Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Фазовые переходы в плёнках связанной влаги в многокомпонентных дисперсных средах природного и искусственного происхождения Ешевский Олег Юрьевич

Фазовые переходы в плёнках связанной влаги в многокомпонентных дисперсных средах природного и искусственного происхождения
<
Фазовые переходы в плёнках связанной влаги в многокомпонентных дисперсных средах природного и искусственного происхождения Фазовые переходы в плёнках связанной влаги в многокомпонентных дисперсных средах природного и искусственного происхождения Фазовые переходы в плёнках связанной влаги в многокомпонентных дисперсных средах природного и искусственного происхождения Фазовые переходы в плёнках связанной влаги в многокомпонентных дисперсных средах природного и искусственного происхождения Фазовые переходы в плёнках связанной влаги в многокомпонентных дисперсных средах природного и искусственного происхождения
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Ешевский Олег Юрьевич. Фазовые переходы в плёнках связанной влаги в многокомпонентных дисперсных средах природного и искусственного происхождения : диссертация ... кандидата физико-математических наук : 01.04.07.- Архангельск, 2003.- 189 с.: ил. РГБ ОД, 61 03-1/613-9

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА I. Обзор литературы и постановка задачи 15

Введение 15

1.1. Многокомпонентные дисперсные системы естественного (природного) и искусственного происхождения 16

1.2. Вода в дисперсных системах 26

1.3. Фазовая диаграмма воды. Лед и его модификации 36

1.4. Фазовые переходы: общие положения 49

1.5. Исследование диэлектрических характеристик дисперсных систем 51

1.6. Калориметрические исследования дисперсных систем 58

1.7. Сегнетоэлектрики, их свойства и возможность существования в дисперсных системах 62

Выводы и постановка задачи 77

ГЛАВА II. Методика и техника эксперимента 79

Введение 79

2.1. Цели и особенности лабораторных измерений диэлектрических свойств дисперсных систем в СВЧ диапазоне 80

2.2. Стенд для проведения измерений диэлектрической проницаемости ДС 81

2.2.1. Метод измерения диэлектрической проницаемости 81

2.2.2. Установка для измерений электрофизических характеристик дисперсных систем 83

2.3. Цели и особенности калориметрических измерений удельной теплоемкости и удельной теплоты фазовых переходов дисперсных систем 90

2.4. Стенд для проведения калориметрических измерений (микрокалориметр) 93

2.5. Объекты исследований и подготовка их к измерениям 100

Заключение 104

ГЛАВА III. Исследование диэлектрических свойств влажных дисперсных сред в СВЧ диапазоне 105

Введение 105

3.1. Экспериментальные исследования диэлектрических свойств влажного песка 106

3.2. Экспериментальные исследования диэлектрических свойств ДС на основе дробленого кварца 111

3.3. Экспериментальные исследования диэлектрических свойств содержащих влагу ДС на основе глины 119

Выводы 127

ГЛАВА IV. Исследование теплофизических свойств влажных дисперсных систем 129

Введение 129

4.1. Экспериментальные исследования удельной теплоемкости и теплоты фазовых переходов в неорганических влагосодержащих ДС 131

4.2. Экспериментальные исследования удельной теплоемкости и теплоты фазовых переходов во влагосодержащих ДС органического происхождения 142

4.3. Обсуждение результатов микрокалориметрических исследований тепловых свойств природных неорганических и органических ДС

4.3.1. Анализ фазового и структурного состояния воды в исследуемых ДС 153

4.3.2. Анализ результатов исследований теплоемкости влажных неорганических и органических ДС в области предплавления.156

4.3.3. Анализ температурных аномалий теплоемкости неорганических и органических ДС в области низких отрицательных температур 162

Выводы 167

Заключение 169

Литература

Фазовая диаграмма воды. Лед и его модификации

Наиболее распространенными первичными минералами в почвах являются кварц (40-60%), полевые шпаты: альбит, ортоклаз, плагиоклазы и др. (до 20%), а также слюды (мусковит, глауконит, биотит и др.), пироксены. В группу вторичных входят в основном глинистые минералы: монтмориллонит, каолинит, гидрослюды и др., а также гидроокиси кремния, алюминия, железа, марганца и т.д., образующиеся при выветривании первичных минералов [24, 27]. К этой же фазе относятся различные органические вещества, в том числе гумус (перегной) и почвенные коллоиды, имеющие органическое, минеральное или органоминеральное происхождение [21, 23, 24, 26].

