Эффекты неидеальности и фазовые переходы в кулоновских системах
На основе данного подхода построена теоретическая модель неконгруэнтного фазового равновесия газ-жидкость в химически реагирующей неидеалыюй уран-кислородной плазме. На примере семейства «безассоциативных» кулоновских моделей установлен ряд закономерностей, присущих фазовым переходам в чисто кулоновских системах. Фазовые переходы в кулоновских системах и аномалии равновесных профилей… Читать ещё >
Содержание
- Глава I.
- ОСОБЕННОСТИ ПРОБЛЕМЫ НЕИДЕАЛЬНОСТИ В ПЛАЗМЕ
- 1. 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОБЛЕМЫ НЕИДЕАЛЫЮСТИ
- 1. 2. ТЕРМОДИНАМИКА РЕАЛЬНОЙ ПЛАЗМЫ В КВАЗИХИМИЧЕСКОМ ПРЕДСТАВЛЕНИИ
- 1. 2. 1. Эффективное взаимодействие зарядов
- 1. 3. КОНКУРЕНЦИЯ ПРОЦЕССОВ ОБРАЗОВАНИЯ АССОЦИАЦИЙ И ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ
- 1. 3. 1. Роль модельного сопровождения в физике неидеалыюй плазмы
- 1. 4. ПРОБЛЕМА ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ ПЛАЗМЕ И КУЛОНОВСКИХ МОДЕЛЯХ
- 1. 4. 1. Переходы флюид-флюид в кулоновских системах
- 1. 4. 2. «Плазменные» фазовые переходы. Традиционный путь
- 1. 4. 3. «Плазменность» обычных фазовых переходов
- 1. 4. 4. «Диссоциативные» фазовые переходы
- 1. 5. ПРОБЛЕМА НЕКОПГРУЭНТНЫХ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ ПЛАЗМЕ КОМПАУНДОВ И ХИМИЧЕСКИХ СМЕСЕЙ
- 1. 5. 1. Неконгруэнтность. Общие замечания
- 1. 5. 2. Неконгруэптиость в химически реагирующей плазме компаундов
- 1. 5. 4. Неконгруэнтность «плазменных» и «диссоциативных» фазовых переходов
- 2. 1. БАЗОВЫЙ ПОДХОД В ОПИСАНИИ ЭФФЕКТОВ НЕИДЕАЛЫЮСТИ
- 2. 2. МОДЕЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОДХОДА
- 2. 2. 1. Модель однокомпонентной плазмы
- 2. 2. 2. Модель классической двухкомпонентной плазм
Эффекты неидеальности и фазовые переходы в кулоновских системах (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
3.1.1. Безассоциативные модели плазмы. Общие свойства.58
3.1.2. Термодинамика фазовых переходов в безассоциативпых моделях плазмы.64
3.1.3. Особенности фазовых границ в безассоциативиых моделях плазмы.66
3.2. АНОМАЛЬНЫЕ ФАЗОВЫЕ ДИАГРАММЫ В БЕЗАССОЦИАТИВНЫХ МОДЕЛЯХ
ПЛАЗМЫ
3.2.1. Стандартный тип фазовой диаграммы в электрон-ионных моделях.73
3.2.2. Аномальные типы фазовой диаграммы в электрон-ионных моделях.73
3.2.3. Об универсальном характере единого фазового равновесия кристалл-флюид.78
3.3. ВЗАИМОСВЯЗЬ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ В МОДЕЛИ ОСР (~) С РЕШЕНИЕМ
ЗАДАЧ ТЕРМОЭЛЕКТРОСТАТИКИ
Введение
Г.80
3.3.1. Фазовые переходы в кулоновских системах и аномалии равновесных профилей пространственного заряда в неоднородной плазме.81
3.3.2. Иллюстрации и приложения.83
3.4. СПИНОДАЛЫ1ЫЙ РАСПАД ЗОНЫ МЕТАСТАБИЛЫЮГО ПЛАВЛЕНИЯ
В ПРЕДЕЛЕ НУЛЕВОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ
Введение
91
3.4.1. Нормальные сценарии завершения метастабилыюго плавления.94
3.4.2. Аномальные сценарии завершения метастабильного плавления.96
3.5. ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ ФАЗОВОЙ ГРАНИЦЫ
В КУЛОНОВСКИХ СИСТЕМАХ
Введение
Особенности термодинамического равновесия в кулоновских системах.98
3.5.1. Химический и электрохимический потенциалы в кулоновских системах.99
3.5.2. Термодинамический характер потенциала межфазпой границы в кулоповской системе.102
3.5.3. Низкои высокотемпературный пределы потенциала межфазной границы.103
3.5.4. Возможность «измерения» потенциала межфазной границы в численном моделировании.106
3.5.5. Потенциал межфазной границы газ-жидкость в расчетах химической модели плазмы .107
3.5.6. Электростатика межфазных границ в модели ОСР (#).109
3.5.7. Электростатика межфазных границ в однородно-сжимаемых безассоциативпых моделях. 113
Заключение
116
Приложение к главе III. Аппроксимации для уравнения состояния подсистем.117
ВЫВОДЫ главы III
1. На примере семейства «безассоциативных» кулоновских моделей установлен ряд закономерностей, присущих фазовым переходам в чисто кулоновских системах.
