ иозыЗ'подход к анализу проблемы воздействия внешних всзцуцлхгда "фзетрроз 152 процессы распада еидких растворов, позволяющий проанализзрозать некоторые вопросы описания многокомпонентных гадких систен вблизи и в об эсти неустойчивости.

. 2. Разработаны представления направленного • воздействия на нэразновеснке процесса расслаивания, которые ногут бать привлечены к практические задачам получения микроэыульсий основа бпнарянх сдзборзстворнных жидкостей.

На задату. вызюсдтсяг ■■ .

1. Модель влияния слабого внесшего зозиуцешя на развитое флуктуацпй концетрацпв,

2. Кинетический 1иханизи спннодального распада в условиях .перемеднвзния с позиций теорий. Канч-Хнллзрда;

3. Кннетгческий механизм структурообразовашя на поздних стадиях сшаюда^кого распада на основа модели релаксационного !"ткрогег ерсфазкого состсшп.

. Апробация рзботн. Основные результаты дек. .зертациоиаой работа обсуздены на Совместной Выездной заседании Отделения физико-технических проблей знаргетнки ДК СССР и Отделения физзко-кзтематическпх лзук ¿Я Республики Узбекистан (Таи-кент, 1991), 2-ой КеадународкоЗ конференции по .хзздгаш нате-

риалам (Италия, 1993), семинаре ОТФ АН РУэ и опубликованы 5 работах.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка л*'те ратуры. Работа изложена на 91 страницах машинописного текс.. включая 8 рисунков и списка литературы из 133 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, описаны цел! и задачи , охарактеризованы научная новизна и практически ценность работы.

В первой главе дан обзор экспериментальных и теоретических исследований по изучению влияния разного рода внешни: воздействий на процессы расслаивания в многокомпонентны! >ндких системах. Основное внимание уделено работам.посвященным изучению влияния гидродинамических воздействий, в о^с-бенности механического перемешивания, на процессы распада I расслаивающихся жидких системах. Анализ литературных источ-уиков указывает, что перемешивание может способствовать переходу систем в лабильное состояние и замедляет процесс спи-нодального распада. При этом существующие представления с "поевдокритических" явлениях.предсказывают критическое поведение ряда термодинамических параметров, в том числе и теплоемкости, во время перехода системы через границу абсолютной неустойчивости - линии спинодали. Показано, что при исследовании спинодального распада почти не изучат ,ь изменения а ешюфизи веских параметров вызываемые внешним воздействием. Выполненный обзор позволил сформулировать следующую постановку задата диссертационной работы: на основе базовых теорий построить модель эффекта перемешивания, с помощью которой провести теоретический анализ неравновесного фазового перехода и мнкрогетерофазного структурообразования, обусловленного внешним перемешиванием.

В: Еторой главе даны базовые теории спинодального распада многокомпонентных систем, введен представления о характере влияния слабого перемешивания на устойчивость сксгеИ.

Эффект слабого перемешивании мохет проявляться вблизи гракзщ раздела фаз, где восприимчивость к внешним возиуще-

ишш несколько вита, чем в остальной части системы. В равно-взснои Состоянии в области граница раздела слабораствориыых глдкосте ". на размерах порддкз длины корреляции всегда реализуется состояние спстеыы с концентрацией соответствующей состоянию абсолютной неустойчивости. Перемешивающие предметы периодически пересекают область границы раздела фаз изменяя градиент концентрации случайный образец, таи самый влияя на фяуктуацгз состава, и увлекая за сс&ой малые области одной фазы в сторону другой. В результате ногут возникать некие изкрозоны, с концентрацией отвечающей изтастабильн^лу н абсолютно неустойчивому состоянии, сосредоточенные в районе границы раздела '5зэ. При этом размер, области охватывающей эти шкрозоны становится больпе переходной области в ^звно-весноу состоянии. Такни образом, слабое перемешивание создает локально неравновесное состояние, в котором происходит вынужденный спинодальный разлад.

