Error processing SSI file

Метастабильные состояния жидкостей

В первые годы пребывания на физтехе УПИ В.П. Скрипов развивал начатые в Москве исследования критических явлений в чистых веществах и растворах. Он был сторонником идеи своего учителя профессора В.К. Семенченко об общности критических явлений и фазовых переходов второго рода, которая в то время еще не получила признания. В 1954 году В.П. Скрипов обосновал и реализовал маятниковый метод определения критической температуры. Со студентами - дипломниками В.М. Костиным, В.В. Котельниковым и Н.Я. Русиновым был изучен изотопный эффект в расслаивающемся растворе триэтиламин-вода при прохождении через критическую область смешения.

Со студентами Г.П. Николаевым и Ю.Д. Колпаковым была подготовлена аппаратура для изучения рассеяния света при подходе к критической точке жидкость-пар. Большую серию опытов с двуокисью углерода и шестифтористой серой провел Ю.Д. Колпаков. Полученные результаты были важны для понимания флуктуационной природы критических явлений. В 1965 году Ю.Д. Колпаков защитил кандидатскую диссертацию по специальности молекулярная физика. В следующем году состоялась защита диссертации Г.П. Николаевым по теплообмену при кипении и исследованию кризиса теплоотдачи при кипении, включая область вблизи критической точки.

Основное научное направление в исследовании физики жидкостей определилось по инициативе В.П. Скрипова в 1961 году. Им была спроектирована и изготовлена небольшая пузырьковая камера. Вслед за этим совместно с дипломниками В.И. Кукушкиным и В.Н. Черепановым были поставлены опыты по перегреву маленьких капелек в серной кислоте. В 1962 году в эту работу включился дипломник Г.В. Ермаков, а годом позже П.А. Павлов, В.Н. Чуканов и аспирант Е.Н. Синицын. С учетом дальнейшего развития работы, в которой участвовало много студентов, аспирантов, преподавателей кафедры, это направление можно сформулировать следующим образом: метастабильные состояния жидкостей (перегрев, переохлаждение), устойчивость и кинетика неравновесных фазовых переходов, сопровождающихся метастабильностью.

За период 5-7 лет для исследования кинетики вскипания перегретых жидкостей были разработаны квазистатические (всплывающих капель, чистой пузырьковой камеры, непрерывного изобарического нагрева) и импульсный методы, позволившие исследовать вскипание жидкостей в широком диапазоне частот зародышеобразования. При перегреве углеводородов, перфторуглеродов, фреонов в пределах погрешности измерений и расчетов обнаружено согласие теории гомогенного зародышеобразования и эксперимента. В этот же период начаты исследования теплофизических свойств перегретых жидкостей. Разработан метод и проведено экспериментальное изучение уравнения состояния перегретой жидкости, разработаны способы определения положения спинодали, расчета изобарных и изохорных теплоемкостей. Тогда же активно работал немногочисленный, но плодотворный семинар Владимира Павловича, на котором впервые были поставлены многие проблемы физики метастабильных состояний жидкости, сформулированы отдельные задачи и целые программы исследований в этой области, многие из которых были реализованы впоследствии при участии многочисленных выпускников кафедры. В декабре 1967 года В.П. Скрипов защитил докторскую диссертацию «Метастабильные и закритические состояния в системе жидкость-пар». Это была первая в УПИ защита докторской диссертации по физике. В конце «семилетки» в качестве дипломников в работу включились Н.В. Буланов, В.Г. Байдаков, А.П. Лелюх, Г.Н. Муратов, П.С. Попель и ряд других студентов кафедры, состоялись защиты кандидатских диссертаций «метастабильщиков» первого призыва: Е.Н. Синицына, Г.В. Ермакова, П.А. Павлова, В.Н. Чуканова, Э.Н. Дубровиной.

