УДК

536.629

Сведения об авторах

С.Г. Копосов*, Г.Д. Копосов*, Л.Н. Шестаков*
*Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова
Контактное лицо: Копосов Сергей Геннадьевич, адрес: 163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, д. 17; e-mail: koposov@live.com

Аннотация

Исследования на льду имеют существенные преимущества в связи с низкой точкой плавления и низким уровнем тепловых флуктуаций, маскирующих наблюдение в веществах с высокой температурой плавления. Предметом исследования в настоящей статье являются мерзлые дискретные структуры с диссоциирующими примесями в воде. Одна из задач исследования – определение энергии образования флуктуаций. Для этого создана теория эксперимента, в основе которого лежит исследование температурных зависимостей удельной теплоемкости с последующим выделением добавки к теплоемкости ΔС по причине предплавления. Энергия активации определялась из математической зависимости ln(ΔCT²) = f(1/T). Установлено, что энергия образования флуктуаций ΔЕ уменьшается при приближении концентрации примеси к эвтектической точке. По результатам экспериментального определения температурной зависимости добавки к теплоемкости найдена теплота, расходуемая на предплавление, и концентрация флуктуаций перед плавлением. Число молекул во флуктуации g определяется из ΔЕ = lg, где λ – теплота плавления на одну молекулу. Численный анализ результатов (на примере NaOH) позволил установить долю молекул, участвующих во флуктуациях перед плавлением, которая оказалась близкой к ранее полученным результатам по разрыву водородных связей. Впервые обращено внимание на необходимость различения энергии активации в кооперативном процессе и энергии активации процесса разрыва связей определенными молекулами. Числовой расчет показал, что последняя величина близка к λ.

Ключевые слова

предплавление, ВДС, примесь, калориметрия, удельная теплоемкость, энергия пред- плавления.

Список литературы

1. Ролов Б.Н., Юркевич В.Э. Физика размывных фазовых переходов. Ростов н/Д., 1983. 320 с. 
2. Уббелоде А. Плавление и кристаллическая структура. М., 1969. 330 с. 
3. Фролов А.Д. Электрические и другие свойства мерзлых пород и льдов. Пущино, 1998. 515 с. 
4. Копосов Г.Д, Тягунин А.В. Калориметрические исследования квазижидкого слоя на поверхности гранул льда // Письма в Журн. эксперим. и теор. физики. Т. 94, вып. 5. С. 406–409. 
5. Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкостей. Л., 1975. 540 с. 
6. Шоршоров М.Х. Ультрадисперсное структурное состояние металлических сплавов. М., 2001. 150 с. 
7. Копосов Г.Д. Предплавление льда во влагосодержащих дисперсных средах: эксперимент и проблемы теории // Вестн. Помор. ун-та. Сер.: Естеств. и точ. науки. 2005. № 1(7). С. 98–104. 
8. Khait Y.L. Kinetic and Application of atomic diffusion in solids: Nanoscopic electron-affected Stochastic Dynamics // Solid State Phenomena. 1997. Vol. 53. 216 p. 
9. Khait Y.L. Calculations of the Narrow Temperature Interval for Premelting Phenomena // Phys. Stat. Sol. (b). 1985. Vol. 131. P. K19–K22. 
10. Зацепина Г.Н. Физические свойства и структура воды. М., 1985. 171 с. 
11. Битюцкая Л.А., Машкина Е.С., Горлищев А.В. Переходные процессы и наноструктурирование при плавлении германия // Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах: материалы II всерос. конф. (Воронеж, 10–15 октября 2004 г.). Воронеж, 2004. Т. 2. С. 351–353. 
12. Копосов Г.Д., Бардюг Д.Ю. Анализ предплавления льда во влагосодержащих дисперсных средах // Письма в Журн. техн. физики. 2007. Т. 33, вып. 14. С. 80–86. 
13. Ешевский О.Ю., Ильин В.А., Копосов Г.Д. Низкотемпературный калориметр на термоэлементах из анизотропных материалов для исследования дисперсных систем // Приборы и техника эксперимента. 2001. № 5. С. 132–133. 
14. Белая М.Л., Левадный В.Г. Молекулярная структура воды. М., 1987. 64 с.