Доклад Татьяненко Дмитрия Викторовича о содержании диссертации «Метод функционала профиля жидкой плёнки в термодинамике нуклеации на частично смачиваемых поверхностях»
Скачать 93.59 Kb.
|
| «УТВЕРЖДАЮ» Декан физического факультета СПбГУ ___________ А.С. Чирцов «_____»____________ 2003 г. ВЫПИСКА из протокола № 21 заседания кафедры статистической физики физического факультета СПбГУ от 17 июня 2003 г. ПРИСУТСТВОВАЛИ: зав. кафедрой профессор А.П. Гринин, профессора: Ф.М. Куни, В.П. Романов, А.К. Щёкин, А.В. Тулуб, доценты Т.Ю. Новожилова, И.А. Жувикина, аспирант М.С. Кшевецкий. СЛУШАЛИ: Доклад Татьяненко Дмитрия Викторовича о содержании диссертации «Метод функционала профиля жидкой плёнки в термодинамике нуклеации на частично смачиваемых поверхностях», представленной на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности «01.04.02 — теоретическая физика», выполненной под руководством д. ф.-м. н. профессора кафедры статистической физики Щёкина А.К. ЗАКЛЮЧЕНИЕкафедры статистической физики о диссертационной работе Татьяненко Д.В. 1. Актуальность темы исследования. Нуклеация — образование зародышей новой фазы — широко распространённое явление, понимание которого важно в различных областях физики и техники. Наиболее часто встречающимся случаем является гетерогенная нуклеация пересыщенных паров, происходящая на инородных телах — ядрах конденсации. Такой процесс требует, как правило, более низкого пересыщения пара и потому чаще реализуется. В термодинамике гетерогенной нуклеации существенным является учёт поверхностных сил, влияющих на термодинамические характеристики зародыша новой фазы. Для ядер, полностью смачиваемых конденсатом, поверхностные силы обычно учитывают, вводя в рассмотрение изотерму расклинивающего давления. Термодинамическая и кинетическая теории конденсации для таких систем получили развитие в последние десятилетия. Характерной чертой гетерогенной нуклеации на смачиваемых ядрах является существование порогового пересыщения пара, выше которого нуклеация идёт по безбарьерному механизму, т.е. для образования критического зародыша не требуется преодоления активационного барьера. Это означает, что при пересыщениях выше порогового любая плёнка, образующаяся на поверхности ядра, монотонно увеличивается по толщине. На плоской смачиваемой поверхности конденсация идёт безбарьерно при любом пересыщении пара. Рассмотрение конденсации на ядрах и плоских подложках, частично смачиваемых конденсатом, традиционно проводится с использованием менее детального феноменологического описания. Формирующийся на частично смачиваемой поверхности зародыш новой фазы имеет форму капли-линзочки, образующей краевой угол с поверхностью ядра или подложки. Термодинамические характеристики такой капли в рамках традиционного феноменологического подхода вычисляют, считая все поверхностные натяжения в системе равными их значениям для плоских границ раздела макроскопических фаз, а величину краевого угла определяют из поверхностных натяжений. Такая теория даёт для систем с частичным смачиванием предсказания, качественно подобные случаю гомогенной нуклеации, в частности предсказывая барьерный механизм нуклеации при любых значениях пересыщения пара. Последующие модификации теории, учитывающие в рамках этого подхода линейное натяжение, связанное с наличием линии трёхфазного контакта, показали, что влияние линейного натяжения на величину краевого угла качественно меняет термодинамику нуклеации. В частности, в приближении постоянного (не зависящего от размера капли) линейного натяжения предсказывается существование порогового пересыщения. Это дало основания предполагать, что частично смачиваемые ядра, наряду с полностью смачиваемыми, могут обладать высокой конденсационной активностью, т.е. способностью обеспечивать конденсацию пара при низких значениях пересыщения. Этот результат важен, в частности, для прикладных вопросов физики атмосферы. Например, некоторые частично смачиваемые водой вещества традиционно используются для засевания облаков в целях управления образованием осадков. Кроме того, ядра конденсации из таких веществ постоянно присутствуют в воздухе, участвуя в формировании атмосферных аэрозолей. Конденсация на плоских частично смачиваемых поверхностях также представляет большой теоретический интерес и имеет технические приложения. Вместе с тем оценки показывают неоправданность использования приближения постоянного линейного натяжения для очень малых капель, какими являются зародыши новой фазы. Последовательный учёт зависимости линейного натяжения от размера капли возможен, но макроскопический феноменологический подход не позволяет найти эту зависимость. Для небольших краевых углов задача нахождения термодинамических характеристик зародышей новой фазы на частично смачиваемых поверхностях может быть решена в рамках обобщения подхода, используемого в теории нуклеации на смачиваемых ядрах, на случай неравномерных по толщине жидких плёнок. В таком подходе зародыш новой фазы описывается как плёнка конденсата переменной толщины. Задавая изотерму расклинивающего давления, можно построить выражение для соответствующего термодинамического потенциала как функционала профиля жидкой плёнки (т.