Лектор

К.ф.-м.н., с.н.с., Винниченко Николай Аркадьевич, nickvinn@yandex.ru, 8(495)939-26-94.

Аннотация дисциплины

В курсе рассматривается влияние релаксационных процессов и энерговыделения на гидродинамику газовых сред, модернизация уравнений гидродинамики и граничных условий с учетом релаксационных процессов, а также стандартные вопросы, связанные с распространением малых возмущений в релаксирующей среде, структурой ударных и детонационных волн, процессами горения, стационарная теория теплового взрыва и проблемы конвективного энергообмена при объемном энерговыделении. Существенное место в курсе занимает анализ параметров подобия, связанных с объемным энерговыделением и энергообменом на границе раздела сред.   Самостоятельная работа студентов реализуется в форме домашних заданий и контрольных работ, связанных с решением задач по материалам курса.

Цели освоения дисциплины

Целью курса является приобретение студентами практических навыков в работе с уравнениями релаксационной и межфазной гидродинамики, анализу параметров подобия и выявления основных факторов, влияющих на гидродинамику системы.

Задачи дисциплины

В результате освоения дисциплины обучающийся должен знать основные физические модели, описывающие тепло- и массобмен в реагирующих и неравновесных средах, уметь определять характер течения по оценке параметров подобия, пользоваться эмпирическими формулами, решать задачи по тепло- и массообмену.

Компетенции

     Компетенции, необходимые для освоения дисциплины - ОНК-5, ПК-1.

     Компетенции, формируемые в результате освоения дисциплины - СК-2, ПК-2.

Требования к результатам освоения содержания дисциплины

В результате освоения дисциплины студент должен

знать модели релаксационной и межфазной гидродинамики;

уметь провести простейшие расчеты параметров гидродинамических систем и критериев подобия;

владеть навыками оценок и расчетов для межфазных систем и систем с энерговыделением.

Содержание и структура дисциплины

Место дисциплины в структуре ООП ВПО

1. Спецкурс кафедры (по выбору).
2. Вариативная часть, блок В-ПД.

• К началу освоения данного курса необходимы знания основ физической гидродинамики, а также знания по термодинамике и статистической физике, в том числе понятие об описании внутренних степеней свободы молекул.
• Освоение курса необходимо для выполнения научно-исследовательской практики, связанной с физической гидродинамикой, ударными волнами, проведением инженерных расчетов теплообмена.

Образовательные технологии

Использование в учебном процессе демонстрационных фильмов с численной или экспериментальной визуализацией изучаемого течения. Использование в качестве примеров научных задач, решавшихся сотрудниками кафедры. Дистанционное сопровождение домашних заданий. Дистанционное сопровождение учебного курса.

Оценочные средства для текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации

Примеры контрольных вопросов:

1. Как меняется число стационарных решений при уменьшении коэффициента теплопередачи с окружающей средой в теории Семенова с учетом обратных реакций?
2. Как изменится давление за фронтом ударной волны, если при одинаковом начальном давлении и числе Маха заменить одноатомный газ на двухатомный?
3. Как можно оценить скорость волны горения, зная параметры среды?
4. Чем число Био отличается от числа Нуссельта?
5. Может ли за фронтом детонационной волны в релаксационной зоне не происходить изменений газодинамических параметров?
6. Почему детонационная волна в заданном взрывчатом веществе распространяется с одной определенной скоростью?
7. Какие силы способствуют конвекции в жидкости при нагреве ее снизу и какие силы препятствуют этому процессу?

Примеры задач из домашних заданий и контрольных работ:

1. Вычислить колебательную температуру неравновесного газа, при которой звук в азоте начнет усиливаться. Колебательную теплоемкость принять равной единице. Т=300 К, р=1 атм,  атм с.
2. Ширина плоского слоя увеличилась в 2 раза. Как изменится энерговыделение в точке теплового взрыва при сохранении энергии активации?
3. В двухатомном газе с  и давлением р₀=0.3 атм распространяется ударная волна с М=4. Оценить давление в конце релаксационной зоны, ответ обосновать. Оценить ширину релаксационной зоны, если зависимость времени релаксации от температуры дается соотношением . Колебательную теплоемкость за фронтом считать постоянной и равной , скорость звука перед волной равна 300 м/с.
4. Горячая картофелина диаметром 10 см с начальной температурой 50°C остужается потоком воздуха со скоростью 1 м/с и температурой 20°C. Теплопроводность картофелины 0.5 Вт/(м К), воздуха — 0.025 Вт/(м К). Вязкость воздуха 1.8∙10^-5 Па∙с, давление атмосферное. Найти мощность теплоотдачи и нормальную производную температуры на поверхности картофелины в начальный момент времени.

Учебно-методическое обеспечение дисциплины

Основная литература

1. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц Гидродинамика, Наука, 1986.
2. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М.: Наука, 1963.
3. Е.В. Ступоченко, С.А. Лосев, А.И. Осипов Релаксационные процессы в ударных волнах, Физматгиз, 1965.
4. Х. Уонг Основные формулы и данные по теплообмену для инженеров, Атомиздат, 1979.

