532.536

В работе изучен ряд нелинейных физических явлений, имеющих место в неоднородном критическом флюиде под действием внутреннего неоднородного электромагнитного поля |ΔU(h)|>>|h|, индуцированного внешним полем гравитации Земли h=ρ_cgΔz/P_c. Предложен новый метод измерений высотного градиента внутреннего поля dU/dh при помощи микропоплавкового манометра. Показано, что под действием этого неоднородного внутреннего поля в критическом флюиде происходит фокусировка светового луча, проходящего через пространственно неоднородную систему, изменение критической температуры вещества T_к и критического показателя β кривой сосуществования. По экспериментальным данным интенсивности рассеянного света рассчитаны структурно-флуктуационные характеристики критического флюида: величина радиуса корреляции R_c, число флуктуаций параметра порядка в одном моле вещества N_ф~R_c^-3, плотность вещества внутри флуктуации параметра порядка ρ_ф~3ρ_к, внутримолекулярное давление внутри флуктуационного объема P_ф≈10²P_к, величина большого термодинамического потенциала Ω=-P_фV_к и его флуктуационная часть F_ф=N_фk_БT, связанная с работой образования флуктуаций параметра порядка A≈F_ф. На основании этих расчетов показано, что при распаде флуктуаций параметра порядка молекулы вещества разлетаются со скоростями ν≈10⁶÷10⁷ см/с, соизмеримыми с величиной второй космической скорости. Высказано заключение, что такие большие скорости распространения молекул вещества являются основой нелинейных процессов, ответственных за успешное использование уникальных свойств критического флюида в новейших промышленных технологиях.

A number of the nonlinear physical phenomena occurring in the inhomogeneous critical fluid under the influence of the internal non-uniform electromagnetic field |ΔU(h)|>>|h| induced by external field of gravity of the Earth (h=ρ_cgzΔ/P_c) have been studied in the work. A new method of measurements of a high-altitude gradient of the internal field dU/dh has been proposed by micro-float manometer. It has been shown that under the influence of this internal non-uniform field in the critical fluid it is the focusing the light beam propagation through spatially inhomogeneous system, the change in the critical temperature of substance T_c and in the critical index of coexistence curve β. Using the experimental data of intensity of scattered light the structural and fluctuation characteristics of the critical fluid have been calculated viz. correlation length (R_c), number of fluctuations of the order parameter per mole of substance (N_f~R_c^-3), substance density within fluctuation the order parameter (ρ_f~3ρ_c), intramolecular pressure in fluctuation volume (P_f≈10²P_c), great thermodynamic potential (Ω=-P_fV_c) and its fluctuation part (F_f=N_fk_BT) connected with the work of formation of the order parameter fluctuation (A≈F_f). Using the calculations it has been shown that during the decay of fluctuations of the order parameter the molecules of substance scatter with rates of spread ν≈10⁶÷10⁷ cm/s, comparable with the escape velocity. The conclusion is made that such high speed of molecules of substance is the basis of the nonlinear processes to ensure the successful use of unique properties of the critical fluid in novel industrial technologies.

доктор физико-математических наук, профессор Киевского национального университета им. Тараса Шевченко

Залепугин Д.Ю., Тилькунова Н.А., Чернышова И.В., Поляков В.С. // Сверхкритические флюиды: теория и практика. 2006, том 1, № 1, 27-51.

Алехин А.Д. Сверхкритический флюид в поле гравитации Земли // Мониторинг. Наука и технологии. 2011, 1(6), С. 69-78.

Алехин А.Д., Билоус О.И. Критический флюид в поле гравитации Земли // Сверхкритические флюиды: теория и практика. 2014, №2, с. 74-82.

Паташинский А.З., Покровский В.Л. Флуктуационная теория фазовых переходов. М.: Наука, 1982, 382 с.

Полежаев В.И., Соболева Е.Б. Околокритическая гидродинамика - новое направление в механике сплошных сред // Российская наука, Москва. 2002. С. 59-67. Гидродинамика околокритических жидкостей // Природа. 2003, N 10, С. 17-26.

Леменовский Д.А., Юрин С.А., Тимофеев В.В., Баграташвили В.Н., Брусова Г.П., Попов В.К. Вторая молодость известного явления // Природа. 2006, N 6, С. 42-48.

Алехин А.Д. Сжимаемость вещества и гравитационный эффект вблизи критической точки // УФЖ. 1983, Т. 28, № 8, C.1261-1263.

Алехин А.Д. Критическая опалесценция неоднородных систем // Известия вузов. Физика. 1983, № 4, С. 39-45.

Алехин А.Д. Поведение радиуса корреляции в гравитационном поле // ЖЭТФ. 1977, Т. 72, № 5, С. 1880-1884.

Алехин А.Д., Шиманский Ю.И. Влияние гравитационного поля на корреляционные свойства вещества вблизи границы раздела фаз // Известия Вузов. Физика. 1976, Вып. 11, С. 82-87.

Алехин А.Д. Влияние оптической неизотропности среды на измерения показателя экстинкции вблизи критической точки // Оптика и спектроскопия. 1984, 57, Вып. 4, С. 652-657.

Алехин А.Д. Геометрия образца и гравитационный эффект вблизи критической точки // УФЖ. 1985, Т. 30, № 1, C.23-25.

Алехин А.Д. Энергия флуктуаций вблизи критической точки // УФЖ. 1988, Т. 33, № 1, С. 152-155.

Alekhin A.D. Gravity influence on internal field of liquid near the critical point // Journal of Molecular Liquids. 2006, V. 127, 1-3, P. 62-64.

