Здесь можно найти образцы любых учебных материалов, т.е. получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


курсовик вязкое течение стеклообразующих жидкостей

Информация:

Тип работы: курсовик. Добавлен: 19.10.2013. Сдан: 2013. Страниц: 39. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Содержание
Введение. Постановка задачи…………………………………………………...3
Глава I. Вязкое течение стеклообразующих жидкостей………………………5
1.1 Стеклообразное состояние вещества……………………………………….5
1.2 Активационная теория вязкого течения жидкостей……………………….6
1.3 Валентно-конфигурационная теория вязкого течения…………………….9
1.4 Вязкость и флуктуационный свободный объем жидкостей и стекол…...12
1.5 Дырочно-активационная модель вязкого течения………………………..14
Заключение к главе I………………………………………………………........17
Глава II. Свободная энергия активации текучести в дырочно-активационной модели…………………………………………………………………………...18
2.1 Уравнение Эйринга и эмпирическое соотношение Енкеля……………...18
2.2 Свободная энергия активации вязкого течения в дырочно-активационной теории……………………………………………………………………………20
Заключение к главе II…………………………………………………………..26
Глава III. Температурная зависимость свободной энергии активации текучести в области перехода жидкость-стекло……………………………...27
3.1 Температурная зависимость свободной энергии активации вязкого течения…………………………………………………………………………..27
3.2 Энергия образования дырки и свободная энергия активации текучести вблизи Tg………………………………………………………………………..29
3.3 Валентно-конфигурационная теория и дырочно-активационная модель вязкого течения…………………………………………………………………31
3.4 Природа флуктуационных дырок в стеклообразующих системах……...33
Заключение к главе III………………………………………………………….36
Основные выводы………………………………………………………………38
Приложения……………………………………………………………………..39


Введение. Постановка задачи
Вязкость стекол и их расплавов является принципиально важным свойством, определяющим специфику стеклообразного состояния вещества. Она интегрально отражает кинетику молекулярной подвижности этих систем. За последние три-четыре десятилетия достигнут заметный прогресс в понимании природы вязкого течения стеклообразующих жидкостей (Немилов С.В., Johari G.P., Филипович В.Н., Angel C.F., Fitzgerald E.R., Новиков В.Н., Соколов А.П., Dure J.C., Doremus R.H., Хоник В.А. и др.).
Однако остается неясным ряд ключевых вопросов, в частности, причина резкого повышения вязкости в области перехода жидкость-стекло. В настоящее время нет общепризнанного уравнения, описывающего температурную зависимость свободной энергии активации вязкого течения стеклообразующих жидкостей в широком интервале температуры.
Таким образом, тематика исследования, которая касается вязкого течения стеклообразующих веществ в области перехода жидкость-стекло, относится к одной из актуальных проблем современной физики конденсированного состояния.
Цель и задачи работы. Данная работа посвящена систематическому исследованию вязкого течения стеклообразующих расплавов в области перехода жидкость-стекло в связи с их структурой.
При этом ставились следующие основные задачи:
· изучение научной литературы по проблеме вязкого течения жидкостей, анализ существующих теорий по этой проблеме;
· поиск необходимых экспериментальных данных по вязкости простых и сложных жидкостей;
· исследование температурной зависимости свободной энергии активации вязкого течения стеклообразующих жидкостей в области перехода жидкость-стекло;
· анализ взаимосвязи дырочно-активационной модели и валентно-конфигурационной теории вязкого течения;
· обсуждение природы флуктуационных «дырок» в стеклах и их расплавах.


