Лектор
К.ф.-м.н., ассистент Плаксина Юлия Юрьевна, yuplaksina@mail.ru, 8(495)939-26-94.
Аннотация дисциплины
Рассматриваются два связанных вопросов – физика фазовых переходов и их влияние на гидродинамику системы. В сжатой форме излагается основные вопросы физики и химии поверхности. Рассматриваются гидродинамические процессы на границе раздела сред при наличии энергообмена между средами – это испарение, гетерогенная конденсация, поглощение излучения на границе раздела. Проводится анализ граничных условий, исследуется влияние колебаний поверхности раздела на распространение гидродинамических возмущений. Анализируются гравитационно-капиллярные волны, термокапиллярная и концентрационная конвекции. Существенное место в курсе занимает анализ параметров подобия, связанных с объемным энерговыделением и энергообменом на границе раздела сред.
Цели освоения дисциплины
Целью курса является приобретение студентами практических навыков в формулировке проблем при наличии фазовых переходов и границ раздела сред, а также анализа параметров подобия.
Задачи дисциплины
В результате освоения дисциплины обучающийся должен знать основные физические модели, описывающие тепло- и массообмен на границе раздела сред и иметь общее представление об особенностях фазовых переходов.
Программа курса
- Условие равновесия фаз. Путешествие по фазовой диаграмме. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса.Фазовые переходы и их классификация.
- Теория Ван-дер-Ваальса. Критическая точка пар-жидкость.
Закон соответственных состояний
- Модель Изинга. Законы Кюри и Кюри-Вейсса. Корреляционная функция вблизи критической точки.
- Химия и физика поверхности. Поверхностное натяжение и изменение поверхностной энергии. Межфазное натяжение. Адгезия, когезия. Добавочное давление, обусловленное кривизной поверхности жидкости.
Формула Лапласа. Сорбция.
- Моделирование потоков тепла на границе раздела «вода-воздух» (эмпирические модели)
- Гидродинамические уравнения и условия на границе
- Параметры подобия и граничные условия для деформируемой поверхности
- Гравитационно - капиллярные волны на поверхности раздела жидкость-газ
- Термокапиллярная конвекция на границе раздела жидкость-газ
- Испарение и конденсация. Их влияние на формирование гидродинамических течений в жидкости и в газе.
- Структуры на поверхности жидкости. ПАВ, пленки и их описание. Влияние пленок на испарение и газовый обмен.
- Пузырьки. Распространение звуковых волн в пузырьковой среде. Всплытие пузырька. Классический анализ движения пузырька (без учета теплопроводности, вязкости и поверхностного натяжения). Паровые пузырьки. Антипузыри. Кавитация.
- Капли.
Литература
- Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц Теоретическая физика. (т. V) Статистическая физика. Часть 1. М.: Наука, 1976.
- Г. Стенли Фазовые переходы и критические явления. М.: Мир, 1973.
- Ш. Ма Современная теория критических явлений. М.: Мир, 1980.
- А.З. Паташинский, В.Л. Покровский Флуктуационная теория фазовых переходов. М.: Наука, 1982.
- М. А. Анисимов Критические явления в жидкостях и жидких кристаллах. М.: Наука, 1987.
- Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц. Теоретическая физика. (т. VI) Гидродинамика. М.: Наука, 1986.
- В. И. Ралдугин. Физикохимия поверхности. Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект», 2011.