SCI Библиотека

Термодинамика изучает состояние и поведение термодинамических систем. Предметом изучения термодинамики являются все факты физики и химии, которые представляют собой статистически закономерный результат молекулярных и атомных явлений.

Область классической термодинамики ограничена в отношении размеров тел. Они должны быть достаточно велики, чтобы обеспечить выравнивание случайных событий микромира, т.е. чтобы можно было говорить о макроскопических состояниях в квазистационарных условиях. В механике сплошной среды рассматривается движение сплошной среды, в которой движения молекул не непрерывно, а перебиваются атомами. Все переменные, определяющие состояние термодинамической системы - функции времени и пространства.

Для изучения сложных нестационарных процессов выведены специальные интегралы функций интенсивных переменных с учетом нелокальных термодинамических условий (ТНТ), включающих в свой состав импульсы и разности термодинамических величин. После интегрирования таких выражений строятся примерные модели системы, и ведётся исследование с учетом термодинамических ограничений; анализируются частные варианты моделей как широко известных, так и построенные впервые.

Ученые методы сплошной среды наиболее знакомы читателю по методам математической физики и адаптивным методом математического моделирования физических и химических явлений.

Учебное пособие содержит систематическое изложение раздела курса теоретической физики “Статистическая физика и термодинамика”. Оно написано в соответствии с требованиями государственного стандарта по специальности 032200.00 (физика с дополнительной специальностью) и специальности 032200 (физика).

В учебном пособии излагается краткий курс лекций по статистической физике и термодинамике (теоретическая физика). Курс составлен в соответствии с Государственным стандартом по теоретической физике и с программой, изложенной в учебно-методическом пособии: Технологии и содержание обучения: физические дисциплины / Под ред. В.В. Майера. - Глазов: ГГПИ, 2004. В учебном пособии также приводятся элементы соответствующего школьного материала и примеры решения некоторых задач. Основой настоящего пособия следует считать переработанное печатное издание: Саранин В.А. Статистическая физика и термодинамика. Краткий курс: Учебное пособие. -Глазов: ГГПИ, 2001. - 48 с. Для студентов и преподавателей физико-математических факультетов педагогических институтов.

Данная книга адресована тем читателям, которые занимаются решением прикладных задач с помощью расчетно-теоретических методик, использующих понятие “уравнение состояния”. Цель книги - дать читателям последовательное и критическое представление об этом понятии. В книге описано становление, развитие, обобщения и применения термина “уравнение состояния”. В трех первых главах выделено и упорядочено все самое главное в общей теории. Эти главы - самая формализованная часть книги. В них введены основные величины; сформулированы аксиомы, которые “управляют” этими величинами; сформулированы вытекающие из аксиом основные теоремы. Однако эти аксиомы (в отличие от аксиом геометрии) вовсе не являются самоочевидными истинами. Происхождение, мотивировка аксиом обсуждаются в необязательных дополнениях к трем первым главам. В заключительной четвертой главе (и необязательных дополнениях к ней) описаны некоторые приемы “конструирования” уравнений состояния. Кроме того, во всех дополнениях приводится много технических деталей. Книга рассчитана на подготовленного читателя, который имеет достаточные знания в математике (частные производные), в классической и квантовой механике (самые основы), в механике сплошной среды (понятия плотности вещества, давления). Не требуется никаких предварительных знаний по термодинамике. Данная книга может быть альтернативным учебником по термодинамике. В ней также затронуто много методологических вопросов, поэтому она может представлять интерес не только для студента, но и для преподавателя.