ГЛАВА I. ВЯЗКОЕ ТЕЧЕНИЕ СТЕКЛООБРАЗУЮЩИХ ЖИДКОСТЕЙ
(обзор литературы)
1.1 Стеклообразное состояние вещества.
Под стеклом обычно понимают любой материал органического или неорганического происхождения, у которого отсутствует дальний порядок в структуре и вязкость которого выше 1013 - 1014 Пуаз. Согласно молекулярно-кинетическим представлениям, в принципе все вещества могут быть получены в стеклообразном состоянии, если этому переходу не помешает кристаллизация [1]. Можно осуществить переохлаждение и переход в стекло даже расплавов металлов и получать так называемые металлические стекла (см. [2,3]). Поэтому стеклообразное состояние часто определяют как неравновесное метастабильное состояние жидкости с замороженной структурой (см. [1]).
Жидкости, склонные к стеклообразованию, отличаются достаточно высокой вязкостью, которая снижает скорость кристаллизации. Причина различных значений вязкости у разных веществ теснейшим образом связана с химической природой материала. Известно, что более склонны к стеклообразованию системы с мостиковыми ковалентными связями. Заторможенность кристаллизации веществ, склонных к стеклообразованию, объясняется замедленностью процессов перегруппировки атомов, необходимой для подготовки расплава к выделению кристаллов определенного состава и строения. Заниженная скорость таких процессов определяется высокой энергией активации смещения ковалентно связанных атомов в поле локализованных химических сил, исключающих обычное для ионов перекрытие полей на значительных расстояниях. Этим определяется большое время оседлой жизни атома и значительная вязкость у таких веществ. Подобные соображения хорошо подтверждаются сопоставлением
соответствующих данных легко кристаллизующихся ионных соединений и ковалентных соединений, легко дающих стекла.
Представления о стеклообразном состоянии, с одной стороны, неразрывно связаны с теориями строения жидкостей, из которых получается стекло; с другой - с кристаллохимическими данными, поскольку межатомные связи в стекле имеют в основном ту же природу, что и в кристаллическом состоянии. Основные гипотезы строения стекла в той или иной мере учитывают эти положения, отражая только отдельные стороны сложной проблемы строения стекла [1].
1.2 Активационная теория вязкого течения жидкостей
Основы теории вязкости жидкостей были заложены Я.И. Френкелем [4] на основе разработанного им механизма теплового движения частиц, который представляет собой колебательно-поступательные перемещения кинетических единиц (атомов, молекул, сегментов полимерной цепи). Частица, или кинетическая единица, некоторое время находится в положении равновесия, совершая колебательные движения, а затем вследствие тепловых флуктуаций перемещается в новое равновесное положение, преодолевая некоторый энергетический барьер, обусловленный наличием соседних частиц и силами взаимодействия. Длительность пребывания кинетической единицы в положении равновесия, иначе время «оседлой жизни» частицы, определяется уравнением Больцмана-Аррениуса [1]
?n=Bnexp(U/kT),
где U - энергия активации перехода частицы из одного равновесного положения в другое, Bn ? 10-12 с - период колебания частицы около положения равновесия, k - постоянная Больцмана.
Согласно релаксационной спектрометрии (?= Gi?i ) за вязкое течение ответственен самый медленный релаксационный процесс со временем «оседлой жизни» частиц, которое мы обозначили через ?n.
Время ?n можно назвать временем релаксации , определяющим вязкое течение. По Максвеллу коэффициент вязкости ? равен произведению ?n на модуль сдвига G:
?= ?nG, (1.1)
откуда приходим к следующему уравнению вязкости:
?=GBnexp(U/kT).
Вывод этого соотношения на основе диффузионной модели приводит к выражению [4]
?=?0exp( ). (1.2)
где ?0 - коэффициент пропорциональности с размерностью вязкости
.
Здесь r - радиус частицы (молекулы).
Вязкость при различных температурах соответствует различным структурам жидкости , поэтому энергия активации зависит от температуры. Для равновесной вязкости стеклообразующих расплавов и стабилизированных стекол предложено много эмпирических формул, неявно учитывающих это обстоятельство. Среди них наиболее известны: уравнение Фогеля-Фульчера-Таммана (ФФТ) (см. [1]).
,
Уравнение Уотертона

Уравнение Шишкина
,
Уравнение Енкеля
. (1.3)
Сравнение различных эмпирических уравнений вязкости с опытными данными для расплавов стекол и других жидкостей приводит к выводу о том, что уравнение Енкеля (1.3) лучше описывает экспериментальные данные в широком интервале температуры, чем другие выражения [1]. В результате анализа Поспелов [5] пришел к заключению, что лучшим является уравнение Уотертона. Легко видеть, что уравнение Енкеля является обобщением соотношений типа Уотертона - Шишкина. Как увидим далее, уравнение Енкеля можно обосновать в рамках дырочно-активационной теории вязкого течения.
Эйринг с соавт.[6] с помощью теории абсолютных скоростей реакции вывели следующее уравнение вязкости:
,
где E? - свободная энергия активации вязкого течения, которая выражается через теплоту U? и энтропию S? активации вязкого течения:

