Усовершенствована математическая модель неравновесных термодинамических процессов

Michael Hoepfner/Flickr/Indicator.Ru

Команда исследователей из Самарского государственного технического университета (СамГТУ) использовала принципы неравновесной термодинамики и смогла построить математическую модель процессов в активных коллоидных системах. Это поможет улучшить способы получения наноматериалов. Статья ученых опубликована в журнале Physica A: Statistical Mechanics and its Applications.

Различные физические процессы необходимо проводить в экстремальных условиях. К ним относятся, например, действие фемтосекундных лазеров, сверхнизкие и сверхвысокие температуры и давления, ударные волны и так далее. Все эти методы широко применяются для создания наноматериалов и покрытий с уникальными физико-химическими свойствами, которые невозможно получить традиционными способами.

«Классическая термодинамика не подходит для описания процессов, протекающих в локально–неравновесных условиях. Все потому, что она основана на принципе локального равновесия. Наши исследования важны как для фундаментальной науки, так и для практических приложений, — поясняет руководитель проекта, профессор СамГТУ Игорь Кудинов. — Мы планируем создать новый, не имеющий аналогов программный комплекс, чтобы проводить 3D-моделирование высокоскоростных локально неравновесных процессов переноса тепла, массы и импульса. Таким образом, наш метод открывает широкие возможности для исследования явлений, практически значимых с точки зрения современных нанотехнологий».

В своем исследовании авторы сделали шаг к построению более точных и близких к реальности математических и 3D-моделей неравновесных процессов. Они подробно исследовали коллоидные системы — растворы, содержащие наночастицы различных размеров. Проанализировав поведение коллоидов, ученые пришли к выводу о необходимости введения эффективной температуры.

Также исследователи выяснили, что эффективные температуры возникают за счет двух факторов: активности системы и упорядоченного (коллективного) движения. При этом состояние коллоидной системы зависит от взаимодействия этих двух факторов. Также ученые описали влияние на неравновесные процессы диффузии (явления проникновения молекул одного вещества в среду из молекул другого и наоборот) и времени, которое система находится под воздействием какого-либо фактора.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.