Товбин Ю.К. Малые системы и основы термодинамики

Монография. — М.: Физматлит, 2018. — 404 с.: ил. — ISBN: 978-5-9221-1809-5.Малые системы за последние 15–20 лет стали объектом активного изучения в связи с переходом экспериментальной техники на новый уровень пространственного разрешения в диапазоне размеров от 1 до 100 нм. В данном диапазоне меняются многие физические и химические свойства, что открывает новые подходы к изучению веществ и их практическому применению.Монография посвящена новым разработкам в статистической термодинамике, которые позволили ответить на самые важные вопросы по специфике малых систем, когда нельзя применять уравнения безмодельной термодинамики. Ограничения существуют по следующим признакам: размер областей, в которых важен учет флуктуаций (в частности, какие размеры элементарных объемов областей фигурируют в уравнениях термодинамики); степень однородности объема внутри фаз; способ учета фактора кривизны искривленных границ раздела (включая вопрос о применимости уравнения Кельвина); степень неравновесных отклонений, описываемых уравнениями неравновесной термодинамики (насколько эти отклонения малы, чтобы можно было считать реальным достижение равновесного состояния). Также проанализированы понятие «пассивных сил» Гиббса и корректность применения термодинамических подходов в кинетике.Книга предназначена специалистам в области физической химии, статистической термодинамики, физики поверхностных явлений и фазовых переходов, кинетической теории в конденсированных фазах, гидродинамики, механики твердых тел, а также технологам, занимающимся созданием новых материалов, студентам и аспирантам соответствующих специальностей.Исходные положения
Малые системы.
Термодинамические параметры состояния.
Термодинамические процессы.
Основные положения равновесной термодинамики.
Начала термодинамики.
Межфазное равновесие.
Проблема уравнения Кельвина.
Основные положения неравновесной термодинамики.
Уравнения неравновесной термодинамики.
Самосогласование равновесия и динамики.
Пассивные силы Гиббса.
Необходимость учета времен релаксаций.
Основы молекулярной теории
Микроскопические состояния молекул и их описание.
Континуальные функции распределений молекул.
Уравнения для континуальных функций распределений.
Дискретные функции распределений молекул.
Функции распределений молекул в дискретно-континуальном описании.
Связь термодинамических функций с корреляционными функциями
Основы расчета неравновесных функций распределений молекул.
Кинетические уравнения в плотных фазах.
Граница раздела фаз
Термодинамические величины поверхностного слоя.
Плоская граница раздела макроскопических фаз.
Молекулярное описание плоской границы раздела фаз.
Молекулярное описание искривленной границы раздела фаз.
Свойства равновесных капель.
Три характерные шкалы размеров капель.
Критерий минимального размера фазы.
Равновесные капли и правило фаз.
Малые тела и размерные флуктуации
Флуктуации малых тел.
Дискретность вещества.
Идеальная система, один компонент.
Идеальная система, два компонента
Неидеальные системы.
Нижняя граница применимости термодинамики
Микронеоднородные системы.
Неравновесные процессы
Времена релаксации.
Движения в трех агрегатных состояниях.
Уравнения сохранения свойств молекул.
Иерархия времен Боголюбова
Критерий на локальное равновесие.
Сильнонеравиовесные состояния и структура уравнений переноса
Времена релаксации и пассивные силы.
Неравновесные термодинамические функции.
Неравновесное поверхностное натяжение.
Релаксация границы раздела фаз.
Влияние флуктуации на скорости стадий.
Флуктуации скоростей в малых неидеальных реакционных системах.
Элементарные стадии эволюции системы
Скорость элементарных стадий.
Одноузельные процессы.
Самосогласование скоростей одноузельных стадий с равновесным
распределением молекул.
Двухузельные процессы.
Самосогласование скоростей двухузельных стадий с равновесным
распределением молекул.
Эффекты корреляции в скоростях стадий.
Учет вторых и следующих соседей (однородные системы).
Неидеальные неоднородные системы.
Скорость теплового движения молекул.
Анализ термодинамических трактовок
Теория Янга — Ли и уравнение Кельвина
Малые тела Дж. В. Гиббса.
Молекулярная теория метастабильных сферических капель.
Сравнение свойств равновесных и метастабильных капель.
Квазитермодинамика.
Времена релаксации метастабильных капель к равновесным состояниям.
Метастабильные состояния.
Некорректность использования коэффициента активности в кинетике.
Заключение
Приложение
Метастабильные капли.
Уравнения переноса и диссипативные коэффициенты.
Коэффициенты активности в ассоциированных растворах.
Список основных обозначений
Предметный указательМногостраничное изображение хорошего качества с текстовым слоем и закладками. — MD5: b61733ce11709cbbed5272afce691aaeТермодинамика, физическая и коллоидная химия, смежные вопросы: аннотированный список литературы