2. На базе модифицированной однокомпонентной модели плазмы (ОКП) установлено существование класса аномальных фазовых диаграмм с нестандартной топологией фазовых границ газ-жидкость-кристалл, включая случай с непрерывной суперпозицией границ кипения и сублимации и отсутствием критических точек, а также пограничные ситуации, отмеченные существованием псевдокритических точек.
3. Установлены закономерности поведения специфической характеристики фазовых переходов в кулоновских системах — электростатического потенциала межфазной границы. Характеристики этого потенциала в пределе высоких и низких температур изучены для фазовых переходов в идеализированных кулоновских моделях и реальной плазме.
4. Впервые изучена взаимосвязь изучаемого фазового перехода в модели ОКП с появлением аномалий (разрывов) в решении задач о вычислении равновесного профиля заряда в неоднородной плазме в приближении квазиоднородности.
5. На базе модифицированной модели однокомпонентной плазмы установлена структура границ перехода кристалл-жидкость в области глубокого метастабильного плавления в пределе низких температур. Как наиболее вероятный для реальных веществ, изучен сценарий «спинодального распада» зоны плавления, завершающего при конечной температуре термодинамическую часть зоны метастабилыюго плавления из-за пересечения границы замерзания жидкости и спинодали фазового перехода жидкость-газ.
Глава IV. Некош руэнпюс фазовое равновесие в плазме химических смесей ЗАКЛЮЧЕНИЕ ГЛАВЫ IV
На основе единого квазихимического представления построена термодинамически согласованная модель химически реагирующего, частично ионизованного уран-кислородного флюида.
На основе данного подхода построена теоретическая модель неконгруэнтного фазового равновесия газ-жидкость в химически реагирующей неидеалыюй уран-кислородной плазме.
Построена эффективная процедура нахождения параметров модели (калибровки) позволяющая описывать всю совокупность известной экспериментальной информации для термодинамики испарения системы уран-кислород.
Для плазмы продуктов экстремального нагрева диоксида урана впервые установлена корректная структура фазовых границ неконгруэнтного испарения, включая критическую точку.
На основании проведенных расчетов предсказаны экстремальные характеристики испарения диоксида урана (пик давления и максимум кислородного обогащения паров, характер изменения теплоты испарения и др.) Полученные результаты заметно отличаются от рекомендаций существовавших ранее теорий. Эти данные важны для проблемы безопасности существующих и перспективных ядерных реакторов.
На основании развитой модели предсказан неконгруэнтный характер гипотетического «плазменного» фазового перехода (ПФП) в гелий-водородной плазме недр планет-гигантов и желтых карликов.
На примере широко используемой в астрофизических приложениях версии ПФП (Saumon & Chabrier) приближенно оценены знак и величина такой неконгруэнтпости в плазме Юпитера и Сатурна. Полученные результаты соответствуют экспериментально наблюдаемому эффекту гелиевого «обеднения» атмосфер Юпитера и Сатурна.
Список литературы
- Meyer R.A. and Wolfe В.Е. Trans. Am. Nucl. Soc. 7(1), 111 (1964).
- Miller D., in Proceedings of the Conference on Safety Fuels, and Core Design in Large Fast Power Reactors, Argonne October 1965, USAEC Report ANL-7120, pp. 641−653, Argonne National Laboratory. Argonne, Illinois, 1965.
- Menzies D.C. The Equation of State of Uranium Dioxide at High Temperatures and Pressures, TRG Report 1119 (D), UKAEA, London, 1966.
- Robbins E.J. Limits for the Equation of State of Uranium Dioxide, TRG Report 1344®, UKAEA London, 1966.
- Booth D.L. The Thermodynamic Properties of Na, Al203 Mo and U02 above 2000 K, TRG Report 1759 (R/X), UKAEA London, 1968, 1974.
- Gillan M.J., in Thermodynamics of Nuclear Materials, Proceedings of the Vienna Symposium, 1974, Vol.1, IAEA Vienna, 1975, pp. 269−285.
- Fischer E.A., Kinsman P.R., and Ohse R.W. J. Nucl. Mat. 59, 125 (1976).
- Kapil S.K. J. Nucl. Mater. 60, 158 (1976).
- Browning P., Gillan M.J., Potter P.E. The Equation of State of Uranium Dioxide: A Comparison of the Corresponding States and Significant Structure Theory, Report AERE-R 8129, UKAEA, London, 1977.
- Finn P.A., Sheth A., and Leibowitz L., J. Nucl. Mat., 79, 14, (1979) — see also Green, D.W. & Leibowitz L., J. Nucl. Mat., 105,184, (1982).
- Fischer E.A. Proc. Intern. Symp. on Thermodynamics of Nuclear Materials, pp.115−128, Julich, IAEA-SM-236/17, (Vienna) 1979.
- Dharmadurai G. J. Nucl. Mater. 110, 256 (1982).
- Mistura L., Magill J., and Ohse, R.W. J. Nucl. Mater. 135, 95, (1985).
- Fischer E.A. Report KJK 4084 (1987) — Nucl. Sci. and Eng. 101, 97 (1989).