Жидкую фазу почвы - «почвенный раствор» - составляет вода с растворенными в ней органическими и минеральными соединениями [21]. Ее свойства подробно будут рассмотрены ниже.

Газообразную фазу почвы составляет «почвенный воздух», включающий газы, заполняющие свободные от воды поры, а также газы, абсорбированные коллоидными частицами и растворенные в почвенном растворе [21].

Можно отметить, что в областях, не связанных непосредственно с почвоведением, почвами или почвогрунтами называются не только собственно почвы, но и все дисперсные горные породы, находящиеся на земной поверхности или вблизи нее. Это, в первую очередь, осадочные породы, к которым относятся гравий, различные пески, песчаники, глины, известняки и т.п. [21, 26]. Они, так же как и почвы, состоят из трех фаз - твердой, жидкой и газообразной, но твердая фаза характеризуется определенным составом минералов (в зависимости от типа породы) и отсутствием гумуса. Основными минералами, слагающими осадочные породы, как и в почвах, являются кварц, полевые шпаты, слюды, глинистые минералы и др. [21, 24-27].

Важной характеристикой почвогрунтов является их гранулометрический состав, т.е. относительное содержание частиц разных размеров в единице объема или массы среды [26]. Гранулометрический состав зависит от условий образования почв [21]. На основе гранулометрического анализа определяется распределение зерен по размерам, которое изображается в виде гистограмм или кумулятивных кривых [26]. Для многих почвогрунтов распределение частиц по размерам хорошо описывается логарифмически-нормальным распределением [21, 28].

Форма частиц почв зависит от минералогического состава и условий их возникновения и существования. Частицы имеют различную степень окатан-ности (сферичности) [21, 26]. Размеры частиц, их распределение и форма являются главными структурными характеристиками почвогрунтов.

Обзор свойств почвогрунтов показывает, что основной задачей изучения их свойств, в том числе лабораторного, является установление связи между электрофизическими, радиофизическими, термодинамическими и физико-механическими параметрами, что дает возможность их определения дистанционными методами. В то же время, для фундаментальных исследований в области к физики поверхности и коллоидной химии почвы не слишком пригодны из-за сложного химического и гранулометрического состава. Определенный интерес в связи с этим представляют, с одной стороны, ДС на основе порошков из искусственных материалов (которые можно сделать однородными по минералогическому составу и размеру гранул); с другой стороны, органические ДС (древесные опилки, древесина, целлюлоза) из-за огромной площади поверхности твердой фазы (порядка 10 -е-105 м /кг) [29] и большого содержания связанной воды (см. п 1.2).

Древесина по своему строению является капиллярно-пористой ДС. Свойства древесины и взаимодействие ее с водой определяется химическим составом древесинного вещества, тонкой структурой клеточных стенок, строением и пространственным расположением отдельных элементов (клеток), из которых построена древесина, и их совокупностей (тканей). Различают макро-, микро- и субмикроскопическое (или тонкое) строение древеси 23 ны, характерное для соответствующего уровня [30]. Характерная особенность структуры древесины - специфическая ориентация в ней различных тканей. Вследствие упорядоченного расположения основных тканей, из которых построена древесина, она имеет волокнистую структуру. Одновременно ей присуща слоистая структура, т.к. она состоит из концентрически расположенных годичных слоев, на границах которых более или менее ярко выражено скачкообразное изменение некоторых свойств древесины, например, плотности.

Исходя из строения, в древесине выделяют три главных структурных направления: аксиальное - вдоль волокон, радиальное - поперек волокон по радиусу ствола, тангенциальное - поперек волокон по касательной к границе между годичными слоями. Т.к. такие свойства древесины, как разбухание, прочность, влагопроводимость и др. зависят от структурного направления, следовательно, древесина является типичным анизотропным телом.

Основной структурный элемент древесины - растительная клетка. Процесс созревания клетки заканчивается ее одревеснением, или лигнифика-цией. Стенки клеток при этом утолщаются, приобретают жесткость, становятся более прочными и меньше разбухают. После завершения лигнифика-ции клетки отмирают. Таким образом, основная масса древесных клеток даже в растущем дереве - мертвая, внутренние полости их заполнены либо воздухом (ядровая или спелая древесина), либо частично или полностью водой (заболонь) [30-32].

Основу структуры древесины хвойных пород составляют трахеиды, объем которых достигает 90-95% от объема древесины. По ориентации они разделяются на продольные, ориентированные в аксиальном направлении и расположенные радиальными рядами, и поперечные, ориентированные в радиальном направлении, составляющие сердцевидные лучи.