При спанодальной температуре меняется реззш распада ыик-розон с сшшодзлького на барьерное а . качественно меняется структура переходной области, что ведет аномальному поведение теплоемкости, проявляющийся как 'неравновесный ф ювый переход.

Влпякза внепнето перензгявания иоггно определить как работу созерпэенуэ над системой. Тогда полная свободная энергия састакы F состоит из суши сгободз^й зкергсш без учета пер2^з~пза:г?л Fo и вклада везцутцэния ü

F = Fo-n-, ■

Fa= / [ffc)+KCvc)2W , fl = X Híu.OdV

где í(c), Н(ш,с) - плотности свободной энергии однородного раствора и энергетического вклада возмещения соответственно. Разлагая КСш,с) в ряд по степеням с - св получаем

Э1 Н

F = f Шс) + SCvcf- h(c-c )a]dV . h(w) = —— (I)

Рассмотрим двухкоиюнентнуэ расслаивающуюся систему (слаборастворимые кидкостп) объемом 7о с относительной концентрацией выделенной, компоненты с. Для пространственно-неоднородного распределения, с(г) будет функцией конкретной точки

пространства г, с некоторой средней концентрацией с0. Для • того, чтобы рассмотреть предположительный ь^хакизи .внешнего воздействия введен модель системы похожей на подоль Ластера. Разобьем систему на малые ячейки объемом V = П^й3, где Ьта-число частиц в ячейке, (1 - цаичастичноэ расстояние, с. -коцгр ячейки. Каждой ячейка будет соответствовать кощектрацил сл определяемая как средняя по ячейке.

Механическое перемешивание осуществляет связь иавду соседними эле^нташз объема за счет массопереноса,внося корреляцию мезду ыакроскопическиш масштабами. Поскольку, флуктуа-1>да определяются локальный объемом, г систеиа могно выбрать такой уровень Уа на котором флуктуации будут пуассоновскина. Принимая Уаза такие области предполагаем, что во вреня перемешивания ячейки зсак бы перетасовываются ыенду собой. Результатом .такого крупно-зернистого перецешвания ио^ет бить 1фуп-коиасштабная однородность, когда значение средних концентраций каких-то ыакрообластей будут близки не иду собой. Такай. -образом, можно разбить систему нг некоторые блоки' объеиоц

Ъл

съ= У = И «V* V п = 1 = «Ь-1)а + 1- (2)

Набор значений составляет некоторую конфигурацию

состояния {с}, для которой, В принципа, ьюкно рассчитать энергию Е{с) и статистический вес ?/{с}.- Введем . статистическую сумму системы для некоторой со

2(с0> - с0)й(с0Ь ш =^.(3)

л— Л

Суякция 0(со) соответствует, отбору конфигураций соответству-' вщих блочным состояниям и поэтому (2 (с ) монет хшеть вод *п ° V •

<г(со) = Пд(сь- • » Р в у2 . (4)

где Р - число блоков в системе. Отоздествляя съ с некоторой ¿охалъу.сй с(г), координата г которой соответствовала бы координатам (центра) съ, из (3-4) с учетом Р = -КГ получим такое же выражение для свободной энертш как п в (I)

Р = / С!(с) + Ь.(с-с }*1й7: . (5)

• ■ . 9

Рассмотрим как изменяется энтропия системы после включения внешнего перемешивающего поля. Пусть go(г) и gtj (с) функция распределения по концентрациям соответственно для всей системы и для блока удовлетворяющие следующим условиям нормировок J ggícjdc = lí ; J g^(с)de = Н/Р, где Н-полное число частиц выделенной компоненты. Вводя некую функцию g,(с)

•J e. (c)dc = 1 , fe) = Ng,(c) , g^c) = fí/P g, СО

i

определим энтропии системы до перемешивания SQ и после S' S0 ="- к | ^ (с) ln gg (с) de ;

р

s'= Isb=psb • Бь=~к [%(с> 1п бе,(с) de .

