Введение к работе
Актуальность темы. Начала современной статистической теории необратимых процессов были заложены Н.Н.Боголюбовым и Дж. Кирк-вудом. Идеи о существовании иерархам времен релаксации, возможности сокращенного описания неравновесных процессов и представление кинетических коэффициентов через временные корреляционные функции определили пути развития теории. Переход к сокращенному описанию системы фактически позволил ввести неравновесные статистические ансамбли и этот путь в наиболее полной форме был реализован в работах Д.Н .Зубарева.
В дальнейшем получили систематическое обоснование уравнения молекулярной гидродинамики, учитывающие временную н пространственную дисперсию, были разработаны методы вывода нелинейных .уравнений эволюции систем многих частиц. В последние годы интенсивно осваивается диапазон частот и волновых векторов, сопоставимых с молекулярными масштабами, предприняты попытки учесть взаимосвязь между гидродинамическими к кинетическими процессами.
При разработке основ статистической теории необратимых процессов в качестве базовой модели используетоя система сферически симметричных частиц с парным межчасгнчным взаимодействием. Однако такая модель может служить для исследования лишь ограниченного класса реальных сред. Одним из направлений развнтш теории является ее обобщение на системы несферическнх частиц с нецентральным взаимодействием. Такие системы по своим свойствам и в изотропной фазе существенно отличаются от систем сферически симметричных частиц, но более радикальной особенностью является возможность образования ими ориентационио упорядоченных жидкокристаллических фаз.
Ряд актуальных задач, поставленных развитием физики полупроводниковых материалов, суперионных проводников (твердых электролитов), радиационных повреждений в кристаллах, связан с неравновесными процессами, которые обусловлены переносом вещества в твердых телах. Для изучения эт» процессов традиционные методы физики твердого тела, использующие представление о фононах, оказываются мало пригодными и требуется поиск альтернативных методов доследования.
Целью дисссртанис люй работы является построен»" на единой стати-стико-механической основе теории кннетнчеі їх и динамических свойств систем с расширенным набором динамг'ісских переменных, позволяющим описать анизотропные свойства среды, в том числе гнротропию.
Новизна работы состоит в комплексной разработке метода исследования неравновесных процессов в конденсированных системах,
включающего: /
/
вывод линейных и нелинейных уравнений эволюции и получение выражений для кинетических коэффициентов системы частиц с вращательными степенями свободы, пригодных для использования в области высоких частот и больших значений волновых векторов, сопоставимых с молекулярными масштабами;
разработку метода определения кинетических коэффициентов на основе функций распределения неравновесных стационарных состояний;
формулировку термодинамически согласованной процедуры нахождения равновесных функций условных распределений, необходимых для вычисления кинетических коэффициентов;
применение разработанных методов для решения конкретных физических задач - исследования молекулярного рассеяния света, динамических и корреп;. (ионных характеристик твердых тел, диффузионных н термодиффузионных процессов.
Научная и практическая значимость диссертационной работы заключается в развитии статистического метода условных распределений, углублении понимания характер- неравновесных процессов в молекулярних и ионных системах и разработке подходов для нахождения кинетических коэффициентов. Полученные выражения могут быть использованы для прогнозирования свойств молекулярных систем, включая жидкокристаллические среды.
Работа выполнялась в соответствии с .мой "Исследования ..о стзтистическоГ теории конденсированных молекулярных и ионь^іх систем", включенной в координационный план АН БССР (N* государственной регистрации 0810 И 514) и в совместных исследованиях по плану НИР Института атомной энергии имени И.ВЛСурчатова (№№ государственной регистрации 01822015035,018400810056). На заключительном этапе работа поддерживалась Фондом фундаментальных исследований Республики Беларусь (проект № Ф 18-037).