Метод измерения диэлектрической проницаемости

Затруднение при разработке диаграммы состояния связанной воды вызвано тем, что в отличие от свободной она неоднородна. Каждый молекулярный слой воды на поверхности тела имеет свою энергию взаимодействия и поэтому термодинамические свойства и состояние воды в смежных слоях различны [9, 30, 35, 42, 43, 81 и др.].

Обращает на себя внимание аналогия свойств связанной воды в гигроскопических телах и ее свойств в растворах [57, 108], поскольку воду в них также можно рассматривать как связанную взаимодействием с молекулами или ионами растворенного вещества. Так, температура начала кристаллизации воды в обоих случаях снижается в зависимости от ее концентрации в теле или в растворе.

Поскольку на диаграмме состояния связанной воды должны быть все три фазы воды, включая лед, можно воспользоваться отмеченной аналогией с растворами и рассмотреть изменения фазового состояния воды при замораживании водного раствора соли [30]. Из фазовой диаграммы двухкомпонент-ной системы вода - соль следует, что каждой концентрации раствора (до эвтектической точки) соответствует определенная температура, при которой начинается кристаллизация воды из раствора (лед Ih). В стационарных состояниях при любых температурах от начала замерзания раствора и до эвтектической точки лед и вода в растворе находятся в термодинамическом равновесии, тогда как существование свободной воды в жидкой фазе при температурах ниже 0С полностью исключается. При охлаждении раствора от температуры начала замерзания до эвтектической точки существует множество температур, каждой из которых соответствует своя концентрация раствора, т.к. при вымораживании воды она непрерывно изменяется (понижается). Отсюда следует, что в отличие от свободной связанная вода имеет не одну точку, а целую область тройных точек ниже 0С, при которых все три фазы (вода, пар, лед) находятся между собой в термодинамическом равновесии.

Очевидно, для построения диаграммы состояния связанной воды прежде всего необходимо установить положение на ней тройных точек. Известно, что в достаточно влажных гидрофильных телах в широком диапазоне отрицательных температур все три фазы воды находятся в устойчивом равновесии, поскольку жидкая фаза в них не исчезает полностью даже при значительном понижении температуры ниже 0С [9, 34, 76, 77, 81 и др.]. При изменениях температуры в указанной области происходит лишь перераспределение содержания воды по отдельным фазам, но не исчезновение одной или двух из них, как это имеет место при отклонениях температуры от тройной точки для свободной воды.

Термодинамическое условие существования тройных точек связанной воды в системе гигроскопическое тело - воздух выражается как равенство давления пара всех трех фаз воды: Рп=Ра=Рп (1-І) где рп - парциальное давление водяного пара в окружающем тело воздухе; ра ирл- соответственно давление пара над связанной водой и льдом.

Поскольку рп зависит только от температуры (при постоянном внешнем давлении, принятом равным атмосферному), по известному значению рл легко установить численное значение рп и ра при различных температурах ниже 0С. Заметим, что в состоянии равновесия величина_ра не зависит от природы тела. От нее зависит лишь численное значение Wp при заданной температуре. Таким образом, каждой температуре ниже 0С соответствует определенная влажность тела Wp, зависящая от его природы и структуры, при которой соблюдается равенство (1.1). И наоборот - каждой влажности тела в пределах гигроскопичности соответствует определенная температура ниже 0С, при которой соблюдается равенство (1.1). Отсюда следует, что связанная вода имеет непрерывный спектр тройных точек, координаты которых на диаграмме состояния определяются давлением пара над льдом, и соответствующими температурами [30]. Следовательно, они располагаются на линии раздела фаз пар - лед ОА на диаграмме состояния свободной воды (рис. 1.4). Очевидно, с понижением температуры ниже 0С тройная точка связанной воды скользит от тройной точки свободной воды О по кривой ОА (показано стрелкой), которая является геометрическим местом тройных точек связанной воды.

Поскольку все тройные точки связанной воды лежат на линии ОА, то она является также линией раздела между фазами: пар над связанной водой при данном влагосодержании тела - лед. Однако, если для свободной воды по обе стороны рассматриваемой линии раздела лежат однофазные области: ниже ОА ненасыщенный или перегретый пар, а выше - лед, то для связанной воды эта область диаграммы двухфазна. Объясняется это тем, что в теле термодинамически устойчив не только пар (насыщенный по отношению к связанной воде и ненасыщенный по отношению к свободной), но и находящаяся с ним в равновесии связанная вода. Поэтому ОА - не линия раздела фаз, а линия равновесия фаз: (пар + связанная вода) - лед.

