Введение к работе
Актуальнооть_теиы. К настоящему времени в молакулярно-саа-тистичеоком описании равновеоных свойств однородных оистаи достигнут значительный прогресс в рамках широко используемого метода интегральных уравнений, который базируется на бесконечной цепочке интегродифференциальных уравнений для коррелятивное функций - метод Боголюбова-Борна-Грина-Кирквуда-Ивона и метод условных распределений. Удалось построить теорию жидкого состояния вещества в различных приближениях, которая по строгости исходных полонений не уступает ранее развитым те'рияц газов и твердых кристаллических тел. Если о той же меркой подойти к вопросу статистического описания свойств неоднородных систем, то оказывается,что здесь существует ещо много нерешенных проблем, Результаты являются менее достоверными, поскольку, как правило, имеет место рассогласование при использовании аналогичных аппроксимаций в рамках метода ББГКп и метода терыодинамичеоких функционалов плотности. Не останавливаясь на деталях существующих проблеы^вбб аэ следует оразу отметить основной недостаток всех применяемых в настоящее время приближенных теорий гетерогенных оистем. Дало в- том, что все извеотные аппроксимации для коррелятивных или прямых корреляционных функций по~сущэству игнорируют полевой характер проблемы замыкания соответствующих цепочек уравнений, поскольку эти аппрокоиы-ции фактически базируются на радиальных функциях однородных сосуществующих фаз. Вместе о тем полятно, что неоднородная, в том числе., флуктуирующая оплолная среда оовсам 'иначе передает взаимодействие от частицы к чаотице. Решению этой и других проблем и поовящена данная работа.
В основу миооертационной работы полонены иодледования автора, выполненные в период о 1976 по 1992 год. В них получили практическое развитие статиотичвоклз методы описания неоднородных флуктуирующих молекулярных оистем в различных агрегатных состояниях (сриот„лл, Жидкость, газ).
Делвю наотсшщей' работы явилось развитие ттатиотичеокой теории неоднородных'конденсированных сред в направлении естественного объединения двух ооновных подходов статистической физики -метода коррелятивных функций и метода термодинамически1: функционалов поло плотности. Это позволил? с еди'-:ііі точки зрения опи-
сеть термодинамические и отруктурные овойст а однородных и неоднородных систем, а также рассмотреть вопросы учета вкладов от термодинамических флуктуации при расчете термодинамических потенциалов молекулярных флюидных оистем и рглличного рода точечных дефектов и дислокаций при изучении деформированных кристаллов.
Научная новизна работы ооотоит в том, что на основе предло-аонного двухуровневого статистического описания овойств конденсированной ореды удалось дать комплексное решение проблемы замыкания цепочки коррелятивных функций и проблемы нормировочных постоянных для этих функций в неоднородной сиотеме о некоторым произвольным полем плотности. В связи о атим, в чаотнооти, снят вопрос о неизбежной несогласованности нонечгсх результатов приближенных статистических теорий, которые базируются только на уравнениях оборванной цепочки для коррелятивных функций, либо только на уравнениях, обеспечивающих минимизацию каких-либо приближенных функционалов полей плотнооти.
Научная и практичекя_значимооть.. Подученные в диссертационной работе результаты имеют как общенаучное и методическое, так и практическое значение. Развитое статистическое описание неоднородных систем, в том числе о учетом флуктуации поля плотности системы, а также поля деформации, обязанного дефектам в кристаллах или виеш'Лш силовым воздействиям, позволяет в рамках двухуровневого подхода ревать 8'дачи,отнооящивсТГ!Гтёорш~боъём ных и поверхностных овойств флнщных сред и реальных деформированных кристаллов. При эим структура конденсированной среды описывается одновременно на дчух уровнях: ыикроокопгчеоком - о помощью коррелятивных функций распределения частиц в микрообъемах и макроскопическом - с помощью оглаженных по микрообъемам полей плотностей, опиоываемых соответствующими вероятноотиыыи функциями.
Результаты работы могут попользоваться при определении параметров сосуществующих фаз в многокомпонентных системах, при расчете прямых корреляционных функций плотность - плотность в флюидных системе», а также введенных в работе обобщенных пря- -мых корреляционных функций в деформированных кристаллах, которые учитывают корреляционные аффекты,, связанные с взаимным влиянием распределения полей плотности (концентраций) в деформации Имеется возможность статистического расчета свойств реальных кристаллов о дефектами (энергия точечных дефектов и дислокаций,
взаимодействие их деформационных полей и т.д.). На_защиту_ выносятся следующие .положения:
- формулировка двухуровневого статистического описані...