Ьч

где Е^-энтропия одного блока. Тогда изменение энтропии обусловленное внешним воздействием AS = S'- SQ

AS = Г tí InCP) . (6)

Для случая на лих частот перемешивания со. (.6) имеет вид

AS = к 1Г?(Ш) . (7)

Тогда определяя теплоемкость приближенным выражением

(где АСр- амплитуда скачка Ср; Т0,АТ -тешвратура и интервал гешератур, в которой набладается нерегулярнее поведение Ср) Z3 (7) получаем

АСр ~ Р(ш) .

Гавпи образои». наблюдаемый скачок теплоемкости в смеси сла-гсраствориицх гпдкостей метанол-н-гептан, пропорциональный ;Тйпенп гомогенизации, могет служить экспериментальным под-гверздением образования релаксационной фазы, в результате глабого перемешивания на границе этих нздкостей.

В третьей глаза в приближении среднего полр рассмотрено стяняе слабого пэренэсзваная на флуктуации локальной концентрации сивсп кстанол-н-геЕтгн, получено п проанализировано :елпнейнсе уравненпе Кана-Хкдларда учитывающее перемешивание. :сли считать,что энергетический вклад мешалка в сснознсп сп-вделяется силой сопротивления пздссстп колебательному дзп-ешго перемешиваицях центров (шзр радиуса R), то вклад внеш-его поля h будет иметь следующее выразение, при малых и

Если с (г) слабо отклоняется от с0, из условия шнишшьности (5) в первой приблшсеши уравнение для Ос (г) линейно.

д^у =-ВА0с(г)4-|бс(г>-Ь(ш)0с(г) = 0 (8)

с!о

Соответствующее решение уравнения (8) будет функция Грина

б(г) = [4хКг) *1ехр (-г/г.) где г - корреляционный радиус, для которого устойчиво однородное состояние

= 2и (" ~ ТП/о»"2))'

Следовательно, характерный размер флуктуаций оказывается зависящая от частота переиьсшвашя. Еозростаниа среднеквадратичных флуктуаций равносильно то:,гу, что система оказывается внутри спинодальной области, поскольку вне сшшодали г убывает. Таким образом,при фиксированной тешературе, из-за нарастающих флуктуаций появляются участки, в которых локальная концентрация как бы "затягиваетея"под спинодаль. Б(г) с точностью до множителя совпадает с <бс(г )бс(га)> - флуктуацией концентрации. Следовательно, флуктуационный вклад в теплоемкость выракенный через Б(г) оказывается зависящим от ш

*> с 1

Для рассштрения процесса "спанодального распада со слабы« перемешиванием введен нелинейное уравнение Кана-Хилларда учитывающее внешнее воздействие

ЪТ [л/<зс - 2И(с-со) -

где Цс) = ео[-(с£.,-с5.1)2(с-ся)а+|сс-са>'ь] , са1п сзг- точки

спинодальной линии, с»=(сС1+сег)/2. Введя отклонение 7(г,4): с (г,1;)--со, и ограничиваясь случаен V « со, в безразмерных величинах агЛ), (где Б = и&о), х'= а = с точностью до слагаемых третьего порядка иалости получим

где Асо= :со- се4)(со- сса). Н=И/еа.

Качественный анализ уравнения (10) показывает, чтоНаличие вдевшего воздействия задает другие границы области абсолютной неустойчивости однофазного состояния которым соответ-

рвуигпозыв концентрации

увеличение« Н разность Acs=cs¡t- cst увеличивается, что ютветствуе? снеценшо спинодальной кривой в сторону бинода-[, тец сашш расширяется область неустойчивости однофазных »стояний. С другой стороны при некоторых концентрациях

с#1=с.-(Н/5)1Х2 , с,г=св-ННУ8)1"/* ¡л од а ль т эффективная спинодзль сливзгзтся в одну липа, юдствпеи чего з некоторой конечной окрестности с4 »исчезает' ¡ласть метзстабальных состояний. Оценивая tí ^ 0,001 находим [рину области слияния банодала и сшшодали с42-сЯ1й0,03 и.д. •о очень близко к 0.G5 экспериментальному значения.

