ПроцЕссы диссоциации и дисоциативный фазовый переход в плотном водороде



Дата04.01.2013
Размер27.7 Kb.
ТипДокументы

XXXVIII Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС, 14 – 18 февраля 2011 г.



ПроцЕссы диссоциации и дисоциативный фазовый ПЕРЕХОД В ПЛОТНОМ ВОДОРОДЕ


Хомкин А.Л., Шумихин А.С.

Объединенный институт высоких температур РАН

Наличие диссоциации в плотных молекулярных газах зафиксировано экспериментально при ударно-волновом воздействии на молекулярные жидкости H2, D2, N2, O2, CO при высоких давлениях (30-150 ГПа) и сравнительно низких температурах (5-8 кК). Традиционный, термический механизм не приводит к заметной диссоциации, поскольку энергии диссоциации молекул (5-7 эВ) велики по равнению с температурой.

Нами выдвинута гипотеза о том, что взаимодействие между свободными атомами в диссоциирующей атомарно-молекулярной смеси происходит за счет коллективной квантовой энергией связи (cohesive energy), во многом аналогичной энергии связи атомов в щелочных металлах.

Обоснованием использования фактически квазижидкостного способа описания взаимодействия диссоциированных, свободных атомов является их адиабатичность и то обстоятельство, что атомы образуются и гибнут случайным образом в достаточно плотном (область наших интересов), а следовательно и упорядоченном, молекулярном флюиде. Для расчета энергии связи используется приближение Вигнера-Зейца, применяемое для расчета энергии связи в щелочных металлах (J. Moriarty, PRB, 1979) и металлическом водороде (E. Wigner, H. Huntington, JCP, 1935). Для водорода нами найдено решение уравнения Шредингера для основного состояния квазиатомной жидкости. Оно определяется обращением в ноль производной волновой функции на границе ячейки Вигнера-Зейтца Полученная энергия основного состояния при сжатии уменьшается (увеличивается по абсолютной величине) по сравнению с энергией основного состояния атома водорода. Уменьшается и размер атома (волновой функции), что качественно коррелирует с зафиксированном в экспериментах эффекту заметного роста сжимаемости водорода и дейтерия при ударно-волновом сжатии. Энергия связи атомов (cohesive energy) получается сложением найденной энергии основного состояния и кинетической энергии делокализованных электронов (J.Bardeen, JCP, 1938), обеспечивающих связь между атомами за вычетом энергии связи электрона в изолированном атоме. При малой плотности найденная энергия связи отрицательна (энергия основного состояния превосходит энергию Ферми), а с ростом плотности становится положительной, проходя через минимум. Наличие коллективной энергии связи между свободными атомами с минимумом позволяет говорить о возможном квазижидкостном поведении атомарной компоненты в диссоциированной атомарно-молекулярной смеси. Появление диссоциации в достаточно холодном флюиде обусловлено тем, что с ростом плотности эффективная энергия диссоциации молекул уменьшается на величину энергии связи свободных атомов.


Предварительные расчеты показали, что в рамках нашей гипотезы о характере взаимодействия в атомарной компоненте переход в диссоциированное состояние имеет характер фазового перехода первого рода – перехода из молекулярного флюида в атомарную жидкость с критической температурой ~10 kK и скачком плотности для водорода ~(0.7-1) г/см3 при температуре 4 kK. Полученные результаты качественно соответствуют положению аномалии на изоэнртропе дейтерия, зафиксированной в недавних экспериментах, выполненных в Сарове (V.E. Fortov, R.I. Ilkaev et. al, PRL, 2007), а также данным численных ab initio расчетов (W.R. Magro and D.M. Ceperley et al., PRL 1996; S. Bonev, B. Militzer, and G. Galli, PRB 2004; V.S. Filinov, M. Bonitz, V.E. Fortov et al. JPhA, 2006).


Похожие:

ПроцЕссы диссоциации и дисоциативный фазовый переход в плотном водороде iconФазовый переход и Дилатансия в Эксгаляции радона

ПроцЕссы диссоциации и дисоциативный фазовый переход в плотном водороде iconФазовый переход при образовании солитонов и трансформации замкнутой системы термодинамики в открытую систему

ПроцЕссы диссоциации и дисоциативный фазовый переход в плотном водороде iconФазовый переход
В данной главе рассматриваются основы теплового анализа с учетом фазового перехода. Обсуждаются следующие вопросы
ПроцЕссы диссоциации и дисоциативный фазовый переход в плотном водороде iconОсновные положения теории электролитической диссоциации
Закрепить умение записывать процесс диссоциации при помощи химических знаков и формул, сформулировать основные положения теории электролитической...
ПроцЕссы диссоциации и дисоциативный фазовый переход в плотном водороде iconУравнения Эренфеста
Поскольку в данном случае претерпевают разрыв первые производные от химического потенциала (соответственно, и от других термодинамических...
ПроцЕссы диссоциации и дисоциативный фазовый переход в плотном водороде iconРасчеты термодинамических свойств плотной водородной плазмы квантовым методом монте-карло
Аналогичный фазовый переход с ростом проводимости наблюдается экспериментально в электронно-дырочной плазме полупроводников при низких...
ПроцЕссы диссоциации и дисоциативный фазовый переход в плотном водороде iconФазовый переход как равновесие растворов
Развитие идеи Гиббса о «твердых телах, содержащих жидкости», приводит к трактовке фазовых переходов как последовательности растворов...
ПроцЕссы диссоциации и дисоциативный фазовый переход в плотном водороде iconКонстанта диссоциации Важнейшей характеристикой слабого электролита служит константа диссоциации
Важнейшей характеристикой слабого электролита служит константа диссоциации. Рассмотрим равновесную реакцию диссоциации слабого электролита...
ПроцЕссы диссоциации и дисоциативный фазовый переход в плотном водороде iconФазовые переходы в облученных аморфных
Такой фазовый переход аналогичен переходу через точку стеклования. Обсуждаются возможные механизмы возникновения особых структурных...
ПроцЕссы диссоциации и дисоциативный фазовый переход в плотном водороде iconЛекция №1 Введение Фазовый переход жидкость-пар
Вы знаете, что двухфазное состояние имеет место в любой точке кривых сосуществования, но при этом невозможно сказать, сколько жидкости...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org