Далее от тройной точки О идет линия O D , аналогичная линии раздела фаз пар - вода (OD) для свободной воды. Для всех точек этой линии должно соблюдаться равенство парциального давления пара в воздухе рп и над связанной водой в теле ра при различных температурах, но при постоянной его влажности Wp, соответствующее данной тройной точке О . Положение точек на линии O D определяется по численным значениям фв из экспериментальных изотерм сорбции данного тела, из которых вычисляются значениярп=ра. Другая координата этих точек - температура - известна. Т.к. ра однозначно определяет равновесную влажность тела Wp при данной температуре, то ка ждому значению Wp соответствует своя тройная точка связанной воды О и Лед

Схематическая диаграмма состояния связанной воды в коллоидных капиллярно-пористых телах [30]. своя линия равновесия фаз O D . Следовательно, O D является не только линией равновесия фаз, но и линией Wp = const, т.е. изостерой сорбции.

Экспериментальные исследования диэлектрических свойств ДС на основе дробленого кварца

Система криогенного обеспечения и измерения температуры, состоящая из термокамеры и устройств для регулировки, контроля и измерения температуры, схематично показана на рис. 2.2. Хладагентом в ней служат пары азота (3), который заливается в термокамеру (1) из пенопласта. Скорость изменения температуры зависит от объема азота в камере и тепловой мощности, подводимой к измерительной секции с помощью электрического нагревателя (2) максимальной мощностью 300 Вт. Для увеличения теплоемкости и уменьшения градиента температуры вдоль измерительной секции пространство между ней и нагревателем заполняется металлическими пластинами (5). Температура образца контролировалась с помощью медь-константановой термопары (4).

Проведение измерений при криогенных температурах потребовало определенных изменений в СВЧ-тракте, необходимость которых отсутствовала в [154]. Значительное понижение температуры может привести к намораживанию льда из водяных паров, содержащихся в воздухе, на стенках волноводов СВЧ-тракта. При этом в них возникают дополнительные потери, которые затрудняют интерпретацию результатов. По сравнению с установкой с рабочей частотой 20 ГГц геометрические размеры волновода из установки с рабочей частотой 10 ГГц в два раза больше, внутренний объем волновода - в 8 раз, а площадь стенок - только в 4. В связи с этим возможность намораживания возрастает, и предохранительные операции нужно выполнять особенно тщательно.

Для устранения этого эффекта волноводы тракта, выполненные из нержавеющей стали, были вакуумно заклеены слюдяными пластинами, закрывающими оба торца. Кроме того, перед заклейкой из волноводов подогретыми парами азота вытеснялся воздух, содержащий водяной пар. Операция заклейки была проведена со всеми волноводами, которые имеют температуру, отличную от комнатной, в том числе и с волноводной секцией, находящейся в термокамере, конструкция которой представлена на рис. 2.3. Исследуемый образец (1) помещается в секцию (2), представляющую собой прямоугольный волновод (3) сечением 22,86x10,16 мм и длиной 80 мм. По нейтральной линии его широкой стенки расположены отверстия для увлажнения ДС и испарения влаги; отверстия во время измерений закрываются калиброванными заглушками (6). Диаметр отверстий D выбран так, чтобы D/2 X/n [171] и они были бы запредельными для всех типов волн, распространяющихся в волноводе (в нашем случае D=3 мм). В средней заглушке сделано отверстие диаметром 1 мм для ввода термопары (5). Коэффициент стоячей волны по напряжению (КСВН) не заполненной образцом секции с короткозамыкающей пластиной на конце не меньше 30. После заполнения волноводной секции образцом (см. п.2.5) ее фланцы заклеиваются пластинками слюды толщиной 0,1...0,2 мм. Затем секция с помощью волноводов из нержавеющей стали включается в измерительный СВЧ-тракт.

Наличие достаточно мощного нагревателя позволяет проводить измерения как по циклу охлаждения, так и по циклу нагревания. Измерение температуры производится с помощью медь-константановой термопары, спай которой находится внутри волноводной секции в непосредственном контакте с образцом. Величина термо-ЭДС измеряется вольтметром В7-21 А. Выбор термопары и ее градуировка выполнены согласно [172].