Для анализа устойчивости раствора относительно бесконеч-1 палых изменений состава разлокин 7 в ряд Фурьо: = £ A(k) ехр (1'сг) , и получим для разности- свободней ергин нашей систеш п однородного состояния

(II)

& ""о

анализа (II) получим что раствор неустойчив относительно

уктуацдй коиг'чнтрации с длина»м вол!

X > Ха = Z* С(2Íi - dz£/dcl)/2Z)~l'z. ■ Рассмотрим кинетику сгвшэдального рзспзда на ранних стаях. Ззпншеи линейное уравнение Кзнз-длллардз с учетом (5)

'2-1 _ 2h -ЯК72 "fv >

j '

seraa уравнения (12) представляется э видо ряда Сурье

V = £ A(Ií,t) espfíkr) (13)

v

э A(k,t> = A(k.O)esp(iínOi), ífíiO =

фактор усиления. Как видно пз (13) внапнее воздействие витает область значений затухает-;* (я,<10 ивеличину Harinee растущих Пст=]:с/У2> флуктугций к значениям больших "к этЕетствующх неньшзн длина"»* волн фдуктуацяй состава. А гсичина фактора усиления будет линейно расти с ростов И, э ведет к усилению зкспсненцзздьно нарастающих флуктуация.

3 четвертой глава рассмотрено влияние слабого вознучення поздние стадии процессов распада и кз механизм образсза-

AF = 7 у |A0t) Ia \п Ц + 'ffií2- Ь

V I зс*

д V - г

-=—зг — JU <J í

1!ся микрогетерофазного состояния для случая бинарного раствора метанол-н-гептан.Рассмотрен вопрос о вклада энергии^поверхностного натяжения микрогетерофазной структура на эффект -геплопоглощения сопровскдаодий неравновесный фазовый переход, На основе чего рассмотрена возмоккость управления неравновесными процессами релаксации и гетерофазного структурообразо-вания посредством дозированного внешнего воздействия.

Известно, что система совершающая фазовый переход в условиях медленного изменения состояния, становится макроскопически неоднородной.При зтоы. термодинамические -степени свобода системы не успевают прийти в состояние полного равновесия. В зтомслучае,в условиях дозированного внешнего воздействия можно получить ыетастабильное гетерофазное состояние. Уравнение непрерывности бинарной кидкости

+ (11т 3 = 0 , ^ = , ц (Ш

Ь - коэффициент характеризующий подвнкность молекул. Функционал Е при слабой перемешивании имеет вид (5) с плотности с- ободной энергии однородного раствора состава с

1 = <р £ а(с-с.)я+ (с-с.)"]. (15)

Используя (14)-(15), в безразмерных.переменных

Н=1 • ^ = хо= ЦП-

ограничиваясь одномерным случаем получаем уравнение

= + • (15)

На ранних стадиях распада наиболее быстро будут расти флуктуации с'волновым числом к^С (К - а - бЗг)/2\1'2. В результате в системе тозникает характерный иаспхтаб нзодкородлостеЗ

% = 2гЛ = \ ^ '(16)

Ц1 - а - бсП

в пределах которого концентрация локально будет однородной. . Таким образси, в 'линейной стадии спинодального распада вся система разбивается ка мелкие области с локально одкородтк составом , в в интервале времен 0 < * < , формируется ячеистая структура с аффективной. протяаенностьо к. Оцш ¡а.. время образования ячеистой структуры. Качественно зто можно рассмотреть используя (15) .для описания релаксации среднего

' . 13

¡значения-ij-величина ц по ячейка. Считая, что |?т]| ^ v/X , j¿T)j « v/\7 , и исп дьзуя (15) находим

§-| =. - 2Х" (\"а+ а - Я + 2rf )т{. (17)

Проводя замену \ffr/at\ а rj/t,, получаем искомое время

= 4^/(-сн-Н-бо*)г. (18)

По истечении этого времени Процесс спшодзлыюго распада тэ-пяет линейный характер и система переводит к нелинейной стадии релаксации. Для рассмотрения собствезпш процесса релаксации интегрируем (17), и пренебрегая величинами второго порядка малости, находим

г* = - a f Н _

2[l - expj-{-а+Н-ба2) l-а + H) {t-to)/2i2]J •

За время t " i, происходит релаксация с к одному из значений С = Сс-с,± |(Н - а - бо2)1''2. (19)

!а основе полученных результатов можно заключить, следующее, внешнее возмущение Н сокращает характерный масштаб ячеистой структуры бинарной яядкостп (16), следовательно локальная даородность, а значит и формирование самих ячеек достигает-:я за более короткое время.