е. зависимости локальной толщины плёнки от координат точки на поверхности). Профили равновесных зародышей могут быть найдены как экстремали этого функционала, а термодинамические характеристики могут быть вычислены для найденных профилей как значения соответствующих функционалов. Это позволяет построить термодинамику нуклеации. Кроме того, такой подход позволяет найти зависимость линейного натяжения и краевого угла от размера капли и рассматривать теорию нуклеации в рамках феноменологического подхода с учётом линейного натяжения. Последнее может быть полезно, например, при построении кинетики нуклеации на частично смачиваемых поверхностях. Диссертационная работа посвящена исследованию условий, при которых на сферическом ядре конденсации нуклеация происходит через формирование равномерных по толщине плёнок, и условий, когда критический зародыш будет представлять из себя сидящую на ядре каплю. Для важного предельного случая плоской частично смачиваемой подложки решается задача построения термодинамики нуклеации и поиска зависимостей линейного натяжения и краевого угла от размера зародыша в рамках описанного метода функционала профиля плёнки. 2. Научная новизна. В настоящей работе решены впервые следующие задачи:
3. Содержание работы соответствует специальности 01.04.02 — теоретическая физика, по которой она защищается. 4. Степень обоснованности научных положений и выводов. Достоверность полученных результатов обоснована тем, что методы решения рассмотренных в диссертации задач базируются на современных теоретических представлениях и подходах к описанию и учёту поверхностных сил в тонких смачивающих плёнках. Использованный подход является обобщением широко используемого и экспериментально подкреплённого подхода к учёту поверхностных сил в тонких плёнках через изотерму расклинивающего давления. Характерные формы изотерм расклинивающего давления многократно определялись по результатам измерений. Вид использованных модельных изотерм обоснован теоретически, а характерные численные значения для реальных систем известны из результатов измерений. Использованный метод функционала профиля жидкой плёнки хорошо зарекомендовал себя в теории смачивания, предсказывая результаты, согласующиеся с экспериментом. Полученные в диссертации результаты, касающиеся механизма образования зародышей новой фазы, согласуются с экспериментальными наблюдениями. Полученные в диссертации выражения для линейного натяжения и зависимости краевого угла от радиуса контактной линии согласуются в переделе больших капель с ранее полученными результатами. Всё вышеперечисленное в совокупности свидетельствует о достоверности полученных результатов и сделанных на их основании выводов. 5. Личный вклад автора в получение результатов. Диссертация написана по материалам исследований, выполненных на кафедре статистической физики Санкт-Петербургского государственного университета в период 1996–2003 гг. Основные задачи поставлены научным руководителем А.К. Щёкиным. Результаты, выносимые на защиту, получены автором самостоятельно. Основные полученные результаты отражены в 10 публикациях. Личный вклад соискателя в опубликованные работы составляет в среднем не менее 60%. 6. Теоретическая и практическая ценность. Полученные результаты позволяют адекватно описывать термодинамику нуклеации на частично смачиваемых плоских поверхностях, а также устанавливают область применимости результатов теории нуклеации на полностью смачиваемых сферических ядрах. Развитый метод функционала профиля плёнки может быть без существенных изменений обобщён на случай сферического ядра конденсации достаточно большого радиуса. Полученные теоретические результаты по зависимости линейного натяжения и краевого угла от радиуса кривизны контактной линии и областям применимости приближённых форм обобщённого уравнения Юнга могут найти применение в термодинамике и физической химии поверхностей, теории смачивания. Предложенная схема нахождения линейного натяжения капли конечного размера может быть использована и с другими методами детального описания малых капель, например, методом функционала плотности в статистической механике или методом молекулярной динамики. Результаты исследования могут быть непосредственно использованы в спецкурсах по теории гетерогенной нуклеации. 7. Апробация работы. Результаты работы докладывались на 3-ем, 5-ом и 6-ом рабочих совещаниях «Теория нуклеации и приложения» (Дубна, 1999, 2001, 2002 гг.), 2-ой международной конференции «Естественные и антропогенные аэрозоли» (Санкт-Петербург, 1999 г.), Политехническом симпозиуме «Молодые ученые — промышленности и хозяйству Северо-Западного региона» в рамках 5-ой Санкт-Петербургской Ассамблеи молодых ученых и специалистов (Санкт-Петербург, 2000 г.), итоговом семинаре по физике и астрономии по результатам конкурса грантов 2000 г. для молодых ученых Санкт-Петербурга (Санкт-Петербург, 2001 г.), 2-ой международной школе-семинаре «Зародышеобразование и нелинейные задачи в фазовых переходах первого рода» (Санкт-Петербург, 2002 г.), 2-ой международной конференции “Physics of Liquid Matter: Modern Problems” (Киев, 2003 г.), а также на научных семинарах лаборатории физики конденсированного состояния и магнетизма Католического университета Лёвена (Бельгия). Основные материалы диссертации отражены в 10 публикациях.