Теория и практика горения для разработчиков двигателей представляет не академический, а прикладной интерес - инженерные приложения. Это требует более широкой постановки проблемы, поскольку, как правило, процесс горения освещается с определенной точки зрения, которой придерживается та или иная научная школа. В связи с этим для успешного решения задачи создания ГПВРД, прежде всего, необходимо оценить ценность подходов различных научных школ на предмет полезности достигнутых ими результатов. Такая постановка задачи не позволяет принять взгляды на процесс горения одной какой-либо научной школы и при этом проигнорировать другие. Встает проблема обобщения и критического анализа всей имеющейся на сегодня информации не на предмет ее правильности (или истинности), а на предмет ее полезности и возможной реализации в конкретных инженерных конструкциях. Предлагаемый вниманию читателя двухтомник: “О возможности приложения теории Кана-Хилларда к математическому моделированию процесса горения” и “Вопросы математического моделирования процесса горения” не является полной сводкой современного состояния вопроса. В нем излагаются главным образом результаты, полученные автором и частично опубликованные в разное время в периодических изданиях. Предполагается дать перечень некоторых фактов, иллюстрирующих сложность задачи математического моделирования процесса горения. Факты подобраны так, чтобы служить предварительным обоснованием рабочей гипотезы о правомерности приложения теории Кана-Хилларда к описанию процессов горения. Эти факты иллюстрируют процесс термодиффузионного “расслаивания т.е. расслаивания не в обычном смысле, как например, при расслаивании двух жидкостей типа “масло - вода” на две фазы, а расслаивания на области с большим или меньшим содержанием одного из компонентов, которое подобно разделению компонентов при ликвации в случае спинодального распада. Мы приведем обоснование рабочей гипотезы о правомерности приложения теории Кана-Хилларда (теории диффузионного расслоения) к описанию процессов горения: три вида горения-

Пособие предназначено для студентов I-II курсов, обучающихся на факультете физико-математических и естественных наук. Подготовлено на кафедре прикладной физики РУДН.

В настоящем пособии рассматриваются процессы, сопровождающие фазовые переходы как I, так и II рода, даются способы их количественного описания. Рассматриваются также условия фазовых равновесий. Приводятся многочисленные примеры и решения задач.

Учебное пособие адресовано студентам (а также подготовленным школьникам), изучающим общую физику. Может быть полезно и преподавателям высшей и средней школы, готовящимся к проведению занятий со студентами и школьниками.

Книга посвящена исследованию класса критических процессов, объединенных общей гипотезой, согласно которой они представляют собой неравновесные фазовые переходы: ламинарно-турбулентный переход, неустойчивость Рэлея-Бенара, кристаллизация бинарных сплавов, разрушение конструкционных материалов, неустойчивость Марангони. Для первых четырех процессов построена модель реконструкции начальной стадии неустойчивости как неравновесного перехода, механизмом которого является диффузионное расслоение. Показано, что свободная энергия Гиббса отклонения от однородного состояния (относительно рассматриваемой неустойчивости) есть аналог потенциалов Гинзбурга-Ландау. Проведены численные эксперименты по самовозбуждению однородного состояния при управлении отдельным краевым условием (возрастанием скорости или температуры). Установлена нелокальность возмущения, что указывает на невозможность применения в этом случае классической теории возмущения. При внешнем воздействии (возрастание скорости или температуры) наблюдается переход к хаосу через бифуркации удвоения периода подобно каскаду удвоений периода Фейгенбаума. В то же время установлено, что распространение теории неравновесных фазовых переходов на задачу Бенара-Марангони является проблематичным. Первоначальный термодинамический анализ задачи Бенара-Марангони установил невозможность построения аналога потенциала Гинзбурга-Ландау в этом случае (и тем самым невозможность применения предложенной нами схемы построения реконструкции для начальной стадии неустойчивости Марангони). Природа неустойчивости Марангони требует дальнейших исследований.

В данном пособии излагаются основы термодинамики. В нём изложены законы термодинамики и их приложения к анализу циклов двигателей внутреннего сгорания, воздушно-реактивных двигателей и жидкостного ракетного двигателя.

Предназначено для студентов всех форм обучения, изучающих дисциплину «Термодинамика», а также аспирантам, преподавателям и широкому кругу лиц, интересующихся процессам преобразования энергии.

Книга известного американского ученого знакомит читателя с идеями и методами бурно развивающегося раздела современной физики нелинейных явлений – с теорией хаотических колебаний. Приведены примеры систем различной природы, допускающих хаотическое поведение, даны критерии и математические модели хаоса, его количественные характеристики, описания и результаты физических и численных экспериментов с хаотическими системами. Книга насыщена рисунками; прилагается словарь терминов нелинейной динамики. Может служить учебным пособием.

Для научных работников, инженеров, аспирантов и студентов старших курсов, интересующихся проблемами нелинейной физики.