Два о" = 0,02, Н = 0,001, а = 6-10"э, В 5: 10'V/c, 10"°м, 10"%10"°с ' получаем время образования и ха->актарную длину ячеистой структуры t^, X в присутствии поля

t^ 0,01 * 0,1с , X X 10"^ 10"5ц. 'тносительное изменение вноспыоз полем при о = 1 Гц в вели-пну t," п X оудет порядка 1055 от их абсолютных величин.

Величина т](х,*) определяется в-каждый момент времени ус-овиеы Jrjdv = r^V = const п требованием минимальности F{T)>: Щ = С—i—a+Hit) > + 2if ]tj - g (20)

да g-ннонитель Лагранжа в задаче об условном экстремума.

равнение (20) для Т|(я) монно представать в виде ' • g = - - -

огда решение (20) . представляет собой чередование протянен-ix участков, где т) ^ .т^ и переходных областей с толщиной

■ В ~ f-a+HГ*". Если для характерной длины ячеистой структуры А. и R вы-хяняется RA « 1, то пераходкоа слой ложно считать поверх-

костью раздела фаз. Величина поверхностного натяЕения 2 прг тзшературе т и внешнем поле Н есть величина ' \

Г *» [ (tj4-T^)/Rla ~ í-ct+H)*^.

Используя частотную зависимость поля Н = H0ufi/3 в уравненм (16} находим для поверхностной энергии

% = 2S ~ (-fí+KeW"d/!l)a/2A (21!

где Б (Л.) - V1 общая площадь ячеек в единице объема. Дш К ~ Но-0,001, а = 1Гц изменение поверхностного натя-

Еения вследствии перемешивания составляет несколько процентов, что хотя и сравнимо со скачкой теплоемкости (¿C= 10S] но все-таки несколько меньше. Такггл образом, вклад поверх-костной энергии по-впдйнону выступает в. качестве дополнительного канала влияющего на АС.

При отключения внешнего перемешивания ячеистая структур; с течениен времена релакгирует к огородному состоянию. Пр: итоя энергия кезразного натяжения высвобождается в виде теп-за. В замкнутой системе это приведет к медленному 'повышена; ¿•ампературы на величину ¿T = Q^/C , которое зависит о? Н •

Arf ~ i-ctfljü^'^/W) '

23ЛЭДСТВНИ такого экзотермического эффекта, б адиабатически: условиях, теплоемкость понижается и по окончании релаксацк састегш стабилизируется на определенном более низко» значе киа С. -При возобновлении перемешивания ми^рогетерсфазно состояние восстанавливается. Это сопровождается зддотерки чесшш процессом ячеистого структурообразования, приводила к повышению значения С до прежнего уровня. При зтои набла даеное поведете теплоемкости вмеет характер "провала" в нн тервале температур, где производилось последовательное от юшчение в включение мешалки, А величина интенсивности перо иеашвашя определяет-глубину "цровала".' *

Таким образои, Дозированным вкепшш воздействием ыозно влиять на дасперсно-раазределенное состояние растворов, \л> .«хкет;Ч5ыть использовано для целенаправленного управления cf^néHtóo неравновесности в рассггаващихсв гцдкпх системах.

Основные результата а выводы.