ПОСТАНОВИЛИ: Диссертационная работа является законченной научной квалификационной работой, полностью удовлетворяет требованиям, предъявляемым к диссертациям на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. Работа рекомендуется к защите на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.02 — теоретическая физика в диссертационном совете Д.212.232.24 при Санкт-Петербургском государственном университете. Зав. кафедрой д.ф.-м.н., проф. статистической физики Гринин А.П. Секретарь кафедры к.ф.-м.н., доцент Новожилова Т.Ю. |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Лабораторная работа Учитель орагнизует деятельность и помогает в осуществлении задания. Так же используется частично-поисковый метод, метод проблемного... | | Диссертации Методы и системы защиты информации, информационная безопасность " Комашинского Дмитрия Владимировича. Тема диссертации: "методики... |
| Тема урока: «Моделирование лифа путем перевода нагрудной вытачки» Методы обучения: метод мозговой атаки, метод контрольных вопросов, частично проблемно-поисковый, метод упражнений | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Словесные методы (беседа, лекция), практический метод (тестовые задания), частично-поисковый метод (мозговой штурм) |
| Списо к научных и методических трудов кандидата экономических наук,... Цели и задачи дисциплины: Дать студентам представление о принципах формирования компьютерного изображения, работы с фото и видео... |  | Урок по русскому языку в 9 классе по теме: «Роль указательных слов... Метод по типу познавательной деятельности: частично- поисковый, исследовательский |
| Доклад директора моу «сош №2 г. Калининска саратовской области» Публичный доклад директора моу «сош №2 г. Калининска саратовской области» миронова игоря викторовича за 2010/2011 учебный год | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Методы: частично-поисковый, метод исследовательских заданий, объяснительно-иллюстративный |
| Доклад заместителя директора Хабаровского краевого фонда обязательного... Городская конференция «Здоровый город. Современные пути развития профилактических направлений деятельности муниципального образования... | | 2 класс. «Колорит душа живописи» Используемые методы: метод игровой драматургии, элементы проблемного обучения, исследовательский, частично-поисковый, практический,... |
| Пояснительная записка Учитель: Ефремов Леонид Александрович Тема... Форма урок с элементами дискуссии (используются проблемный или частично поисковый метод) | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Методы работы: частично проблемно- поисковый, лабораторный опыт как метод экспериментального изучения химии |
| Репродуктивные, объяснительно-иллюстративные, частично-поисковые,... Метод – это сочетание способов и форм обучения, направленных на достижение определенной цели обучения | | Тексты лекций по дисциплине «Деловое общение» Ставрополь, 2014 Г. Тард; Б. Спиноза; Т. Гоббс; Дж. Локк; П. А. Гольбах; К. А. Гельвеция; ж-ж руссо; Вольтер; И. Кант; Л. Уорд; Ф. Г. Гиддингс; объект... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Дмитрия Донского, объяснить обстоятельства восхождения на княжение Дмитрия, познакомиться с его дальнейшей деятельностью. Также вы... | | Требования к оформлению информационной карты диссертации Информационная карта диссертации (икд) представляет собой информационный документ о кандидатской или докторской диссертации. Икд... |
