Флуктуационная теория критического состояния

Изложены основы флуктуационной теории П. Пригожина, которая позволяет единообразно формулировать критерии потери устойчивости ( кризиса ) для макроскопических процессов, режимов или структур в областях, далеких от состояния равновесия. Рассмотрены критическая точка жидкости, возникновение пульсаций при одномерном и вращательно-поступательном течениях несжимаемой жидкости, кризис течения газа по трубе, переход ламинарного течения в турбулентное. Для последнего процесса даны оценки числа Рейнольдса в случаях обтекания плоской пластины и течения в цилиндрической трубе, согласующиеся с опытом. [c.119]

Показано, что современная флуктуационная теория не только правильно отражает термодинамику критических явлений и позволяет правильно интерпретировать наиболее надежные экспериментальные данные, но и открывает новые возможности для решения прикладных задач, связанных с точными расчетами термодинамических свойств веществ в широкой окрестности критической точки. Последнее иллюстрируется на примере многочисленных экспериментальных данных для воды, термодинамические свойства которой в критической области рассчитаны по предложенному уравнению состояния. [c.2]

При распространении этой теории на состояния сильно растянутой жидкости встречаются серьезные трудности. Связь между радиусом пузырька и числом молекул в нем оказывается немонотонной. Величина п проходит через максимум, который для 6 ]> 3 соответствует радиусу г < Гр(. Здесь же достигает максимума и W. Получается, что рост пузырька после прохождения размера г должен сопровождаться уменьшением числа молекул. Но для больших пузырьков поток молекул, обусловленный разностью химических потенциалов жидкости и пара, имеет противоположное направление. Следовательно, выводы теории для сильно растянутой жидкости оказываются в противоречии с исходными термодинамическими соображениями. Указанного противоречия можно избежать, отказавшись от допуш,ения, что рост пузырька лимитируется скоростью испарения. Принципиальная трудность описания флуктуационных пузырьков в сильно растянутой жидкости р < 0) связана с низкой плотностью пара при температурах, где такие состояния возможны. Критический пузырек оказывается практически пустым, тогда как в области максимальных перегревов при р > О (Гп Т 0,9) имеем == Ю -Ю [c.43]

Флуктуационные эффекты характеризуются значени ми корреляционной функции плотности и корреляционного радиуса флуктуаций, определяемого расстоянием, на котором корреляция существенно уменьшается. В области критической точки радиус корреляции значительно больше радиуса действия межмолекулярных сил, а флуктуации плотности в непосредственной близости к критической точке достигают значения самой плотности. Из этого складывается следующее представление о состоянии вещества в непосредственной близости к критической точке. Около критической точки веш,ество подобно газу, который состоит из отдельных групп (кластеров) молекул, напоминающих микроскопические капли жидкости, размер которых быстро возрастает с приближением к критической точке. Уместно напомнить, что аналогичная точка зрения на состояния вещества в области критической точки уже содержалась в теории ассоциации реальных газов. [c.276]

До сих пор мы рассматривали средние величины, характеризующие систему в состоянии термодинамического равновесия. Однако в любой системе все время происходят отклонения от этого состояния, называемые флуктуациями. Они ведут к ряду явлений, обнаруженных и изученных экспериментально. Местные отклонения плотности в газах, жидкостях и твердых телах вызывают рассеяние света в прозрачных телах, так называемое молекулярное рассеяние света. Особенно сильное рассеяние получается в жидкостях вблизи критической точки. Это так называемая критическая опалесценция — явление, долгое время остававшееся непонятным, так как оно, как и вообще флуктуационные явления, по существу противоречит термодинамике при том формальном понимании ее положений, которое им придавали прежде. Объяснение флуктуационных явлений могло быть дано только уже в рамках статистической теории, с точки зрения которой они неизбежно должны иметь место в любой системе. [c.241]

Переход метастабильной фазы в устойчивую совершается путем флуктуационного возникновения в однородной среде небольших скоплений новой фазы — зародышей. Энергетически невыгодный эффект появления поверхности раздела приводит, однако, к тому, что при недостаточно больших размерах зародыша он оказывается неустойчивым и снова исчезает. Устойчивыми являются лишь зародыши с размерами а, начиная с некоторого определенного (при заданном состоянии метастабильной фазы) размера а этот размер назовем критическим, а о зародышах такого размера будем говорить как о критических ). Критические зародыши предполагаются макроскопическими образованиями, содержащими большое число молекул. Поэтому вся теория справедлива лишь для метастабильных состояний, не слишком близких к границе абсолютной неустойчивости фазы (при приближении к этой границе размеры критических зародышей убывают, стремясь к величине порядка молекулярных размеров). [c.503]

Принятое построение монографии позволило последовательно рассмотреть классическую теорию критического состояния, отметить отличия ее предсказаний от результатов новых экспериментальных исследований и показать, как в рамках современной флуктуационной теории, развитой Видомом, Кадано-вым, Покровским, Наташинским, Вильсоном и др., удается не только согласовывать результаты экспериментальных и теоретических исследований, но и решать чисто прикладные задачи, связанные с точными расчетами термодинамических свойств индивидуальных веществ в критической области. [c.8]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...