Дополнительная литература

1. Y.A. Cengel Heat transfer: a practical approach, McGraw-Hill, 2003.
2. Осипов А.И., Уваров А.В. Неравновесный газ: проблема устойчивости // Успехи физических наук, 1996, т.166, №6, с.639-650.
3. Осипов А.И., Уваров А.В. Кинетические и газодинамические процессы в неравновесной молекулярной физике // Успехи физических наук, 1992, т.162, №11, с.1-42.

4. Roschina N.A., Uvarov A.V., Osipov A.I. Natural convection in an annulus between coaxial horizontal cylinders with internal heat generation // Int. J. Heat Mass Transfer, 2006, v.3, №1-2, pp.40-47.

1. А.И. Осипов. Неравновесный газ. Соросовский обр. журнал, 1998, №7, с.95-101.
2. А.И. Осипов, А.В. Уваров. Физика неравновесного газа. Природа, 2001, №10, с.61-68.

Материально-техническое обеспечение

В соответствии с требованиями п.5.3. образовательного стандарта МГУ по направлению подготовки «Физика».

Аудитория 2-44.

В наличии есть проектор и компьютер для презентации.

Подробности

Автор: Admin

Обновлено: 24 Ноябрь 2016

Лектор - д.ф.-м.н., профессор Уваров Александр Викторович 5-й курс, 10-й семестр

   I. СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛ И ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ.

Лекция 1. Квантовая механика и строение молекул. Образование химической связи  при  понижении энергии совокупности атомов. Адиабатическое приближение или приближение Борна-Оппенгеймера. Критерий адиабатичности.

Лекция 2. Метод МО ЛКАО (молекулярных орбиталей как линейной комбинации атомных орбиталей). Связывающие и разрыхляющие орбитали. Строение H₂. Метод валентных схем (ВС)(метод Гайтлера-Лондона). Волновая функция в методе ВС, кулоновский  и обменный интегралы. Сравнение методов МО ЛКАО и ВС.

Лекция 3.

Строение простейших молекул: H₂, Li₂, LiH. Принцип Паули и межэлектронное отталкивание. Порядок, энергия и длина связи. Ионность связи.

Подробности

Автор: Admin

Обновлено: 24 Ноябрь 2016

Лектор

д.ф.-м.н., профессор Уваров Александр Викторович

Структура и содержание дисциплины

Подробности

Автор: Admin

Обновлено: 24 Ноябрь 2016

1. Название дисциплины Оптические спектральные методы исследования анизотропных жидкостей и биологических растворов, ч.1
2. Лекторы. Петрова Г.П., Сергеева И.А., Федорова К.В.
3. Список основных тем, изучаемых в рамках дисциплины:

1. Типы макромолекул (полисахариды, белки, нуклеиновые кислоты).
2. Биополимеры. Структура белковых макромолекул. Свойства белковых макромолекул в растворах.
3. Растворимость (водородная связь, дипольный момент, диэлектрическая проницаемость, взаимодействие между ионами, ионами и диполями).
4. Влияния рН на белки. Изоэлектрическая и изоинонная точки. Молекулярный вес.
5. Исследование растворов заряженных макромолекул (диполь-дипольное взаимодействие. теория Скэтчарда)
6. Рассеяние света в растворах макромолекул.
7. Рассеяние света в растворах взаимодействующих молекул.
8. Анизотропия рассеяния. Рассеяние на флуктуациях ориентации молекул среды. Коэффициент деполяризации. Фактор Кабанна.
9. Использование метода Рэлея-Дебая для определения параметров белков в растворах.
10. Спектральный состав рассеянного излучения.
11. Экспериментальные результаты определения массы и второго вириального коэффициента белковых макромолекул в водных растворах.
12. Рассеяние Мандельштама-Бриллюэна.
13. Крыло рэлеевской линии (КРЛ) .
14. Комбинационное рассеяние (КР).

4. Основная литература

1. Петрова Г.П.. Оптические спектральные методы исследования жидкостей и растворов ч.1 и 2. 2009.
2. Флайгер У. Строение и динамика молекул т.1 и 2. Изд. «Мир». Москва.
3. Фабелинский И.Л. Молекулярное рассеяние света. Изд. «Наука». Москва. 1965.
4. Цветков В.Н., Эскин В.Е., Френкель С.Я. Структура макромолекул в растворах. Изд. «Наука». 1964.
5. Левшин Л.В., Салецкий А.М. Оптические методы исследования молекулярных систем. Изд-во МГУ. 1994.

Подробности

Автор: Admin

Обновлено: 24 Ноябрь 2016

Лекторы

     Д.ф.-м.н., проф., Сысоев Николай Николаевич, кафедра молекулярных процессов и экстремальных состояний вещества физического факультета МГУ, sysoev@phys.msu.ru, +7(495)939-10-97

    Доктор физико-математических наук, профессор, Знаменская Ирина Александровна, кафедра молекулярных процессов и экстремальных состояний вещества физического факультета МГУ, znamen@phys.msu.ru 8 495 939 44 28.