При охлаждении и нагревании образца в такой термокамере возникает вопрос о равномерности распределения температуры вдоль секции. Для его решения были проведены исследования распределения температуры внутри секции с песком (температурного поля образца). Необходимость таких измерений вызвана тем, что для изучения фазовых переходов в дисперсных системах следует обеспечить однородность температуры по всему объему образца, иначе скачки диэлектрической проницаемости є при прохождении ФП будут «расплываться» по температуре из-за неоднородного распределения фаз по объему. Для выяснения этого из отрезка волновода был сделан макет волно-водной секции, в отверстия которого до соприкосновения с образцом вводились спаи 11 термопар для измерения продольных, поперечных и вертикальных градиентов температур (рис. 2.4). В результате измерений было получено, что при той скорости изменения температуры, которая обычно используется при проведении измерений є ( 0,5- -1 град/мин), градиенты температур невелики (см. табл. 2.1), максимальная разность температур существует вдоль волновода, причем с ростом температуры разность существенно уменьшается. Наличие продольного градиента объясняется оттоком тепла от секции по подводящим волноводам.

Таким образом, при проведении измерений є можно считать температуру образца практически одинаковой по всему объему и измерение температуры достаточно производить в одной точке волноводной секции.

Эксперименты проводились как при понижении, так и повышении температуры, однако предпочтение отдавалось циклу измерений при нагревании, поскольку при охлаждении образца в области фазовых переходов заметно сказывается эффект переохлаждения [57], а также из-за более удобной и стабильной регулировки подачи тепла к образцу.

Данная установка позволяет проводить измерения диэлектрической проницаемости диэлектриков (в том числе и дисперсных систем) в широком диапазоне температур от +30 до -196С.

Следует добавить, что часть экспериментальных результатов, использованных в данной диссертации, была получена в Проблемной радиофизической лаборатории Московского педагогического государственного университета на стенде для проведения измерений комплексной диэлектрической проницаемости в СВЧ диапазоне на частоте 20 ГГц. Конструкция стенда подробно описана в [14, 153]. От описанной выше установки он отличается по следующим параметрам:

Экспериментальные исследования удельной теплоемкости и теплоты фазовых переходов во влагосодержащих ДС органического происхождения

Как видно из рис 3.8, при малых (0 - 1%) влажностях є ДС на основе глины слабо зависит от температуры во всем диапазоне t, принимая значения в интервале 1,6 -г 2,1. С увеличением влажности, начиная с 3%, на графике є (і) появляется участок, характеризующийся плавным возрастанием диэлектрической проницаемости. Он наблюдается при приближении температуры к 0С и связан с плавлением льда Ih в широком температурном диапазоне - так называемым предплавлением. Более подробно эффект предплавления льда в составе различных ДС обсуждается в главе IV, сейчас же лишь заметим, что этот участок в ДС на основе глины значительно шире, чем в ДС на основе песка и кварца, его ширина составляет 30 + 40С.

Величина скачка диэлектрической проницаемости для W = 3% равна 1,2. С увеличением влажности скачок є вблизи 0С постепенно становится более узким и большим по абсолютной величине, достигая значения, равного 3, при W-24% (рис.3.9).

Помимо указанной особенности обращает на себя внимание поведение действительной части диэлектрической проницаемости в низкотемпературном диапазоне, которое хорошо нам известно по измерениям других содержащих влагу ДС. Начиная с W = 5,6% на зависимости s (t) в отрицательной области температур существует участок, на котором при понижении температуры значение є увеличивается. При W = 5,6% на графике наблюдается максимум, соответствующий t « -115С. При W = 9% максимума нет и s монотонно растет с уменьшением температуры, что, возможно, свидетельствует о сдвиге максимума в более низкотемпературный диапазон. На графике, соответствующем влажности 12,3%, можно видеть два максимума при темпе минимальное значение, равное 1,5. Для влажностей 15,3% и 21% участок возрастания є в отрицательной области занимает широкий диапазон (-160 ч- -30)С с максимумами при t « -95С (W = 15,3%) и t » -90С (W = 21%). Наибольшее значение є « 5,5 в пике достигается при W=15,3%. В образце с W = 24% нет ярко выраженного максимума в низкотемпературной области, и є монотонно возрастает при уменьшении температуры.