1. Под влиянием слабого перемешивания, в окрестности границы раздела фаз расслаивающейся жидкой система, реализуется неустойчивое состояние, подверженное спинодальному распаду. Поэтому наблюдаемое в расслаивающейся системе метанол-и-гептан аномальное поведение теплоемкости можно интерпретировать как проявление локального вынужденного спинодального распада, инициированного внешним воздействием;

2. '!л основе статистической модели влияния слабого внешнего возмущения на развитие флуктуаций концентрации получено выражение для функционала свободной энергии и показяко, что скачок энтропии системы пропорционален степени гомогэшзации перемешивания;

3. Получена зависимость радиуса корреляции флуктуаций состава и флуктуационного вклада в теплоемкость от частоты перемешивания, которая характеризуется тем, что-с повышением частоты перемешивания увеличивается радиус корреляции и флуктуационный вклад в теплоемкость. Зависимость скачка теплоемкости от частоты соответствует экспериментальным данным;

4. В приближении малых флуктуаций получено нелинейное уравнение Kar -Хилларда, учитывающее перемешивание, анализ которого показывает, что внешнее воздействие:

- расширяет область абсолютной неустойчивости однофазных состояний, вследствпв чего смещается сцннодальная кривая в сторону бинпдальной и исчезает интервал метзстабильных состояний в конечной окрестности критической точки;

- сдвигает область значений затухающих и величину наиболее быстро растущих флуктуаций к значениям меньших длин волн;

5. Построена модель влияния слабого воз1лущеная на механизм образования макрогетерофазного состояния для случая бинарного раствора метанол-н-гептан, для которого в линейном приближении получены характерные длина и время t, образова-шя мтерогетерофазной ячеистой структур.-Из анализа модели макрогетерофазного состояния следует, что внешнее возмущение:

- сокращает характерный масштаб ячеистой структуры бинарной иидкости, следовательно локальная однородность, а значит в формирование самих ячеек достигается за более короткое время;

- вызывает более вцрахекное расслоение в ячеистых струн турах, так как концентрации в ячейках ролаксируют к 6aaei взаишотда ленным между собой значениям;

Б. ¿клад поверхностной энергии цекфазного натяжения шк ротет?рофазшх структур иожет выступать в качестве дополни тельного канала влияющего на скачок тепле змкости. При откла ченш перемешивания шкрогетерофазное состояние релаксируе к однородному,что приводит в адиабитических условиях к скач кообразнощ погаже нив теплоемкости. При возобновлении цереме швания значение теплоемкости повышается до прежнего уровня Таким образом,изменяя интенсивность воздействия можно влият на дисперсно-распределенное состояние растворов.

Основные результаты диссертации отражены в работах; Г.Хзбибуллаез П.К., Бутабаев М.Ш., Пахаруков Ю В., Сандов А. А. Сингулярность теплоеикости пра вынугдегшо» сшпюдаль ш распаде.// ДАН СССР.- 1991,- Т.320.-16.- o.I37£-I374 Р.ХвбЕбуялаев П.К., Бутабаев.К.Ш., Пахаруков D.В., Сапдов "&.А. 0 расширении области абсолютной неустойчивости при слабом возмущении.// ДШ России.- 1932.- Т.324.- Л6.-СЛ183-И86.

■ З.Хабибуллаев П.К., Бутабаев М.Ш., Пахаруков В.В., Сапдов

A.Д. О релаксационном состоянии вблизи граница абсолютно! . неустойчивости пра слабом возмущении. // ДАН России.-

1993,- Т.ЗЗО.- J32.'- C.I88-I90. • й.ХабЕбуллаев П.К-» Бутабаев М.Ш., Карабаев ti.К., Пахарукоз

B.В., Савдоз А.А.- Микроскопическая модель - неустойчиво« состояния рг ^слаиваю"1ахся зздкостей.// ДШ России,- I9S3, Т.332— JS2.- СЛ64-165. • ^

5.Khabibullayf" Р.К., Butabayev M.Sh, , PaMiarukov Yu.Y., Faidov A,A, Spinodf" .Decomposition of a binary liquid cj lutiorv induced .by weak intermixing. // 2nd Liquid Matt( Conference (Firense, Italy),: Europliys,Con.A'bs195: 170, P.231.

гшвукш спикодал ежршшнйнг «луктуацяон мтнкзил

В?ТДБ(ШВ М.И.