На sauinr выносятся следующие основные положения:
- замкнутая си тема нелинейных уравнений гндродинамикн и
кинетики среды, состоящей из несферических частиц с нецентральным
взаимодействием;
- уравнения линейной гидродинамики и кинетики такой' среды и
выражения для кинетических коэффициентов, учитывающие взаимосвязь
гидродинамических и кинетических мод;
корреляционные функции тепловых флуктуации параметров системы частиц с вращательными степенями свободы и их связь с релеевским рассеянием света;
процедура замыкания цепочки уравнений для коррелятивных функций условных распределений при учете межчастичных корреляций произвольного порядка, основанная на использовании потенциалов средних сил, и доказательство термодинамической согласованности этой процедуры;
анаши структуры фазового пространства системы в различньи приближениях метода условных распределений м цепочки интегро-дифференциальных уравнений для кинетических функций этого метода;
процедура замыкалня цепочек уравнений для кинетических функций и их численное решение;
метод нахождения кинетических коэффициентов на основе расчета функций распределения неравновесных стационарных состояний системы;
способ введения в рамках приближения Энскога спектров времен релаксации временных корреляционных функций скоростей центров масс и угловых скоростей несферических частиц и расчет с нх помощью коэффициентов трансляционной и ориеитацнонной еамоднффузии;
получение и анализ корреляционных н динамических характеристик твердых тел;
выражения для коэффициентов самодиффузии и термодиффузии в молекулярных христаллах и эффект обращения термодиффузионного потока;
- анализ устойчивости сложных решеточньи кулоновских систем и
многобаръерный характер случайных блужданий в них.
Апробация работы. Резуг'таты диссертации докладывались на III Всесоюзном съезде по теоретической и прикладной механике (Москва, 1963), VIII Всесоюзной акустической конфере. цни (Ленинград, 1971), 14-й межвузовской научной конференции по применению ультраакустики к исследованию вещества (Москва, 1972), расширенном пленуме секции физихн жидкого состояния при НТС Минвуза СССР (Киев, 1972), IV и VI Всесоюзных совещаниях по тепло- и массообмеку (Минск, 1972 и І 980), Симпозиуме по исследованию фазозых переходов акустическими и другими методами (Москва, 1973) семин-ре по вопросам применения ЭВМ для расчета микродефектов в крнсгалл?х (Кривой Рог, 1975), Сольвеевском семинаре (Брюссель, !977), VII Всесоюзной конференции "Процессы релаксации в твердых юлах" (Воронеж,. 1982), Международной шк ле-семинаре "Математические модели и мпыды в теории тепло- и
6 :'
массообмена" (Минск, 1982), Всесоюзне «і симпозиуме по физике поверхности твердых тел (Киев, 1983), XIX Всесоюзной конференции по эмиссионной электронике (Ташкент, 1984), VII Всесоюзной конференции "Взаимодействие атомных частиц с твердым телом" (Минск, 1984), II и III Всесоюзнь . симпозиумах "Тверды* электролиты и их аналитическое применение" (Свердловск, 1985; Минск, 1990), 37-м конгрессе Меэкдунар ,дного электрохимического общества (Вильнюс, 1986), на секции "Теплофизические и массообменные свойства вещества" Научного совета по проблеме "Массо- и теплоперенос в технолог іческих процессах" ГКНТ СССР (Алма-Ата, 1986), ІУ и X Всессозных конференциях по фнзичесхой химии н электрохимии ионных расплавов и твердых электролитов (Свердловск, 1987; Екатеринбург, 1992), VIII Всесоюзной конференции по методам получения и анализа высокочистых веществ (Горький, 1988), Европейском совещании по проблемам машинного моделирования (Будапешт, 1990), на совещании рабочей региона; мой гру..лы по изучению теплоносителей (Минск, 190), Конференции по колебательной спектроскопии, посвященной 80-летию со дня рождения Б .И.Степа нова (Минск, 1993), III ежегодном семинаре "Нелинейные явлення в сложных системах" (Полоцк, 1994), XV Международной конференции по жидким кристаллам (Будапешт, 1994), XXVII конгрессе по магнитному резонансу (Казань, 1994), с также на научных семинарах -механико-математического, фнз-ческого и химического факультетов МГУ, физического факультета ЛГУ, Белорусского госуниверситета, Университета дружбы народов, Физического института АН СССР, Математического ннеппута А Н СССР, Института фігчческих проблем АН СССР Института электрохимии АН СССР, Вычислительного центра АН СССР, Государственное j института азотной npoMbuimeHi.jcTH, Инсти.уга физики твердого тела и полупроводников АН БССР, Белорусского государственного технологического унш..рситета.
Публикации. По материалам днесертгции опубликованы 10 работ в международных, всесоюзен и республиканских изданиях. Стисок основных работ приведен в конце автореферата. Результаты диссертации так .ж отражены в теяисах укладов" на конференциях, симпозітіах и совещаниях, которые в списке литературы, как правило, не приводятся.
Структура» объем работы. Диссертация состоит из предисловия пяти глав (27 параграфов), заключения и списка лшературы. Она включает в себя 329 страниц машинописного текста, в том «исле 5 таблиц, 20 рисунков и список литерглуры (33 стр.) из 355 источников.