Алехин А.Д., Рудников Е.Г. // Журнал физических исследований. 2004, Т.8, № 2, С. 103-121.

Алехин А.Д., Дорош А.К., Рудников Е.Г. Критическое состояние вещества в поле гравитации Земли. Киев: Политехника, 2013, 402 c.

Traube K. J. // Chem. Phys., 1954,Vol. 22, № 4. P. 625.

Palmer H.B. // VDI - Forschungsheft 487. Beilage zu "Forschung auf dem Gebiete des ingenieur wessens''.Ausgabe B. Band. 1961, P. 1.

Lorenzen H.L. // Acta Chemica Scandinavica. Vol. 7, № 10, P. 1335.

Shmidt E., Thomas W. // Forsch. Geb. Ingen. 1954, 20, 161.

Artjukhovskaya L.M., Shimanskaya E.T., Shimansky Yu.I. // ZETP. 1970, 59, 9, P. 688.

Шиманский Ю.И., Шиманская Е.Т. Молекулярная физика. Киев. Киево-Могилянская академия. 2007, 462 с.

Булавин Л.А. Свойства жидкостей в критической области. "Киевский университет". 2002, 271 с.

Анисимов М.А., Рабинович В.А., Сычев В.В. Термодинамика критического состояния индивидуальных веществ. М.: Энергоатомиздат, 1990, 190 с.

NIST Chemistry WebBook: http://webbook.nist.gov/chemistry/

Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. 3-е изд., доп., М.: Наука, 584 с.

Алёхин А.Д. // Вестник Киевского университета. Серия физ-мат. науки. 2003, Вып. 4., С. 357-360.

Андреев А.Ф. // Письма в ЖЭТФ, 1974, т 19, № 12, 713-716.

Алехин А.Д. // Письма в ЖЭТФ, 1984 т. 34, 3, 108-111.

Алехин А.Д., Бурак В.И. Полевая зависимость и дисперсия коэффициента деполяризации в неоднородной среде вблизи критической точки // Оптика и спектр. 1980, Т. 49, вып. 4, С. 749-753.

Onuki A. // Elektric-field effects fluids near the critical point // Europhys.Lett. 1995, Vol. 29 (8), P. 611-616.

Orzechovski K. Electric field effect on the upper critical solution temperature // Chem. Phys. 1999., Vol. 240, P. 275-281.

Wunenburger R., Chatain D., Garrabos Y., and Beysens D. Magnetic compensation of gravity forces in (p-p) hydrogen near its critical point: Application to weightless conditions. // Physical Review E. 2000, Volume 62, № 1, P. 469- 476.

Beysens D., Wunenburger R., Chatain D. Compensation of Gravity in H2 near its Critical Point by a magnetic field and effect of strong vibrational forces // Note SBT 99-37.

Fisher M.E., Barber. M.N. // Phys. Rev. Lett. 1972, 28, 1516.

Адаменко И.И. , Булавин Л. А. Физика жидкостей и жидкостных систем. Полтава: АСМІ, 2006, 659 с.

Булавин Л.А., Гаврюшенко Д.А., Сысоев В.М. Критические явления в неоднородных системах. «Киевский университет». 1999, 90 с.

Булавин Л.А., Чалый К.А. Нейтронная оптика мезомасштабных жидкостей. К.: Научная мысль, 2006, 211 с.

Иванов Д.Ю. Критическое поведение неидеализированных систем. М.: Физматлит. 2003, 248 с.

Folk R. , Moser G. // Condensed Matter Physics. 2010, 13, № 2, С. 23601.

Завалин И.В., Шиманская Е.Т., Шиманский Ю.И. // УФЖ. 1964, 9, № 5, 491.

Завалин И.В., Шиманский Ю.И. // УФЖ. 1964, 9, № 10, 1122.

Алехин А.Д., Абдикаримов Б.Ж. Датчик измерения давления в неоднородных системах вблизи критической точки - микропоплавковый манометр // Вестник Киевского университета. 2011, № 3, C. 251-252.

Ахманов С.А., Сухоруков А.П., Хохлов Р.В. Самофокусировка и дифракция света в нелинейной среде // УФН. 1967, Т. 93, Вып. 1, С. 19.

Луговой В.Н., Прохоров А.М. Теория распространения мощного лазерного излучения в нелинейной среде // УФН. 1973., Т. 111, Вып. 2, С. 203.

Алехин А.Д. Самофокусировка слабых световых пучков неоднородной средой вблизи критической точки // Вестник Киевского университета. Серия Физ.-мат. Науки. 2004, № 3., С. 430-433.

Алехин А.Д. Эффекты нелинейной оптики в пространственно неоднородной среде вблизи критической точки // Вестник Киевского университета. Серия: физико-математические науки. 2010, № 1, С. 199-202.

Лисичкин Ю.В., Новиков А.Г., Фомичев Н.С. // ЖФХ. 1987, 91, 2, C.510.

Franck E., Roth K. // Discus. Faraday Soc. 1963, 43, C.108.

Новиков И.И. Избранные труды. / Под ред. В.В. Рощупкина - М.: Физматлит, 2007, 320 с. - ISBN 978-5-9221-0884-3.

Востриков А.А., Федяева О.Н., Фадеева И.И., Сокол М.Я. // Сверхкритические флюиды: теория и практика. Москва. 2010. Т.5, № 1, С. 12.

Kadanoff L., Swift J. Transport coefficients near the liquid-gas critical point // Physical Review. 1968, №1, P. 89-101.

Halperin B.A., Hohenberg P.C. Scaling laws for dinamic critical Phenoma // Physical Review. 1969, №2, P. 952-971.