1Гяскачз назт^укз

Диссертация ет ^атланларга агфалувчп з-етзнол-н-гептан зтя нисолида бш!ар кан зрувчазг сугалинлардагп сппзгодал аралии ззраёнларнга к-".сиз цехазтикзвнй арзлзитирншнизЕГ ьсириш назарай кУриб чигапга багигшзнган. Концентрация >'ктуацяяларинияг рнво^ланишга кучсиз таился галаёлнинг ьсир килия модели иалаб чизсшзб, унинг асосида иетянол-н-зтан тизинида кузатилган нокувозанатли фазавий утиш тахлил яикган ва иссшущк сагиш сакраб узгариш акплитудасизкзнг элаптирип чзстотасига 'ботликлнк ифодаси олинган". Маябурий анодал ешзрилиини бсшлангич боскичларизшнг нанетикаса ку-5 чхпшяггн. Тапка таъсир остида знт тез Усувчи флуктуация-рнннт катталига кгчик тУлкан узунликлари томонига суршшзш рсатнлган, Спинодалнинг бинодьл томошгга снляиш ва згритизс ^танинг якин ^трсфида метастабил холатлзр сохасшшнг й?ко-ет анзк-танган. Релаксацион,- ыикрогетерофазавий' ^олатзшнг сил булиш ыеханпзютз' чнзизсий ва ночизизшй боскичларда чсиз галаённинг таъсйри тадзсщ з^шинган.. Механик аралаяти-ш натикасид-" релаксацион структуразганг хос Улчамлари ва сил булиш вактлари згаскариши кУреатилган, Еунда сирт та-нглик зкергиясининг нозлувозанатля .фазавий Утишнцнг иссик-х хшшщ ходисасип зсушадиган хиссаси иссиклик сигимининг краб узгаршига таъсир ннлувчи купзюта фактор сифатида на-ён булини муздаши Тапкарздан таъсир яртт .тУхтатилганда крогэтерофазавЕй а^олат релаксацияси -латиласида нссшушк ралиб чшдпза аншуханган. Шунянг асосида злп^орлаотгн' ташну! ьсир воситаспда релаксация нараёнларни. бозжарш пшсонияти риб чшшлган. Олинган натикалар бинар хам зрузчан суклушк-р асосида шзсроззлульспялар олзшдезс аиалий иаксадларда иш-тшпяш ыункин.

FracTirmotiAL KRminsM OF Tlte FORCED^ SPIlOJJa'DKXIHPOSITIOtr.

Ktkhriddin Sh. Butabaev,

ABSTRACT

The dissertation 1b aimed to the theoretical consideration of the Influence of weak mechanical nixing on processes of splnodal decomposition In binar weakly soluble liquids on the example of stratlfiable system: raethanol-n-heptane. Hon-equilibriura phase transition, observed In the methanol-n-heptane systi.d, has been analyzed on the base of the elaborated model of the weak external perturbation influence on development of the concentration fluctuation, and dependence of amplitude of the heat capacity Jump on raixl-g frequency has been obtained. Kinetics of the early stage of the forced splnodal decomposition har been observed. It has been shorn, t! it external influence shilts value of the roost quickly increasing fluctuations +o the side of less wavelengthsi Displacement of the splnodal to the side of the binodal and disappearing of the region of metastable states in the neighbourhood of critical point has been established. Influence of weak perturbation on the mechanism of relaxational microheterophase state formation in linear and nonlinear stage has been investigated, It has been shown, that mixing shortens characteristic scale of irihomogeneities and time of cell structure formation. At this contribution of the surface tension enei^y to th. effect of heat absorption of the nonequillbrium phase.transition can be an additional channel affecting the L.at capacity ¡jump. Positive heat effect con-' dit^oned by relaxation of microheterophase state at switching off the external action has been discovered. On the base of this a possibility of management ' of- nonequillbrium processes of relaxation by means of dosed external influence has been considered, The results obtained can be appli i when solving prac tical t of getting rcicroemulsions on the base of binar weakly soluble liquids.