В 1972 году исследования перегретых жидкостей были, в основном, перенесены в Отдел физико-технических проблем энергетики Уральского научного центра АН СССР, преобразованный в 1988 году в Институт теплофизики УрО РАН. Разработанная программа исследований реализована здесь на классе криогенных жидкостей. Изучена кинетика зародышеобразования в перегретых аргоне, ксеноне, криптоне, кислороде, азоте, метане, водороде, неоне, пропане, бутане, жидком гелии. Полученные результаты подтвердили сделанные ранее выводы. Начаты новые исследования. Изучена кинетика зародышеобразования в бинарных растворах и диссоциирующих жидкостях вблизи критической точки системы жидкость-пар, влияние на нее различных инициирующих факторов: ионизирующих излучений, ультразвука, электрического поля, контакта с поверхностью. Поставлен цикл работ по гидродинамике вскипающих перегретых потоков жидкости. Разработаны и созданы комплексы экспериментальных установок для изучения уравнения состояния перегретых жидкостей, скорости и поглощения ультразвука, изохорной и изобарной теплоемкостей, вязкости и теплопроводности, поверхностного натяжения, проведены измерения указанных свойств большого числа жидкостей в широкой области параметров состояния. На основании полученных данных разработаны методики расчета указанных свойств, найдены способы определения границы устойчивости жидкой фазы - спинодали, на область метастабильных состояний расширены существующие таблицы данных по теплофизическим свойствам технически важных жидкостей. В этой работе активное участие приняли многие выпускники кафедры молекулярной физики физико-технического факультета: в их числе Н.А. Шуравенко, О.А. Исаев, Е.Д. Никитин, Н.Н. Данилов, В.Е. Виноградов, А.И. Занин, В.С. Усков, В.В. Мальцев, В.Г. Куваев, А.М. Каверин, Л.Б. Бирюкова, А.Е. Дианов, В.А. Штенников, И.М. Падерин, Н.В. Башкатов, Н.М. Семенова, А.П. Федоров, Р.Г. Исмагилов, А.В. Решетников, П.В. Скрипов, К.В. Хвостов, И.И. Сулла, Г.А. Нечкин, В.Б. Ивакин, Н.Г. Новиков.

В 1971 году В.Г. Байдаковым и С.П. Проценко начаты работы по компьютерному моделированию метастабильных состояний и фазового перехода жидкость-пар. Создается программа по методу Монте-Карло и исследуется устойчивость метастабильных фаз при фазовых переходах жидкость-газ и жидкость-кристалл. С 1973 года проводятся работы по методу молекулярной динамики применительно к двумерным системам. В 1974 году к работе по молекулярно-динамическому моделированию подключается А.Е. Галашев. Он начинает исследования устойчивости переохлажденной жидкости.

Рассмотренные работы послужили основой 6 докторских (Г.В. Ермаков, Е.Н. Синицын, П.А. Павлов, В.Н. Чуканов, В.Г. Байдаков, А.Е. Галашев) и 24 кандидатских диссертаций (В.Г. Байдаков, Г.Б. Оконишников, Э.Н. Дубровина, П.С. Попель, Н.В. Буланов, Г.Н. Муратов, В.Н. Евстефеев, С.П. Проценко, О.А. Исаев, Н.Н. Данилов, В.Е. Виноградов, А.И. Занин, В.С. Усков, Н.В. Башкатов, Н.М. Семенова, А.В. Решетников, А.М. Каверин, Е.Г. Пострехин, Г.В. Кусков, Е.Д. Никитин, С.А. Мальцев, П.В. Скрипов, И.И. Сулла, Н.Г. Новиков).

Результаты исследований отражены в следующих монографиях.

Комплексное исследование жидкостей в метастабильном (перегретом) состоянии, начатое на кафедре в 1961 году, обеспечило приоритет отечественной науки в этой области, о чем свидетельствует широкий отклик на них специалистов США, Японии, Германии, Франции. Полученные результаты были использованы в ряде технических приложений, в том числе в программах по разработке новых ракетных топлив и условий безопасного функционирования криогенных систем.

Error processing SSI file