Таким образом, в ДС на основе глины в некотором диапазоне температур и влажностей отчетливо проявляются свойства, обнаруженные ранее в ДС на основе песка и кварца и связываемые с появлением в составе ДС сег-нетоэлектрической фазы льда. Следует заметить, что данные свойства в ДС на основе кварца и глины проявляются при различных влажностях, чего, в принципе, можно было ожидать на основании различия в размерах гранул и, вследствие этого, толщины пленки связанной воды на них.

На графиках, приведенных на рис. 3.8 и 3.9, видна еще одна особенность кривых s (t): при малых (0 ч- 9%) влажностях все пять кривых практически собираются в «узел» близ t« -55С; при больших (9 ч- 24%) влажностях значения є практически одинаковы в диапазоне (-40 ч- -20С) для значений W от 12,3% до 24%. Такие зависимости e (t) при малых влажностях могут объясняться тем, что при данных температурах в ДС на основе глины образуется лед с диэлектрической проницаемостью, близкой к диэлектрической проницаемости сухой глины.

Этот удивительный факт позволяет нам заявить, что впервые мы смогли определить высокочастотную диэлектрическую проницаемость одного из типов льда, образовавшегося из связанной воды. Идентификация этого типа льда по фазовой диаграмме воды затруднена тем, что известные нам данные относятся к низкочастотной диэлектрической проницаемости, тогда как мы измеряем только высокочастотную. Правда, известно [100], что существуют только три типа льда, которые характеризуются малыми величинами диэлек 123 трической проницаемости (к сожалению, здесь тоже известны только значения статической є). Это лед II, лед VIII и лед IX. Попробуем «выбрать» из них тот, который более всего подходит для экспериментальной ситуации, описанной выше.

Мы сразу же «отметаем» лед IX, так как он существует только при температурах ниже - 100С, а особенность на температурной зависимости диэлектрической проницаемости наблюдается даже для малых значений W только при - 50С. Маловероятно также, что это мог бы быть лед VIII. Давления, необходимые для его образования, превышают при указанной температуре 16 000 атм. Существование таких давлений даже в мономолекулярных пленках связанной воды не представляется возможным. Таким образом, лишь лед II удовлетворяет необходимым условиям: при температуре — 50С минимально необходимое для его образования давление не превышает 3-3,5 тыс. атм., что, конечно же, более реально, чем приведенное выше значение для льда VIII.

Таким образом, можно считать установленным, что в дисперсных системах в квазидвумерных пленках связанной воды на поверхности гранул наряду с обычным гексагональным льдом Ih образуется еще одна модификация льда - лед II, который ранее был известен только как объемный.

Кривые E (t) при больших влажностях, показанные на рис.3.9, также характеризуются участком с постоянной диэлектрической проницаемостью є « 3,3, слабо зависящей от влажности (температурная область вблизи -20С). Это значение хорошо коррелирует с известным из литературы [100, табл. 1.3 настоящей работы] значением высокочастотной диэлектрической проницаемости объемного льда III, которое при t = -30С и давлении 3000 атм. составляет 3,5. С нашей точки зрения большая толщина пленки воды приводит к некоторому уменьшению давления в них. При этом в относительно высокотемпературной области создаются условия для образования льда III (см. [100] и рис. 1.2). Таким образом, проведенные исследования диэлектрической про 124 ницаемости ДС на основе глины позволили нам с высокой определенностью идентифицировать еще один тип льда, образующийся в квазидвумерных пленках связанной воды - лед III. В главе 4 эта идентификация будет обсуждаться дополнительно в связи с анализом калориметрических экспериментов.

Приведенные выше результаты и их обсуждение позволяют наметить пути решения еще одной проблемы, которая является весьма важной для всего исследования фазовых переходов в ДС - попытки оценить, наконец, экспериментально величину давления в квазидвумерных пленках воды на поверхности гранул. Наш эксперимент дает нижнюю границу этого давления -3000 атм.

Обратимся теперь к низкотемпературному поведению диэлектрической проницаемости ДС на основе глины. На рис. 3.9 приведены такие зависимости при разных влажностях для температур, когда имеет место возрастание диэлектрической проницаемости при понижении температуры. На этих кривых видны максимумы, наиболее отчетливый из которых наблюдается при W = 15,3%. Это хорошо видно также из рис.3.10, где построены зависимости диэлектрической проницаемости от влажности при различных температурах. Виден уже упоминавшийся пик на W = 15,3%, который существует при всех используемых температурах. Наряду с ним при t 100С виден слабый пик при очень малых влажностях.

Похожие диссертации на Фазовые переходы в плёнках связанной влаги в многокомпонентных дисперсных средах природного и искусственного происхождения