структуры и термодинамических овойств неоднородных молекулярных
оистен;
,- изгодика расчета конфигурационного интеграла неоднородной системы при обрыве цепочки на произвольном ее уравнении;
вариационный метод решения проблемы нормировочных постоянных для.неоднородных многокомпонентных систем;
определение условных прямых корреляционных функций и их использование при отыскании равновесных полей плотности и деформации;
методика сокращенного описания в теории флуктуации поля плотности;
вывод бесконечной оистеш интегродифференциальных уравнений для пространственных корреляционных функций флуктуации пло-тнооти;
метод расчета большой отатоуимы о учетом вклада от флуктуации полей плрт ости или концентраций;
применение развиваемой отатиотйчеокой теории к описаний фазовой диаграммы однокомпонентной системы, расчету прямой корреляционной функции в приближении линейной реакции длп потенциалов средних сил и описанию о ее помощью флуктуацію иных вкладов в термодинамический потенциал большого каноничеокого ансамбля (приближение Гаусса); '
приближение аналитические и численные расчеты овойотв гетерогенных оиотем о пл-зкой и сферической поверхностями раздела фаз;'
статистическое изучение физячеокой адоорбции на инеріной твердой подложке.
Достоверность основных положений и результатов диссертации обеспечивается использованием фундаментальных представлений молекулярной и статистической физики, соответствием о известными для простых гещесгз дакшми эксперимента, а также согласием с
ієющициоя в литературе.теЬратпчаокиып.результатами для однород
ных систем. . ъ '
Лачн2Й_вклад_автора,. Практически roe публикации по теме диссертации принадлежат лично ее автору .'Из 23 статьи в журналах и сборниках'd работ выполнено о соавторами. В совместных отать-'х [3, I5J Л.А. Ротту пркі'^длеяит пистано..(а вадячи и обоундо-
нив результатов ее решения (в обзорной 'рабою f 19] анализирую) оя результаты, полученные для неоднородных оиотеи после выхода в свет монографии Л.А.Ртта " Статистическая теория молекуляр-ных систем "). В работе f 7J третий параграф н&пиоан Г.С.Бокуно. В работе f 8J автор диссертации принимал участив в обоуждении путей решения поставленной задачи и результатов ее решения. В работе [13 J Г.С.Бокуну принадлежит участие в обсуждении возможных способов практического использования ранее полученного . И.И.Наркевичем статистического выражения для аффективного, в смысле Ландау-Лифшица,гамильтониана неоднородной оистены. В работах [ II, 17 J С.И.Клинцевичу принадлежит составление программ и проведение детальных численных расчетов на ЭВМ о последующей систематизацией и анализом результатов, а в работах fl5, 16] он выполнял расчеты по ранее написанной И.И.Наркевичем программе.
Апробация аботыл Основной материал диссертации докладывался на следующих конференциях, совещаниях и семинарах:
Семинар по вопросам применения ЭВМ для расчетов микродефектов в криоталлах (Кривой Рог, 1975); Республиканская конференция молодых ученых по физике (Гомель, 1976); Всесоюзная конференция по поверхностным явления^ в видкоотях (Ленинград, 1978}; П Всесоюзная конференция "Термодинамика необратимых процессов и ее применение" (Черновцы, 1984); Воеооюэнов оовещание "Теплофизика метастабильных жидкостей в овязи о явлениями кипения и кристаллизации" (Свердловск, 1985); ІУ Воеооюзное рабочее совещание " Свойства жидкостей в малых-объемах " (Киев,1986); УШ Всесоюзная конференция "Взаимодействие атомных чаотид с твердым телом" (Мооква, 1987); Сибирский теплофиэичеокий оеминар "Физика кластеров в газовой фазе" (Новооибирок, 1987); УІ Всесоюзное совещание "Свойства жидкостей в малых объемах" (Киев, 1988); П Всесоюзное совещание "Метастабильные фазовые состояния - тепло-фиаичеокие овойства и кинетика релаксации" (Свердловск, 1989); Международная конференция по статистической механике жидкостей (Бехине, Чехословакиї, 1990); Всесоюзный семинар " Методы механики сплошных срид в теории фазовых переходов" (Киев, 1990); Международный симпозиум по калориметрии и химической термодинамике (Москва, 1991).
Полученные в диссертационной работе результаты опубликованы в 23 статьях журналов и сборников, кроме того,они отражены в тезисах докладов.
Стцуктщэа и оод_еЁхание^иссеьтациИі Диссертационная работа состоит иа введения, четырех глав.основного текста, заключения и описка литературы, включающего 178 наименований. Полный гіьем содержит 242 страницы и включает 32 рисунка.