Аннотация дисциплины

Вводный курс для студентов, специализирующихся в области молекулярных процессов и экстремальных состояний вещества. Первой задачей курса является знакомство с основными направлениями развития современной физики молекулярных процессов на кафедре и ее практических приложений. Вторая задача – это анализ тех конкретных проблем, которые в данный момент разрабатываются на кафедре. Во второй части курса студенты выступают с докладами по актуальным вопросам

Цели освоения дисциплины

Целью курса является ознакомление студентов с современными проблемами молекулярной физики и знакомство с основными научными направлениями кафедры на более высоком уровне по сравнению с простой обзорной лекцией.

Задачи дисциплины

Дать возможность студентам сориентироваться в многообразии проблем и задач, построить классификацию и составить представление об используемых методах и подходах.

 Компетенции

            Компетенции, необходимые для освоения дисциплины  -  ОНК-1.

            Компетенции, формируемые в результате освоения дисциплины - ОНК-4, ПК-2.

 Требования к результатам освоения содержания дисциплины

В результате освоения дисциплины студент должен

знать основные, наиболее известные проблемы, рассматриваемые в современной молекулярной физике;

уметь сформулировать основные темы исследований и используемые подходы к решению задач;

 Содержание и структура дисциплины ( рассматривается только первая часть курса связанная с лекциями ведущих сотрудников кафедры).

 Место дисциплины в структуре ООП ВПО

1.    Обязательный.

2.   Вариативная часть, профессиональный блок, дисциплина профиля.

3.   Курс опирается на базовые курсы по общей физике.

• К началу освоения данного курса необходимы знания, полученные учащимися в рамках общего курса физики на физическом факультете МГУ.
• Освоение курса необходимо для выполнения научно-исследовательской работы.

 Образовательные технологии

Материалы курса размещены на сайте кафедры. Лекции, контрольные работы.

Оценочные средства для текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации

Проводятся промежуточные контрольные работы по определению уровня усвоения материала.

Примеры вопросов и задач

1. Какие системы называют открытыми?
2. Опыт Бенара – его основные параметры и результаты.
3. Какие преимущества дает пренебрежение сжимаемостью жидкости при моделировании конвективных течений?
4. Зачем нужны методы с пространственной аппроксимацией высокого порядка точности?
5. Основные этапы обработки при измерении температуры жидкости теневым фоновым методом.
6. Какими параметрами характеризуется низкотемпературная плазма?
7. Перечислите основные типы газовых разрядов.
8. Что такое ударная волна? При каких условиях возникают ударные волны?
9. Как зарегистрировать ударную волну?
10. Предмет вычислительной физики.
11. Основные группы вычислительных методов в задачах  молекулярной физики.
12. Предмет вычислительной гидродинамики.
13. Гидродинамические неустойчивости Релея –Тейлора, Кельвина –Гельмгольца, Рихтмайера – Мешкова.
14. Сверхкритический флюид и его свойства.
15. Свойство хиральности и ее роль в жизнедеятельности биологических систем.
16. Значение радиуса иона в образовании гидратной оболочки.

 Учебно-методическое обеспечение дисциплины

 Основная литература

1. А.И. Осипов, Н.Н Сысоев, А.В. Уваров. Современная молекулярная физика. Неравновесный газ. – М.: МГУ, физический факультет, 2006.
2. А.И.Осипов, Н.Н.Сысоев, А.В.Уваров. Термодинамика вчера, сегодня, завтра, М.:МГУ, физический факультет, 2003.
3. Сысоев Н.Н., Селиванов В.В., Хахалин А.В. Физика горения и взрыва. Часть 1. Горение и детонация. Учебное пособие. М., 2011. 200 с.
4. М. Ван-Дайк. Альбом течения жидкости и газа. Москва, Мир, 1986.
5. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. - М., Наука, 1987. 
6. Браун Г., Уилкен Д., Жидкие кристаллы и биологические структуры. М.,Мир.1982

 Дополнительная литература

1. Сысоев Н.Н., Осипов А.И., Уваров А.В. Нанотехнологии и физика молекул // Вестник Московского Университета, сер.3, физ. астрон., 2009, №1, с.3-10.
2. Эртель Г. Путеводитель Прандтля по гидроаэродинамике. РХД, 2007.
3. Флетчер К. Вычислительные методы в динамике жидкостей. В 2-х т. - М., Мир, 1991.
4. Васильев Л.А. Теневые методы. - М., Наука, 1968.
5. Токарев М.П., Маркович Д.М., Бильский А.В. Адаптивные алгоритмы обработки изображений частиц для расчета мгновенных полей скорости // Вычислительные технологии, 2007, т.12, №3, с.109-131.
6. Петрова Г.П. . Анизотропные жидкости .Биологические структуры. .Москва 2005г.
7. Сонин А.С. Введение в физику жидких кристаллов, М. Наукаю1983

 Интернет-ресурсы

Материалы курса доступны на сайте кафедры молекулярной физики http://molphys.phys.msu.ru

Материально-техническое обеспечение

В соответствии с требованиями п.5.3. образовательного стандарта МГУ по направлению подготовки «Физика».

Аудитория 2-44.

В наличии есть проектор и компьютер для презентации.

Подробности

Автор: Admin

Обновлено: 24 Ноябрь 2016