h - постоянная Планка, N - число молекул (число Авогадро).
Эйринг пользовался бимолекулярным механизмом вязкого течения, согласно которому две молекулы вращаются в смежных слоях относительно друг друга на 900. При этом для перемещения частицы требуется дырка объемом меньше объема молекулы и энергии активации вязкого течения, составляющая некоторую долю энергии испарения.
1.3 Валентно-конфигурационная теория вязкого течения
Атомный механизм вязкого течения в неорганических стеклах описан в работах Дугласа, Смита, Финлейсона, Ремде и Мюллера (см. ссылки в [1]). Механизм, основанный на активированном переключении мостиковых связей, т. е. на обмене местами мостиковых атомов, предложен впервые Рудольфом Людвиговичем Мюллером [7].
Идея Мюллера о решающей роли переключения мостиковых связей в вязком течении стекол получила дальнейшее развитие в работах Немилова [8].
Комбинируя известные уравнения Эйринга (1.4), Дашмена (см. [1]) и Максвелла (1.1), Немилов [8] получил простое выражение
GV?=E?,
которое дает возможность оценить молярный или атомный объем частиц V?, преодолевающих потенциальный барьер E?. Здесь G - мгновенный модуль сдвига. Оказалось, что свободная энергия активации E? вязкого течения при переходе от размягченного состояния стекла в твердое (??1013 П) становится близкой к энергии разры........


Список литературы
1. Сандитов Д.С., Бартенев Г.М. Физические свойства неупорядоченных структур. Новосибирск: Наука. 1982. 259с.
2. Металлические стекла. Пер. с англ. / под ред. Г.-Й. Гюнтерода и Г. Бека. М.: Мир, 1983. 376 с. (коллективная монография).
3. Судзуки К., Фудзимори Х., Хасимото К. Аморфные металлы. М.: металлургия, 1987. 328 с.
4. Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкостей. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1945. 414с.
5. Поспелов Б.А. Вязкость стекол в интервале температур размягчения и отжига. II Зависимость вязкости стекол от температуры // ЖФХ. 1955. Т.29. Вып.1. С. 70-75.
6. Глесстон С., Лейдлер К., Эйринг Г. Теория абсолютных скоростей реакций. М.: ИЛ, 1948. 673с.
7. Мюллер Р.Л. Валентная теория вязкости и текучесть в критической области температур для тугоплавких стеклообразующих веществ // Журн. прикл. химии. 1955. Т.28. №10. С. 1077-1082.
8. Немилов С.В. Вязкое течение стекол в связи с их структурой. Применение теории скоростей процессов // Физ. и хим. стекла. 1992. Т.18. №1. С.3-44.
9. Cohen M.N., Turnbull D. Molecular transport in liquids and glasses // J. Сhem. Phys. 1959. V.31. N5. P.1164-1169.
10. Бурштейн А.И. Молекулярная физика. Новосибирск: Наука, 1986. 284 с.
11. Сандитов Д.С. К теории молекулярной подвижности в жидкостях и стеклах в широком интервале температуры и давления // Изв. вузов. Физика. 1971. №2. С. 17-23.
12. Сандитов Д.С. О механизме вязкого течения стекол // Физ. и хим. стекла. 1976. Т.2. №6. С. 515-5119.
13. Macedo P.B., Litovitz T.A. On the relatire roles of free volume and activation energy in the viscosity of liquids // J. Chem. Phys. 1965. V.42. N.1. P. 245-256.
14. Ферри Дж. Вязкоупругие свойства полимеров. М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1963. 585с.
15. Тверьянович А.С., Касаткина Е.Б. Вязкость расплавов системы As - Te // Физ. и хим. стекла. 1992. Т.18. №1. С. 86-93.
16. Мазурин О.В., Стрельцина М.В., Швайко-Швайковская Т.П. Свойства стекол и стеклообразующих расплавов. Справочник. Т.1. Л.: Наука, 1973. 444с.
17. SciGlass 6.6 (2006). Institute of Theoretical chemistry, Shrewsbury, MA (www.SciGlass.info).
18. Бартенев Г.М., Сандитов Д.С. Релаксационные процессы в стеклообразных системах. Новосибирск: Наука, 1986. 238с.
19. Сандитов Д.С., Машанов А.А. Математическая обработка экспериментальных данных по вязкости расплавов стекол в широком интервале температур // Физ. и хим. стекол. 2010. Т.36. №1. С. 55-59.
20. Сандитов Д.С. Термостимулируемая низкотемпературная релаксация пластической деформации стеклообразных полимеров и силикатных стекол // Высокомолек. соед. А. 2007. Т.49. №5. С. 832-842.
21. Сандитов Д.С. Модель возбужденного состояния и элементарный акт размягчения стеклообразных твердых тел // ЖЭТФ. 2009. Т. 135. Вып.1. С. 108-121




Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.